[发明专利]一种构建车间数字孪生体的处理方法及控制器

说明书

本发明提供了一种构建车间数字孪生体的处理方法及控制器，其中处理方法包括：根据基于Magic Grid方法论构建的问题域模型，分析得到车间数字孪生体的利益相关者需求；根据利益相关者需求，分别得到车间数字孪生体的子系统的解决方案域模型；根据问题域模型以及解决方案域模型，分别得到用于实现子系统的实现域模型；获取车间的实测模型、可视化模型以及仿真引擎，并集成，得到车间数字孪生体。本发明的技术方案，通过基于模型的系统工程及其系统建模语言、Magic Grid方法论和建模工具，构建了系统化的车间数字孪生模型。具有系统化、标准化、可参考、可复现的特点，能够增强系统可扩展性、可重用性和可维护性。

技术领域

本发明涉及数字孪生技术领域，特别涉及一种构建车间数字孪生体的处理方法及控制器。

背景技术

信息技术为制造业发展带来了新的革命，智能制造(IntelligentManufacturing，IM)已成为当今主要工业国家构建制造业竞争优势的关键举措。无论是《中国制造2025》、美国“先进制造业国家战略计划”、日本“工业价值链计划”还是德国“工业4.0”，都将虚拟世界与物理世界的交互共融，即信息物理系统(Cyber-Physical Systems，CPS)作为推进和实现智能制造的前提。数字孪生技术作为实现物理空间与信息空间交互与融合的关键核心技术，为实现CPS提供了一条清晰的思路、方法和实施路径，当前备受学术界和工业界的广泛关注。在制造系统领域，如何实现智能生产和信息物理生产系统备受关注。人们设想在拥有实体制造车间的同时，拥有一套与之“孪生”的虚拟车间，即车间数字孪生体(Shop-floor Digital Twin，SDT)，也称为车间数字孪生模型(Shop-floor DigitalTwin Model，SDTM)。由于试错成本在虚拟环境下得以大大降低，因此构建车间数字孪生体、进而实现数字孪生车间被认为是提高生产率、降低劳动投入、节约生产资源、实现精益生产等方面的可靠手段。作为数字孪生车间的子系统，如何构建和应用车间数字孪生体一直是工业界和学术界研究的热点问题之一，近几年也取得了丰富的研究成果，美国、德国和中国的许多企业和高校都开展了相关方法的研究以及对应案例的实施。然而，但是大多数案例的开发并没有明确架构，易导致系统整体扩展性低、系统模块重用率低和系统升级维护成本高等问题，目前急需一套系统化的构建方法。

发明内容

本发明实施例要达到的技术目的是提供一种构建车间数字孪生体的处理方法及控制器，用以解决当前车间数字孪生体的开发没有明确架构，易导致系统整体扩展性低、系统模块重用率低和系统升级维护成本高等问题。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种构建车间数字孪生体的处理方法，包括：

根据基于Magic Grid方法论构建的问题域模型，分析得到车间数字孪生体的利益相关者需求；

根据利益相关者需求，分别得到车间数字孪生体的子系统的解决方案域模型，车间数字孪生体的子系统包括：可视化系统、同步系统和仿真系统；

根据问题域模型解决方案域模型，分别得到用于实现子系统的实现域模型；

获取车间的实测模型、可视化模型以及仿真引擎，并与问题域模型、解决方案域模型以及实现域模型集成，得到车间数字孪生体。

具体地，如上所述的处理方法，根据基于Magic Grid方法论构建的问题域模型，分析得到车间数字孪生体的利益相关者需求的步骤包括：黑盒阶段和白盒阶段。

优选地，如上所述的处理方法，黑盒阶段包括：

根据利益相关者需求，构建第一模型；第一模型表达了利益相关者需求的编号、内容及相互关系；构建数字孪生车间外部环境的第二模型；

构建数字孪生车间系统用例的第三模型；

构建数字孪生车间系统参数特性的第四模型；