[发明专利]一种面向制造设备的数字孪生模型构建方法

权利要求书

1.一种面向制造设备的数字孪生模型构建方法，其特征在于：所述制造设备的数字孪生模型，其由物理空间和数字空间组成，并通过算法模型中的控制与决策规则库，生成混合设备驱动单元组，用于支撑数字空间与物理空间的通讯连接，将物理空间中制造设备的几何外观形状、操作用途、工作运行环境、工作运行状态和工作操作过程信息映射为数字空间中对应数字几何模型和物理特征模型信息，并通过对混合设备驱动单元组进行静态物理属性信息采集，实现数字几何模型与物理特征模型的数据信息同步或异步采集，同时将物理空间中通过网关上传的工艺信息、工况信息和能耗信息集成映射为数字空间中对应的IoT模型信息，数据湖用于存储数字几何模型、物理特征模型、IoT模型和算法模型的相关数据，以及制造设备的物理特征数据和工作状态下的制造设备产生的数据，数据湖中存储的信息通过API接口发布，用于第三方APP的调用。

2.根据权利要求1所述的数字孪生模型中的物理空间用于表述制造设备的生产过程信息，物理空间由制造设备、人机交互界面HMI、网关和物理端口组成，其中，制造设备指生产过程中使用的工业产品；人机交互界面HMI用于展示人与制造设备间的操作信息、关联信息以及人机信息交换的输入/输出设备信息；制造设备的物理端口用于发送或接收信息，并通过网关将物理端口支撑的传输协议映射为数字空间中混合设备驱动单元组使用的通讯协议。

3.根据权利要求1所述数字空间，其特征在于：数字空间通过数字虚拟技术建立，其包括数字几何模型、设备物理属性特征模型、IoT参数模型、算法模型、数据湖、API数据服务和APP应用集合，其中数字几何模型作为数字空间中与其它模型连接进行信息交换的中枢，其分别从物理特征、IoT模型、算法模型获取静态信息、模型信息，并与混合设备驱动单元组协同工作，实现动态信息的数据采集，数字几何模型以二维/三维图形的方式呈现物理空间中制造设备的静态物理属性和动态物理属性信息，并与制造设备物理属性数据信息关联，然后将物理空间中制造设备的物理属性信息通过映射实时更新数字几何模型中对应信息；制造设备的静态物理属性和动态物理属性信息包括设备台账信息、设备检维修记录和故障记录；IoT模型用于定义制造设备的工况参数、工艺参数；算法模型是设备的感知单元，数据泵作为算法模型的核心单元，数据泵包括控制器、感知规则、告警事件规则和用于处理消息流的数据处理逻辑单元；数据湖用于存储结构化、半结构化和非结构化的同构或异构数据；应用程序API用于根据APP业务使用要求将数据湖中的静态物理数据、动态物理数据和模型数据，发布为标准服务，并以虚拟服务目录资源的形式提供至应用APP使用，APP虚拟服务目录资源用于映射设备工艺参数、设备环境、能耗参数、工况参数和生产参数的数据，实时检测设备的运行状况。

4.根据权利要求1所述数字孪生模型，其特征在于：数字孪生模型构建过程包括：构建数字几何模型、物理特性模型、IoT模型、算法模型、混合设备驱动单元组、数字孪生体。

5.根据权利要求4所述混合设备驱动单元组，其特征在于：首先混合设备驱动单元组由若干实现数据采集的设备驱动单元构成，其次设备驱动单元通过轮询和推送工作模式采集数据，其中轮询模式通过时间节点扫描制造设备的运行/运转数据信息进行数据采集；推送模式由制造设备在工作状态下，通过传感器事件将运行/运转数据信息发送至设备驱动，完成数据采集，设备驱动单元根据应用场景和应用空间分布状态，选择时间驱动或事件驱动单一工作模式，若两种模式同时工作，属于混合工作模式类型，若制造设备需完成离散制造任务时，使用时间驱动或事件驱动单一工作模式，若制造设备需完成精益制造任务时，使用混合工作模式。