基于数字孪生的车间物流监测与仿真系统及方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114384881A(43)申请公布日2022.04.22(21)申请号202210031559.5(22)申请日2022.01.12(71)申请人哈尔滨工业大学地址150000黑龙江省哈尔滨市南岗区西大直街92号(72)发明人金天国周凯杨波毕凤阳(74)专利代理机构重庆航图知识产权代理事务所(普通合伙)50247代理人孙方(51)Int.Cl.G05B19/418(2006.01)G06F30/20(2020.01)G06Q10/08(2012.01)G06T19/00(2011.01)权利要求书3页说明书7页附图4页(54)发明名称基于数字孪生的车间物流监测与仿真系统及方法(57)摘要本发明公开了一种基于数字孪生的车间物流系统监测与仿真系统及方法，该系统包括物流系统的仿真与优化、实时视频监测、实时虚拟场景展示；该系统根据车间运动设备运动路径对生产物流的影响，生产物流的调度以及生产物流运行流程进行建模、仿真和优化。从而在完成整个流程时始终确立以人为主体的整个物流决策支持系统。本发明提供的方法，以实现物料流转状态和行为的合理规划、实时跟踪、智能决策与集成管控，在准确的时间将准确的物料送到准确的地点，同时根据周围环境进行智能决策和及时响应，实现对物流设备的全程监控和物流现场突发事件处理的智能决策；通过物料转接与运输智能设备的研制，保证车间物流设备的自动化、智能化。CN114384881ACN114384881A权利要求书1/3页1.基于数字孪生的车间物流的监测与仿真系统，其特征在于：包括物流系统的仿真与优化、实时视频监测和实时虚拟场景展示；所述物流系统的仿真与优化用于构建物流布局以及设备行为和物流过程的仿真与优化；所述实时视频监测用于实时监测车间环境、设备和产品的实时信息数据；所述实时虚拟场景展示通过处理采集的传感数据并实时展示车间生产现场状态信息。2.如权利要求1所述的基于数字孪生的车间物流的监测与仿真系统，其特征在于：所述物流系统的仿真与优化包括物流布局的仿真与优化、设备行为的仿真与优化和物流过程的仿真与优化；所述物流布局的仿真与优化，用于对整个物流布局进行仿真与优化；所述设备行为的仿真与优化，用于对车间设备行为进行仿真与优化；所述物流过程的仿真与优化，用于对物流过程进行仿真与优化。3.如权利要求1所述的基于数字孪生的车间物流的监测与仿真系统，其特征在于：所述实时视频监测包括车间环境监测、设备监测、产品监测；所述车间环境监测，用于对车间内工作环境进行监测；所述设备监测，用于对车间内设备的状态进行监测；所述产品监测，用于对车间生产的产品进行监测。4.如权利要求1所述的基于数字孪生的车间物流的监测与仿真系统，其特征在于：所述实时虚拟场景展示包括车间生产现场状态感知模块、传感数据采集与增强现实建模、故障诊断和智能决策和基础支撑库维护；所述车间生产现场状态感知模块，用于采集车间相关组成要素；所述传感数据采集与增强现实建模，用于建立好的装配设备与工作过程3D模型进行虚实融合，从而得到实时增强现实模型；所述故障诊断和智能决策，用于处理故障的相关问题，以及对出现的故障进行智能化决策；所述基础支撑库维护，用于建立系统中的数据库、模型库、实例库和知识库来实现管理和维护系统的支撑数据。5.如权利要求4所述的基于数字孪生的车间物流的监测与仿真系统，其特征在于：所述传感数据采集与增强现实建模模块包括多传感器信号采集、感知信号实时变换、多源数据统一表达、虚实信息融合、安全问题增强显示；将现场感知的设备运行状态通过通讯网络传递到增强建模工作站上，并与事先建立好的3D模型进行虚实融合，建立增强现实模型。6.如权利要求4所述的基于数字孪生的车间物流的监测与仿真系统，其特征在于：所述基础支撑库维护包括基础数据库维护、故障处理知识库维护、实例库维护和模型库维护；用于在车间物流监测与仿真系统运行过程中，建立相应的数据库、模型库、实例库和知识库来对相关数据进行管理和维护。7.如权利要求4所述的基于数字孪生的车间物流的监测与仿真系统，其特征在于：所述故障诊断和智能决策模块包括安全问题分析、处理方案建议、人机交互安全处理和安全处理引导；用于处理车间物流仿真监测过程中的出现的诊断问题。8.如权利要求4所述的基于数字孪生的车间物流的监测与仿真系统，其特征在于：所述2CN114384881A权利要求书2/3页车间生产现场状态感知模块包括设备参数采集、环境参数采集、产品参数采集；用于收集设备、环境和产品的状态信息数据。9.基于数字孪生的车间物流的监测与仿真方法，其特征在于：包括以下步骤：对整个装配车间进行物流布局和设计；确定整个车间的仿真目标；根据仿真目标建立物理模型；搭建仿真模型，所述搭建仿真模型