车间生产过程数字孪生系统构建及应用

数字孪生可以真实地反映物理世界,车间生产过程数字孪生可以使生产过程透明化,利用孪生数据可以优化生产。为此,在数字孪生的理论背景下,建立了车间生产过程数字孪生系统体系架构,并对系统实现的3项关键技术——车间生产过程关键要素数字孪生建模与实现、基于OPC统一架构的车间生产过程物理实体数据获取以及车间生产运行实时映射进行了详细阐述。最后,对车间实际生产线进行了数字孪生的实现,验证了所提方案的正确性和有效性,为车间生产过程数字孪生的实现提供了技术解决方案。     

数字孪生车间机器人虚实驱动系统构建方法

针对目前数字孪生车间构建中工业机器人等虚拟实体建模复杂、开发周期长等问题,提出了一种数字孪生车间工业机器人虚实驱动系统的模块化构建方法,即将虚实驱动系统分为设置模型参数的交互层和按功能需求设计配置的控制层,然后将实体工业机器人等抽象为单功能原子模型耦合而成的仿真模型。模块化分层构建虚实驱动系统的方法能快速有效地实现工业机器人等数字孪生虚拟实体的建模,以及工业机器人在虚拟空间中的仿真运行模拟和虚实同步运行。     

面向数字孪生的车间运行三维实时监控系统

为解决自动化生产车间生产运行过程和生产信息实时可视化程度低、设备数据采集困难等问题,研究了数字孪生技术和OPC UA技术在车间三维实时可视化方面的应用。首先,以搭建数字孪生车间为基础,完成了三维实时监控系统总体框架的设计,并确定了其关键运行流程和技术路线。然后,对实现该系统的4项关键技术,即车间设备孪生体建模及虚拟车间的构建、基于OPC UA技术的车间多源异构数据采集和传输方式、虚实车间同步运行,以及生产加工数据的实时可视化进行了详细阐述。最后,通过设计开发了某印章生产线的三维实时监控系统,以实时数据驱动孪生车间运行的方式,完成了对物理车间生产过程在三维场景中全方位、任意距离的实时监控。并对采集的实时数据进行分析、处理和计算,实现了车间中设备使用率、产品合格率和库存状况等生产信息动态可视化,验证了该监控系统的可行性和有效性。     

数字孪生车间演化机理及运行机制

针对当前数字孪生车间演化机理不清楚造成其在制造领域技术路线图不明确的问题,从信息流、物料流、控制流三者的作用及关系剖析了当前生产车间所存在的问题和挑战,在总结数字孪生源起与发展现状后,提出从可视化、逻辑、数据三个维度构建可交互、可控制、可计算的虚拟车间,进而探讨从虚拟车间到数字模型车间、数字投影车间和数字孪生车间的演化机理。提出从数字化、智能化、智慧化三个阶段逐步构建数字孪生车间并阐述了各阶段的运行机制及使能技术,可为数字孪生车间在制造领域的推广与应用提供参考。     

基于数字孪生的数字化车间升级方案及实现

根据自身发展需要,以数字孪生车间运行模式和数字化车间构建等理论为指导,综合运用大数据、工业互联和数字仿真等技术,建立大数据信息平台与数字孪生管理系统,实现设备集成与互联互通,应用仿真技术于产品设计及关键工艺,完成车间数字化升级,大幅提升智能制造水平。     

数字孪生模型构建理论及应用

数字孪生作为实现数字化转型和促进智能化升级的重要使能途径,一直备受各行各业关注,已从理论研究走向了实际应用阶段.数字孪生是以多维虚拟模型和融合数据双驱动,通过虚实闭环交互,来实现监控、仿真、预测、优化等实际功能服务和应用需求,其中数字孪生模型构建是实现数字孪生落地应用的前提.针对如何构建数字孪生模型问题,首先提出了数字...     

基于数字孪生概念的实验探究

为阐明和验证数字孪生的概念,搭建了一个弯曲梁实验台.实验选取弹簧钢试件作为物理孪生体,由试件的精确Solidworks模型表示.从应力和应变两方面对物理孪生体和数字孪生体进行对比仿真,其中物理孪生体的应力由传感器测得,应变由控制器控制.数字孪生体的应力与应变由ANSYS软件的静力学分析结果所得.结果表明:在考虑到测量和...     

基于实时数据驱动的车间输送线数字孪生系统研究与实现

为提高智能车间输送线场景生产运输过程的可视化程度,实现输送线设备状态的实时监控和设备故障的高效诊断处理,提出了基于实时数据驱动的车间输送线数字孪生系统架构。搭建与现场车间一致的数字孪生三维模型场景,利用车间实时数据驱动模型场景同步完成与现场车间一致的行为,建立了拓展性强,可灵活复用的可靠数字孪生系统。详细阐述了系统对设备实时数据的采集与利用策略,模型的驱动逻辑与原理和设备实时数据的详细表达方式。完成了系统的落地,并通过化纤生产线的输送线场景验证其可行性。     

基于数字孪生体的液压系统知识模型构建及应用

为减少液压系统设计计算量及提高系统设计可靠性,结合数字孪生与知识图谱技术,构建了基于数字孪生体的液压系统知识模型。搭建基于数字孪生的液压系统知识架构,从物理空间到虚拟空间,形成包含几何、规则、结构及行为4层模型的数字孪生体模型。以此为基础,构建由知识获取、知识表示及知识推理组成的知识模型。运用知识模型推理出新知识并保存至液压系统知识库中,实现知识重用与知识可视化,提高液压系统设计效率。最后,以4JZ-1.0A型履带式辣椒收获机液压系统为例,运用知识模型进行推理,所得液压系统元件型号与理论设计一致,验证了该知识模型的有效性。     

[数字孪生驱动的智能制造]数字孪生车间演化机理及运行机制

针对当前数字孪生车间演化机理不清楚造成其在制造领域技术路线图不明确的问题,从信息流、物料流、控制流三者的作用及关系剖析了当前生产车间所存在的问题和挑战,在总结数字孪生源起与发展现状后,提出从可视化、逻辑、数据三个维度构建可交互、可控制、可计算的虚拟车间,进而探讨从虚拟车间到数字模型车间、数字投影车间和数字孪生车间的演化机理。提出从数字化、智能化、智慧化三个阶段逐步构建数字孪生车间并阐述了各阶段的运行机制及使能技术,可为数字孪生车间在制造领域的推广与应用提供参考。     

逻辑与模型数据并行计算的数字孪生车间系统快速架构方法

为提高数字孪生车间系统运行过程中映射关系的忠实性与实时性,提出一种逻辑与模型数据并行计算的数字孪生车间系统快速架构方法.采用车间物理信息建模的方式描述模型和逻辑信息并搭建数字孪生车间的构建规则,分别对系统静态模型数据和动态逻辑数据进行建模分析,将静态模型顶点、面片等数据作为数组发送至GPU常量缓存区,在缓存区中通过矩阵...     

数字化制造车间系统构建

通过对数字化车间基本构架分析介绍,提出数字化车间系统总体设计方案。     

基于虚拟现实技术的数字车间布局设计与管理系统研究与应用

本文基于虚拟制造技术,提出了面向车间设计规划的数字车间布局设计与管理体系结构,对其中涉及的车间建模进行了详细分析,并最终建立了数字车间布局设计与管理系统.研究表明,该系统可以通过虚拟环境使建新车间或重新布置现有车间的设计规划过程更加直观,并可有效地协调车间从没计到实际运行各个阶段的关系,为车间布局提供最佳的解决方案.     

面向动力学特性监测的主轴系统数字孪生体

铣削过程中主轴系统动力学特性随主轴转速和边界条件的改变而发生重构,传统的锤击模态分析驱动方法难以真实反映物理现实。针对该问题,构建了面向动力学特性监测的主轴系统数字孪生体五维模型,探讨了建模方法和运行机制,论述了主轴系统数字孪生体驱动的主轴系统动力学特性监测服务,并将其应用于铣削加工中心主轴系统动力学特性动态监测。实验结果表明,该模型利用主轴系统物理实体与虚拟实体的交互融合,通过监测服务准确获取铣削过程中主轴系统动力学特性,使主轴系统设计改进、运行优化、故障诊断、精准维护成为可能。     

Application of Digital Twin in Smart Battery Management Systems

Lithium-ion batteries have always been a focus of research on new energy vehicles,however,their internal reactions are complex,and problems such as battery aging and safety have not been fully understood.In view of the research and preliminary application of the digital twin in complex systems such as aerospace,we will have the opportunity to use the digital twin to solve the bottleneck of current battery research.Firstly,this paper arranges the develop-ment history,basic concepts and key technologies of the digital twin,and summarizes current research methods and challenges in battery modeling,state estimation,remaining useful life prediction,battery safety and control.Further-more,based on digital twin we describe the solutions for battery digital modeling,real-time state estimation,dynamic charging control,dynamic thermal management,and dynamic equalization control in the intelligent battery manage-ment system.We also give development opportunities for digital twin in the battery field.Finally we summarize the development trends and challenges of smart battery management.     

Construction of Human Digital Twin Model Based on Multimodal Data and Its Application in Locomotion Mode Identification

With the increasing attention to the state and role of people in intelligent manufacturing, there is a strong demand for human-cyber-physical systems(HCPS) that focus on human-robot interaction. The existing intelligent manufacturing system cannot satisfy efficient human-robot collaborative work. However, unlike machines equipped with sensors, human characteristic information is difficult to be perceived and digitized instantly. In view of the high complexity and uncertainty of the human body, t...     

基于Solidworks的数字车间系统初步开发

数字车间系统开发在国内还是空白.它是企业在建设现实的车间之前,在虚拟环境里进行车间方案的设计,验证方案的合理性并对其进行优化.首先提出数字车间系统的初步开发结构框图,其次介绍所开发的数字车间系统界面及主要功能,最后分析其特点.     

数字化制造车间刀具管理系统的研究

针对目前数字化制造车间的建设要求,对刀具等加工制造业的重要组成部分进行类别管理、参数信息管理和库存管理,同时对刀具生命周期内的其他重要信息,如刀具需求计划、实时状态、修磨报废情况、工艺信息等进行有效地统计、管理、分析,并且将所有信息与DNC系统等其他数字化制造模块集成。研制开发了一套有效的刀具全生命周期管理系统,能够对刀具从需求到报废的整个生命周期的信息进行实时有效的管理,提高了生产效率和产品质量。     

数字化制造车间刀具管理系统的研究

针对目前数字化制造车间的建设要求,对刀具等加工制造业的重要组成部分进行类别管理、参数信息管理和库存管理,同时对刀具生命周期内的其他重要信息,如刀具需求计划、实时状态、修磨报废情况、工艺信息等进行有效地统计、管理、分析,并且将所有信息与DNC系统等其他数字化制造模块集成。研制开发了一套有效的刀具全生命周期管理系统,能够对刀具从需求到报废的整个生命周期的信息进行实时有效的管理,提高了生产效率和产品质量。     

面向智能制造的柴油机数字化车间构建与实施

数字化车间技术是数字化、自动化、物联网技术(IoT)在制造业车间的典型应用,它将柔性制造技术与工艺设计系统、智能识别技术、生产组织系统以及其他管理系统的信息进行高度集成,构成具有综合信息流及自动化性质的集成制造系统.本文结合国内柴油发动机行业智能制造生产线建设的先进经验,研究了面向智能制造的柴油发动机数字化车间建设的基...