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现代制造工程 2025年第3期 41-51页

作者：刘亮贺禹铭祁思远天津工业大学经济与管理学院天津300387

智能制造是世界制造业发展的共同趋势,数字孪生作为推进实施智能制造的重要使能技术,是迈向智能制造的关键环节。为应对车间作业过程中的不确定事件以及生产信息透明度低的问题,提出了一种基于数字孪生仿真的柔性作业车间调度优化方法... 详细信息

智能制造是世界制造业发展的共同趋势,数字孪生作为推进实施智能制造的重要使能技术,是迈向智能制造的关键环节。为应对车间作业过程中的不确定事件以及生产信息透明度低的问题,提出了一种基于数字孪生仿真的柔性作业车间调度优化方法。首先,设计了数字孪生车间调度框架,构建了基于AnyLogic软件的柔性作业车间数字孪生仿真模型。其次,综合考虑最大完工时间、设备能耗及设备总负荷建立柔性作业车间调度模型,提出了一种改进NSGA-Ⅱ进行求解,采用多策略混合种群初始化方法,并对工序、设备编码采用不同的交叉变异策略。最后,基于标准算例与发动机缸盖制造实例,验证了所提方法的有效性。

关键词：柔性作业车间调度多目标优化数字孪生仿真 AnyLogic软件

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AI赋能的精益智能数字孪生仿真体系研究

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机械设计 2024年第11期41卷 58-66页

作者：刘亮贺禹铭天津工业大学经济与管理学院天津300387

随着新一代信息技术向各行业的加速渗透,实现人工智能技术、数字孪生技术的深度融合,设计高效精益智能数字孪生仿真系统,能够促进技术革新、产业变革和社会发展。基于此,文中提出了一种AI赋能的精益智能数字孪生仿真系统,阐述了有效融... 详细信息

随着新一代信息技术向各行业的加速渗透,实现人工智能技术、数字孪生技术的深度融合,设计高效精益智能数字孪生仿真系统,能够促进技术革新、产业变革和社会发展。基于此,文中提出了一种AI赋能的精益智能数字孪生仿真系统,阐述了有效融合精益管理理念、人工智能技术与数字孪生技术的路径,实现精益智能数字孪生仿真系统的自适应控制与自优化决策,进而提高运作过程柔性化、精益化和智能化管理水平,并探讨了相关的应用场景。

关键词：人工智能精益管理数字孪生仿真

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基于数字孪生仿真的半导体可重入混合流水车间联合调度优化研究

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机械设计 2024年第6期41卷 102-113页

作者：刘亮贺禹铭姚春琦霍艳芳天津工业大学经济与管理学院天津300387 天津大学管理与经济学部天津300072

在新一代信息技术与高端制造产业加速融合渗透的背景下,文中针对半导体车间订单动态到达、车间生产信息透明度低的问题,提出了一种基于数字孪生仿真的半导体可重入混合流水车间联合调度方法。首先,设计了一种基于AnyLogic的数字孪生仿... 详细信息

在新一代信息技术与高端制造产业加速融合渗透的背景下,文中针对半导体车间订单动态到达、车间生产信息透明度低的问题,提出了一种基于数字孪生仿真的半导体可重入混合流水车间联合调度方法。首先,设计了一种基于AnyLogic的数字孪生仿真架构,并在此基础上构建了高保真数字孪生仿真模型,对多源异构数据虚实交互、多维多尺度孪生模型运行机理进行了深入探讨;其次,综合考虑最大完工时间、碳排放量和AGV利用率建立联合调度模型,提出了一种结合数字孪生的ENSGA-Ⅱ算法进行求解,并将其嵌入AnyLogic孪生模型实现实时调度;最后,基于差异化场景和半导体车间任务实例,验证了所提方法的有效性。

关键词：半导体可重入混合流水车间数字孪生仿真联合调度 AnyLogic

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面向半导体生产车间的数字孪生仿真建模与调度研究

面向半导体生产车间的数字孪生仿真建模与调度研究

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作者：苏鹏重庆大学

学位级别：硕士

在数字时代的背景下,针对企业目前所面临的如何有效利用现有的数字化和智能化技术,在目前已有生产资源的基础上,通过高效规划并充分利用生产资源实现企业效益最大化的问题进行了研究。本文基于数字孪生仿真技术,搭建了面向半导体生产车... 详细信息

在数字时代的背景下,针对企业目前所面临的如何有效利用现有的数字化和智能化技术,在目前已有生产资源的基础上,通过高效规划并充分利用生产资源实现企业效益最大化的问题进行了研究。本文基于数字孪生仿真技术,搭建了面向半导体生产车间的数字孪生仿真模型,实现了仿真模型与复杂制造系统不同层级、不同颗粒度下的有效融合;提出了考虑加工站点空间的多阶段推拉结合投料控制策略,以及综合投料控制策略的复合优先级调度策略,为企业高质量的精益化生产运营管理提供了技术和理论支撑。本文主要研究内容如下:(1)针对半导体生产系统高度可重入、产品升级迭代快、加工流程复杂多变、站点间机器数量差异明显、站点内机器存在产能差异的特点,以及由此导致的精确调度方案制定困难的问题,分析了传统仿真建模应用场景单一、模型可重用性差、无法模拟复杂多变流程以及缺乏对实际车间各种影响因素全面的考虑等问题;总结了使用数字孪生仿真技术解决此问题时,仿真模型应该满足的要求以及具备的特征;提出了面向半导体生产车间的数字孪生仿真整体框架,以及具体的仿真建模指导思想和建模逻辑。(2)基于建模指导思想和建模逻辑,首先完成了生产系统从机器设备层到加工站点层,再到生产车间层的层次化与标准化模块拆解;其次完成了仿真相关数据分类整理、数据预处理设计、数据模型建模以及数据库搭建,其中对生产工艺流程的数据化预处理设计,为实现复杂多变的加工流程模拟奠定了强有力的基础;最后完成了车间各种功能和智能体的标准仿真模块库设计与封装,以及最终半导体生产车间仿真模型的搭建。(3)对本文所搭建仿真模型可支持的多应用场景进行了详细的应用分析,诠释了仿真模型的准确性、可融合性、可重构性、通用性以及好用和易用等特征;并基于此仿真模型,对半导体车间的调度难题进行了研究,提出了考虑加工站点空间的多阶段推拉结合投料控制策略,以及综合投料控制策略的复合优先级调度策略。最后,通过与其他策略以及与生产现场实际情况的对比,证明了本文所提策略对各项生产性能指标优化效果明显,其中在制品库存减少高达20%,这样的结果也进一步验证了本文所搭建仿真模型的有效性和潜在的应用价值。

关键词：半导体生产车间复杂系统仿真建模数字孪生仿真调度策略

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数字孪生仿真与调试实训平台的设计

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科技资讯 2024年第4期22卷 50-52页

作者：路东兴兰州石化职业技术大学甘肃兰州730060

随着“中国制造2025”的推进,制造业正进行数字化转型。柔性生产线应用广泛,但实际操作常不达预期,影响效率和投资。因此,数字孪生仿真与调试实训平台的设计研究显得尤为重要。数字孪生技术能够构建实体产品的虚拟模型,在虚拟环境中模... 详细信息

随着“中国制造2025”的推进,制造业正进行数字化转型。柔性生产线应用广泛,但实际操作常不达预期,影响效率和投资。因此,数字孪生仿真与调试实训平台的设计研究显得尤为重要。数字孪生技术能够构建实体产品的虚拟模型,在虚拟环境中模拟实际生产过程,从而实现对生产线的优化和调整。通过数字化样机虚拟调试降低风险和工作量,推动数字孪生技术发展,促进制造业技术进步和社会经济发展。

关键词：数字孪生仿真调试实训平台产业数字化信息可视化

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基于数字孪生的自动化生产线建模与仿真

基于数字孪生的自动化生产线建模与仿真

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作者：段小蝶集美大学

学位级别：硕士

数字孪生技术,作为提升自动化生产线智能制造水平的关键技术,承担着实时仿真物理实体行为、优化操作参数、预防系统故障以及提高生产效率的任务。它以多维模型和数据融合为核心,有效地联通了物理世界与虚拟世界,为自动化生产线注入智能... 详细信息

数字孪生技术,作为提升自动化生产线智能制造水平的关键技术,承担着实时仿真物理实体行为、优化操作参数、预防系统故障以及提高生产效率的任务。它以多维模型和数据融合为核心,有效地联通了物理世界与虚拟世界,为自动化生产线注入智能元素。本文深入探讨了数字孪生技术在自动化生产线中的应用,旨在应对制造环境的多变性和生产需求的多样化,从而使生产线更加智能、适应性更强。尽管数字孪生技术提供了自动化生产线智能化的巨大潜力,但其实施面临诸多挑战。本研究着重解决了三大核心问题:(1)数字孪生架构如何适应生产线复杂的多样化特征;(2)仿真模型如何精确捕捉并反映生产线的设备行为、操作规则及约束,如何保证仿真的逻辑正确性;(3)多源异构生产线数据集成。为应对这些挑战,本研究提出了以下创新方法:(1)基于数字孪生的自动化生产线建模与仿真系统设计:参考当下数字孪生系统架构,提出了针对自动化生产线建模与仿真的数字孪生系统架构。由于自动化生产线种类繁多复杂,每类生产线的设备配置与流程组织等具有差异性等问题,将生产线进行模块化和层级化划分,确立了各组成部分的相互关系,促进了更精确的功能需求分析和仿真系统开发。(2)虚拟实体构建的方法论创新:通过扩展传统有限状态机模型,引入了中间状态的概念,从而更精确地描述了生产线的行为逻辑。提出的方法改进了行为模型,使得虚拟实体与物理实体之间的时空一致性得到了显著提升,提高了生产线仿真的正确性和精确性。(3)数据集成方案的多样化:设计了四种不同的数据采集方案,克服了生产线数据的多样性和异构性集成难题。通过建立专门的客户端和数据库,有效地实现了物理实体和虚拟实体数据的集成。(4)仿真系统开发的技术突破:集成多平台数据,利用Unity 3D引擎建立了数字孪生仿真平台。使用Unity 3D引擎搭载消息队列遥感传输协议作为客户端,订阅生产线设备的实时数据和状态,实现实时仿真和在线性能监控功能,提高了生产线的适应性,增强了故障预防和处理能力。实验结果表明,所开发的数字孪生仿真系统具有一定的可行性和有效性。

关键词：自动化生产线有限状态机数据驱动数字孪生仿真

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