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基于数字孪生车间的虚实融合研究综述

机床与液压 2024年第2期52卷 187-198页

作者：聂文雪陈超杨梓豪张秋爽杨化林陈海周青岛科技大学机电工程学院山东青岛266061

数字孪生车间近年来逐渐成为大众关注的热点,它可借助虚实融合技术实现物理车间与虚拟车间的互联互通,使得虚拟车间的信息更加贴合现实,有助于实际生产。基于数字孪生概念、数字孪生车间的特性和研究应用,对数字孪生车间的虚实融合研究... 详细信息

数字孪生车间近年来逐渐成为大众关注的热点,它可借助虚实融合技术实现物理车间与虚拟车间的互联互通,使得虚拟车间的信息更加贴合现实,有助于实际生产。基于数字孪生概念、数字孪生车间的特性和研究应用,对数字孪生车间的虚实融合研究进行综述。介绍了虚实研究对象,即物理车间和虚拟车间;论述了虚实融合系统中车间服务系统的工作过程;分析了虚实融合技术的三大关键部分及相关技术的支撑。最后对数字孪生车间的虚实融合问题进行了展望。

关键词：虚实融合数字孪生车间物理车间虚拟车间车间服务系统

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数字孪生车间机器人虚实驱动系统构建方法

中国机械工程 2022年第21期33卷 2623-2632页

作者：刘怀兰赵文杰李世壮岳鹏马宝瑞华中科技大学机械科学与工程学院武汉430074

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... 详细信息

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。

关键词：数字孪生车间虚实驱动工业机器人运动仿真机器人操作系统

基于逻辑Petri网模型的断路器数字孪生车间系统

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计算机集成制造系统 2022年第2期28卷 455-465页

作者：李莎莎舒亮吴桂初杨艳芳杨秒温州大学浙江省低压电器工程技术研究中心浙江温州325027 武汉理工大学物流工程学院港口物流技术与装备教育部工程研究中心湖北武汉430063 重庆大学机械传动国家重点实验室重庆400044

针对断路器批量化制造过程中的生产逻辑关系建模与控制问题,提出一种基于逻辑Petri网的断路器数字孪生车间系统建模与控制方法。基于物理车间的构成信息和断路器批量化制造工艺特点,建立了逻辑约束的递进式Petri网,实现了对物理生产过... 详细信息

针对断路器批量化制造过程中的生产逻辑关系建模与控制问题,提出一种基于逻辑Petri网的断路器数字孪生车间系统建模与控制方法。基于物理车间的构成信息和断路器批量化制造工艺特点,建立了逻辑约束的递进式Petri网,实现了对物理生产过程的精准建模分析。在此基础上,采用模型结构分析、系统协同优化、物理引擎开发等方法,结合逻辑Petri网构建了忠实映射、精准匹配的断路器数字孪生车间系统,实现了物理车间与数字孪生车间的高度融合和忠实同步。开发了与实际断路器制造车间相融合的数字孪生车间系统,运行结果验证了所提方法的可行性和有效性。

关键词：逻辑Petri网断路器数字孪生车间逻辑关系模型

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烟草物流中心数字化车间监控系统研究

现代制造工程 2024年第2期 93-101,85页

作者：周勇杨旭东王晋冰张磊孙栋贵州大学机械工程学院贵阳550025 贵州省烟草公司贵阳市公司贵阳550025 贵州理工学院机械工程学院贵阳550025

针对烟草物流自动化车间生产过程监控不足导致车间生产效率不高、管控难度大的问题,研究了一种面向生产过程的可视化监控方法,该方法从实体设备、车间作业流程等多方面构建具有多层级映射规则的数字孪生车间功能模型,在此基础上,建立孪... 详细信息

针对烟草物流自动化车间生产过程监控不足导致车间生产效率不高、管控难度大的问题,研究了一种面向生产过程的可视化监控方法,该方法从实体设备、车间作业流程等多方面构建具有多层级映射规则的数字孪生车间功能模型,在此基础上,建立孪生数据映射逻辑模型,搭建基于S7协议的实时数据采集传输架构,驱动孪生模型同步运行,设计并开发了数字化车间监控系统。最后通过实例验证,表明此系统能够有效集成、融合车间生产数据,实现对车间作业全流程的有效监控。

关键词：烟草物流中心数字孪生车间数据驱动 S7协议可视化监控

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数字孪生车间信息物理融合理论与技术

计算机集成制造系统 2017年第8期23卷 1603-1611页

作者：陶飞程颖程江峰张萌徐文君戚庆林北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院北京100191 香港理工大学工业与系统工程系香港999077 武汉理工大学信息工程学院湖北武汉430070

数字孪生车间作为实现制造物理世界和信息世界智能互联与交互融合的一种潜在的有效途径,近期被国内外相关领域学术界和企业界高度关注。基于前期对数字孪生车间的概念、系统组成、运行机制、特点和关键技术等研究,设计了数字孪生车间的... 详细信息

数字孪生车间作为实现制造物理世界和信息世界智能互联与交互融合的一种潜在的有效途径,近期被国内外相关领域学术界和企业界高度关注。基于前期对数字孪生车间的概念、系统组成、运行机制、特点和关键技术等研究,设计了数字孪生车间的参考系统架构,并从数字孪生车间4个主要系统组成(物理车间、虚拟车间、车间孪生数据、车间服务系统)的角度出发,分别对物理车间异构要素融合、虚拟车间多维模型融合、车间物理—信息数据融合、车间服务/应用融合等关键问题进行了研究分析。从物理融合、模型融合、数据融合和服务融合4个维度,系统地探讨了实现数字孪生车间信息物理融合的基础理论与关键技术,为企业实践数字孪生车间提供了参考。

关键词：数字孪生车间信息物理融合物理融合模型融合数据融合服务融合

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数字孪生车间演化机理及运行机制

中国机械工程 2020年第7期31卷 824-832,841页

作者：江海凡丁国富张剑西南交通大学先进设计与制造技术研究所成都610031

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... 详细信息

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。

关键词：数字孪生车间演化机理数字孪生运行机制路线图

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数字孪生驱动的车间物流可视化监控方法

机床与液压 2023年第22期51卷 120-126,131页

作者：吴琦张胜文国明义曹佑忍江苏科技大学机械工程学院江苏镇江212100

为解决数字化车间配送过程不透明、监控手段单一、实时性差、智能化管控难等问题,在分析复杂产品装配车间物流监控需求的基础上,提出一种数字孪生驱动的车间物流配送实时监控方法。构建数字孪生体系框架和运行模式,并对支持该系统实现... 详细信息

为解决数字化车间配送过程不透明、监控手段单一、实时性差、智能化管控难等问题,在分析复杂产品装配车间物流监控需求的基础上,提出一种数字孪生驱动的车间物流配送实时监控方法。构建数字孪生体系框架和运行模式,并对支持该系统实现的车间虚拟建模技术、车间物流实时状态信息处理等关键技术进行了研究。设计并开发了服务系统,实验验证结果表明:采用该监控系统显著提高了车间物流的透明度、实时性、交互性,所提方法可行。

关键词：数字孪生车间物流配送实时监控实时数据

基于OPC UA的数字孪生车间实时数据融合与建模研究

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机械设计与制造 2022年第7期377卷 143-148页

作者：熊伟杰郭宇黄少华吴鹏兴南京航空航天大学机电学院江苏南京210016

数字孪生车间是智能制造背景下车间全息监控、精准分析、实时决策的有效手段。而实时高效的异构数据采集和融合,以及虚实车间的交互连接是驱动数字孪生车间运转的核心。为此,依托制造物联网和OPC UA通信技术,建立了数字孪生车间实时数... 详细信息

数字孪生车间是智能制造背景下车间全息监控、精准分析、实时决策的有效手段。而实时高效的异构数据采集和融合,以及虚实车间的交互连接是驱动数字孪生车间运转的核心。为此,依托制造物联网和OPC UA通信技术,建立了数字孪生车间实时数据采集框架。采用分层融合的策略,去除原始数据中的信息冗余,匹配产生中间事件和生产过程数据,同时基于空间尺度构建实时数据空间对象模型。另外针对提高数据传输实时性的目的,按照信息分类—自适应压缩—节点合并的路线,缩减OPC UA信息模型节点数目和节点容量,设计了面向数字孪生车间的OPC UA信息建模方案。最后,以某航天结构件生产线为案例,为数字孪生车间开发了实时数据采集系统,并验证了此方案的可行性。

关键词：数字孪生车间数字孪生 OPC UA 数据融合信息建模制造物联网数据采集

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数字孪生车间——一种未来车间运行新模式

计算机集成制造系统 2017年第1期23卷 1-9页

作者：陶飞张萌程江峰戚庆林北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院北京100191

随着新一代信息技术(如云计算、物联网、大数据、移动互联、人工智能等)与制造的融合和落地应用,世界各国相继提出了各自国家层面的制造发展战略。代表性的如工业4.0、工业互联网、基于CPS的制造、中国制造2025和互联网+制造、面向服务... 详细信息

随着新一代信息技术(如云计算、物联网、大数据、移动互联、人工智能等)与制造的融合和落地应用,世界各国相继提出了各自国家层面的制造发展战略。代表性的如工业4.0、工业互联网、基于CPS的制造、中国制造2025和互联网+制造、面向服务的制造或服务型制造等。这些战略虽提出的背景不同,但其共同目标之一是实现制造的物理世界和信息世界的互联互通与智能化操作,其共同瓶颈之一是如何实现制造的物理世界和信息世界之间的交互与共融。针对这一难题,基于数字孪生(Digital Twin),提出了数字孪生车间(Digital Twin Workshop)的概念,阐述了数字孪生车间的系统组成、运行机制、特点、关键技术等。在此基础上探讨了基于车间孪生数据的车间物理世界和信息世界的交互与共融理论和实现方法。

关键词：数字孪生车间数字孪生车间孪生数据虚拟车间关键技术交互与共融