(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210719771.0 (22)申请日 2022.06.23 (71)申请人 珠海市长陆工业自动控制系统股份 有限公司 地址 519090 广东省珠海市金湾区红旗 镇 金粮路3号 申请人 合肥长陆工业科技有限公司 (72)发明人 何晓东　黄鸿霖　陆俊昌　黄书强　 项进解　方理　吴伟生　郑昌起　 覃汉凡　杨航　黄国佳　张卓　 李宝禹　杜红涛　林剑妃　陈燕如　 (74)专利代理 机构 广州市华学知识产权代理有 限公司 4 4245 专利代理师 李斌(51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06Q 50/04(2012.01) G06Q 10/06(2012.01) G06F 111/10(2020.01) (54)发明名称 基于数字孪生的动态车间生产排程调度方 法、 系统及 介质 (57)摘要 本发明公开了基于数字孪生的动态车间生 产排程调度方法、 系统及介质， 方法步骤包括： 采 集物理车间信息包括订单信息及 多源生产要素； 生成生产排程计划及建立孪生模型获得孪生车 间； 在孪生车间中进行仿真生产并对排程进行优 化， 获得最优排程方案； 将最优排程方案上传到 服务器对物理车间下达生产指令； 服务器指导物 理车间生产并进行评估， 生 成生产反馈对孪生车 间进行动态迭代， 更新孪生空间； 生产结束后， 将 生产数据分类式存储至服务器数据库中。 本方法 采用数字孪生法将物理车间映射至孪生车间进 行排程方案的验证， 并根据生产状态的动态变 化， 实时地在孪生车间进行仿真， 最大限度发挥 设备的效能， 提升生产质量和 效率， 降低了生产 成本。 权利要求书3页 说明书10页 附图4页 CN 115062478 A 2022.09.16 CN 115062478 A 1.基于数字 孪生的动态车间生产排 程调度方法， 其特 征在于， 包括下述 步骤： 采集物理车间信息； 所述物理车间信息包括 订单信息及多源生产要素； 根据订单信 息生成生产排程计划以及根据多源生产要素， 采用数字孪生法建立对应的 孪生模型， 获得数字孪生车间； 所述孪生模型包括人员孪生模型、 设备孪生模型、 物料孪生 模型、 方法孪生模型及环境孪生模型； 根据生产排程计划在数字孪生车间中进行仿真生产并对排程进行优化， 获得最优排程 方案； 将最优排程方案上传到服务器对物 理车间下达生产指令； 服务器指导物理车间生产并 进行评估， 生成生产反馈对数字 孪生车间进行动态迭代， 调整参数 更新数字 孪生车间； 生产结束后， 将物理车间的生产数据、 动态映射关系以及数字孪生车间的生产数据分 类式存储至服务器数据库中。 2.根据权利要求1所述基于数字孪生的动态车间生产排程调度方法， 其特征在于， 所述 采集物理车间信息具体为： 通过传感器元件对物理车间信息进行采集， 对采集信息进行信息化， 获得订单信息及 多源生产要素； 所述订单信息包括 订单交期、 订单双方交易 来往次数及订单利 润； 所述多源生产要素包括人员信息、 设备信息、 物料信息、 生产方法信息及车间环境信 息。 3.根据权利要求2所述基于数字孪生的动态车间生产排程调度方法， 其特征在于， 所述 根据订单信息生成生产排 程计划， 具体为： 分析订单信息， 结合并参 考历史生产目标， 生成生产排 程计划； 所述分析订单信息包括订单交期是否紧急、 是否足以驱动车间超负荷生产， 订单双方 交易来往次数 是否足以驱动车间超负荷生产， 订单利 润是否足以驱动车间超负荷生产； 所述采用数字 孪生法建立对应的孪生模型， 获得 数字孪生车间， 具体为： 根据多源生产要素， 使用三维建模软件绘制三维模型； 绘制完成后对三维模型进行柔 性的网格划分， 导入三维动画渲染和制作软件中进行环境渲染和场景搭建， 构建微观上 的 个体模型； 最后将渲染好的三维模型保存为与有限元仿真软件匹配格式的文件， 导入有限 元仿真软件中， 对 模型的物理参数进行计算模拟， 获得 数字孪生车间， 其中： 根据多源生产要素中人员信息建立的人员孪生模型表示 为： H＝{H_Number， H_Name， H_Gender， H_Positi on， H_Fatigue， H_Type} 其中H_Number表示人员编号， H_Name表示人员名称， H_Gender表示人员性别， H_ Position表示人员位置， H_Fatigue表示人员疲劳， H_Type表示人员工种； 根据多源生产要素中设备信息建立的设备孪生模型表示 为： D＝{D_Number， D_Name， D_State， D_Type， D_Position， D_Load， D_Temperature， D_ Pressure} 其中D_Number表示设备编号， D_Name表示设备名称， D_State表示设备状态， D_Type表 示设备类型， D_Position表示设备位置， D_Load表示设备负载， D_Temperature表示设备温 度， D_Pres sure表示设备压力； 根据多源生产要素中物料信息建立的物料孪生模型表示 为：权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115062478 A 2S＝{S_Number， S_Name， S_Type， S_Positi on， S_Inventory} 其中S_Number表示物料编号， S_Name表示物料名称， S_Type表示物料类型， S_Position 表示物料填充位置， S_I nventory表示物料存量； 根据多源生产要素中生产方法信息建立的方法孪生模型表示 为： M＝{M_Number， M_Name， M_Type， M_I nformati on} 其中M_Number表示方法编号， M_Name表示方法名称， M_Type表示方法类型， M_ Informati on表示方法具体信息； 根据多源生产要素中车间环境信息建立的环境孪生模型表示 为： E＝{E_Number， E_L ocation， E_Type， E_Temperature， E_Pipe， E_Elect ricity， E_Else} 其中E_Number表示环境编号， E_Location表示环境位置， E_Type表示环境类型， E_ Temperature表示环境温度， E_Pipe表示管道排布， E_Electricity表示电力供应排线， E_ Else表示 其他信息。 4.根据权利要求3所述基于数字孪生的动态车间生产排程调度方法， 其特征在于， 所述 获得最优排 程方案， 具体为： 设定生产数据指标， 将生产排 程计划输入数字 孪生车间进行仿真生产； 仿真生产后对数字 孪生车间进行检测获得 数字孪生车间生产数据； 将数字孪生车间生产数据与设定的生产数据指标进行比较， 满足则进行下一步， 否则 调整设定生产数据指标继续仿真生产， 直到出现最终排 程方案作为 最优排程方案。 5.根据权利要求4所述基于数字孪生的动态车间生产排程调度方法， 其特征在于， 所述 生产数据指标包括 生产时间、 车间总能耗、 生产质量 合格率及设备利用率； 所述数字 孪生车间生产数据与设定生产数据指标进行比较， 具体为： 将数字孪生车间的生产时间与设定的生产时间相比较， 若满足指标， 即表示该生产排 程计划的生产时间能够满足设定的交货时间目标， 则进行下一步验证； 否则调整设定生产 时间指标值， 重新 生成生产排 程计划以及重新在数字 孪生车间进行仿真生产； 将数字孪生车间的车间总能耗与设定的车间总能耗相比较， 若满足指标， 即表示该生 产排程计划的车间生产总能耗能够满足设定的能耗指标， 则进行下一步验证； 否则调整设 定车间总能耗指标值， 重新 生成生产排 程计划以及重新在数字 孪生车间进行仿真生产； 将数字孪生车间的生产质量合格率与设定的生产质量合格率相比较， 若满足指标， 即 表示该生产排程计划的生产质量合格率能够满足设定的生产质量合格率， 则进行下一步验 证； 否则调整设定生产质量合格率指标值， 重新生成生产排程计划以及重新在数字孪生车 间进行仿真生产； 将数字孪生车间的设备利用率与设定的设备利用率相比较， 若满足指标则作为最优排 程方案； 否则调整设定设备利用率指标值， 重新生成生产排程计划以及重新在数字孪生车 间进行仿真生产； 如果经过多次的生产 数据指标循环验证还是没有出现能够满足所有指标的排程方案， 则修改生产排 程计划， 直到出现最终排 程方案为止 。 6.根据权利要求4所述基于数字孪生的动态车间生产排程调度方法， 其特征在于， 所述 对数字孪生车间进行动态迭代， 调整参数 更新数字 孪生车间， 具体为： 在一段设定时间周期对物理车间信息进行采集并清洗存 储至服务器数据库中；权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115062478 A 3