6数字李生车间主要系统构成及要求

图2数字李生包含内容

环说：车间的通碰度、粉生度等。 6.2.3应通过感知设备感知车间数据及状态和事件的发生。物理车间的感知层应包括： a）RFID设备、温湿度传感器、压力传感器、光电传感器等多种传感器； b）工业摄像头及PLC采集设备等。 6.2.4应通过网络设备将感知的数据进行有效传输和互相交换。物理车间的网络层应包括车间网络 相关设备，如以太网、路由器等 6.2.5物理车间应实现车间信息的互联互通和数据共享，通过互联网、局域网、无线等传输方式，将感 知设备感知到的人员、物品、机器、环境等各要素连接起来。 6.2.6物理车间的复杂性带来了车间数据的多源异构性，应对物理车间各要素信息进行统一标准化，

6.3.1虚拟车间是物理车间的忠实数字化镜像，它对生产计划、活动、指令等进行仿真、评估及优化，并 对生产过程进行实时监测、调控与预测。 6.3.2虚拟车间本质上是模型的集合，它不断积累物理车间的实时数据与知识，在对物理车间高度保 真的前提下，对其运行过程进行连续的优化 6.3.3在生产前，应通过虚拟模型对生产任务进行仿真分析，模拟生产过程，生成初始车间调度指令。 6.3.4在生产中，应通过车间生产数据达到与物理车间的生产同步，使用逼真的三维可视化效果展示 出来并与用户进行交互。 6.3.5应基于数据驱动来进行实时仿真分析，得到动态调度策略或者优化方案，并将调度策略下发给 物理车间形成闭环，实现与物理车间的交互融合。

.1车间服务系统应包括SCM、CRM、PLM、ERP、PDM、MES、PHM等各类服务系统。 .2在车间李生数据的驱动下水利技术论文，为车间的智能化管控提供支持。车间服务的业务服务层应实现订 析、生产计划服务、生产数据统计、控制指令下发、产品质量控制、效能评估、故障预测与车间调度 龙。

6.5.1车间李生数据是物理车间数据、虚拟车间数据、车间服务系统数据以及三者在综合、统计、关联、 聚类、演化、回归及泛化等操作下衍生的融合数据，它为数字李生车间李生数据的共享、集成与融合提供 平台。

7.1虚拟车间建模、仿真运行及验证技术

7.1.1通过车间虚拟现实与增强现实应用技术，实现虚拟现实交互功能。

7.2车间李生数据构建及管理技术

7.2.1通过车间大数据技术，实现仿真数据追溯。 7.2.2通过虚实双向映射技术，实现数字李生同步效果。 7.2.3通过虚实融合与数据协同技术，实现数据与动画协调效果。 7.2.4通过数据结构化集群存储技术，完成李生数据清洗送代。 7.2.5通过可解释、可操作、可溯源异构数据融合技术，完成修正系数的迭代计算。 7.2.6通过多类型、多时间尺度、多粒度数据规划与清洗技术，实现多类型、多时间度、多粒子数据综合 仿真

7.3数字李生车间运行技术

7.3.1通过生产要素管理、生产计划、生产过程送代运行与优化技术，完成准确的管理预测。 7.3.2通过仿真数据收集技术，完成自组织自适应动态调度。 7.3.3通过多源数据协同控制技术，完成数字李生仿真控制效果。 7.3.4通过虚实实时交互技术，完成双向控制效果

7.3.1通过生产要素管理、生产计划、生产过程送代运行与优化技术，完成准确的管理预测。

7.3.1通过生产要素管理、生产计划、生产过程送代运行与优化技术，完成准确的管理预测 7.3.2通过仿真数据收集技术，完成自组织自适应动态调度。 7.3.3通过多源数据协同控制技术，完成数字李生仿真控制效果。 7.3.4通过虚实实时交互技术，完成双向控制效果

8车间运行机制与实现方法

.1数学李生车间的运行是物理车间、虚拟车间以及车间服务系统在车间李生数据的驱动下，两 间不断交互与迭代优化的过程，见图4。

图4数字奕生车间运行机制

8.1.2车间服务系统应根据生产任务产生资源配置方案，并根据物理车间的实时状态数据以及虚拟车 间的仿真及预测数据等对其进行迭代优化与调整，实现生产要素的配置最优。 8.1.3车间服务系统应将生成的生产计划传送至虚拟车间进行循环验证与迭代优化，实现生产计划 最优。 8.1.4虚拟车间应实时地监控物理车间的运行，根据物理车间的实时状态不断进化，并迭代反馈优化 策略指导物理车间的生产，实现生产过程最优。 8.1.5数字李生车间应在迭代运行与优化的过程中得到持续的完善与提升，车间李生数据也在不断地 更新与扩充。

8.2.1物理车间实现方

物理车间除传统车间所具备的功能和作用外，还应实现基于物联网的车间人员、机器、物品、环境等 生产要素的互联与互操作

8.2.2虚拟车间实现方法

虚拟车间应从几何、物理、行为、 画，并且在与物理车间同步运行 的同时不断进化，从而保证对生产计划、活动、指令等进行真实可靠的仿真、分析及评估等

8.2.3车间服务系统实现方法

车间服务系统通过需求解析与分解、服务搜索匹配以及服务组合等，实现对物理车间的运行优化

及虚拟车间的模型检测与矫正等，并形成按需使用的服务模式

拟车间的模型检测与矫正等，并形成按需使用的

8.2.4车间李生数据实现方法

车间李生数据利用各类数 服务系统数据 处理，从而形成更加全面与准 全间的运行

9数字李生在产品全生命周期的应用要求

图5产品全生命周期数字李生

大量的物理实体系统都应具有数字虚体与之相结合。在物理实体与数字虚体之间，信息可以双向 传输： 当信息从物理实体传输到数字虚体，数据来源于用传感器来观察物理实体； b) 当信息从数字虚体传输到物理实体，数据是出自科学原理、仿真和虚拟测试模型的计算，用于 模拟、预测物理实体的某些特征和行为

10.1信息交互基本要

10.1.1物理车间与虚拟车间的信息交互依赖于数字化李生数据和车间服务来实现，对应着数据层和 业务服务层。 10.1.2数据层包括车间各种数据的集合，应通过对三维模型库、物料库、订单库、故障库、动态行为库 调度策略库等数据进行存储实现对数据的共享集中控制， 10.1.3业务服务层是在数据上进行封装的微服务或者接口，包括获取人员信息、存储人员信息的用户 服务，由订单获取、订单录人、订单分析、订单修改等业务组成的订单服务等。

10.2车间现场信息交

10.2.2前主流PLC均有以太网模块或本身内置以太网模块。 10.2.3上位机软件对各主流PLC的支持比较成熟， 10.2.4PLC汇集本工位设备的状态和数据。 10.2.5上位机通过网线读取PLC数据到上位机实时数据库中。 10.2.6上位机通过添加画面和表格实现监控现场设备状态功能。

10.2.2前主流PLC均有以太网模块或本身内置以太网模块。

[11.1数字仿真规划

图6以太网通信模式信息交互

11.1.1数字仿真规划前应进行资料搜集工作，包括前期厂房和生产线规划、现场数据采集、实物贴图、 已有三维模型等。 11.1.2应根据厂房、设备、产品、物料、工装等分别建立模型清单，对采集信息进行分类管理。 11.1.3应编制仿真方案，分析生产要求、工艺工法、生产节拍、设备布置、产能配置等要素，确定仿真目 标、方法、内容和平台等。

11.1.1数字仿真规划前应进行资料搜集工作，包括前期厂房和生产线规划、现场数据采集、实物贴图、 已有三维模型等。 11.1.2应根据厂房、设备、产品、物料、工装等分别建立模型清单，对采集信息进行分类管理。 11.1.3应编制仿真方案，分析生产要求、工艺工法、生产节拍、设备布置、产能配置等要素，确定仿真目 标、方法、内容和平台等。

11.2.1三维建模主要包括厂房车间、生产设备、工艺装备、生产物料、厂房外景、辅助设施、生 对象

2.1三维建模主要包括厂房车间、生产设备、工艺装备、生产物料、厂房外景、辅助设施、生产人员 象。

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11.2.2模型精细度、外观渣染效果、纹理和多边形数据量应满足仿真逼真度和仿真实时性要求。 11.2.3为增加模型的仿真逼真度可采用纹理贴图，纹理贴图应保证显示清晰，对物体的重要特征、产 品标识等应单独贴图。 11.2.4在保证模型特征的基础上，可适当简化模型的不可见结构、复杂曲面等，以提高建模效率。 11.2.5三维模型的主要特征尺寸应符合实物尺寸，装配体三维模型的层次结构、运动关系应满足运动 方真的要求。 11.2.6三维实体模型应经过模型轻量化技术转化为三维面片模型，在满足模型外观要求基础上面片 数以少为宜。

11.4三维模型检查与管理

11.4.1应对三维模型的主要尺寸、颜色与纹理、多边形数据量大小、整体外观效果、层次结构与运动合 理性等进行检查，确认是否合理、准确。 11.4.2应对检查合格的模型进行存档，采集的数据应存储至仿真资源库集中管理。 11.4.3应对厂房、设备、产品、物料、工装分类管理，并制定三维模型清单。 11.4.4不 模型应按照一定规则进行编号，保证物体与编号一一对应。 11.4.5 三维模型清单应包含模型分类、编号、名称、运动参数、多边形数据量、纹理数据量、所属生产 线、文件大小、完成时间、完成人等内容。

12.1数字交互基本要求

12.1.1智能建造数字李生车间的数字交互结构见图7

图7车间的数字交互结构

12.1.2使用PC作为服务器，PC端服务器软件需支持各种主流PLC与各品牌工业机器人信息数据 交互。 12.1.3服务器与服务器端仿真软件之间的数字交互使用OPCUA协议， 12.1.4服务器端仿真软件应可搭建完整的生产线控制模型，具有生产线仿真能力

12.1.2使用PC作为服务器，PC端服务器软件需支持各种主流PLC与各品牌工业机器人信息数据 交互。 12.1.3服务器与服务器端仿真软件之间的数字交互使用OPCUA协议， 12.1.4服务器端仿真软件应可搭建完整的生产线控制模型，具有生产线仿真能力

12.2仿真软件与工业机器人交互

2.1工业机器人应支持与主流服务器软件的相关协议建筑工程标准规范范本，实现与仿真软件的交互。 2.2工业机器人应具有将实体工位动作信号传输至服务器的能力，同时也可以执行服务器端传 信号。

12.3仿真软件与由PLC控制的工位交互

2.3.1生产线上各工位PLC应对工位工序实现完全控制。 2.3.2在虚实交互模式下运行时，工位PLC应对仿真软件中的对应工位各个环节具有控制权限。相 应地，仿真软件也对工位PLC有控制权限，如开始或停止工位运行。 2.3.3仿真软件中的仿真生产线各个工位之间可进行信息交互，将工位之间交互结果执行数据传出， 实现实体工位之间的协同工作

12.4仿真软件与视觉识别工位交互

4.1视觉识别工位应对需要进行识别的内容识别后将识别信息传入服务器， 4.2仿真软件可以对视觉识别工位上传的结果信息输人仿真系统，仿真系统可将运行结果信号 务器传输至视觉识别工位，完成实体工位的正常运转

13.1虚拟车间应通过与物理车间的PLC、传感器的交互，获取实时反馈数据。

3.1虚拟车间应通过与物理车间的PLC、传感器的交互，获取实时反馈数据

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13.2应通过对虚拟车间生产线设备的仿真计算对物理车间设备的运行状态进行安全监控。 13.3应对存在安全隐患的设备状态进行提前预警干预装饰标准规范范本，对不能达到生产要求的设备状态进行报警和 停机处理