基于数字孪生的生产线设计与优化方法[发明专利].pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局

(12)发明专利申请

(10)申请公布号CN111061232A

(43)申请公布日

2020.04.24

(21)申请号201911250035.X

(22)申请日2019.12.09

(71)申请人中国科学院沈阳自动化研究所

地址110016辽宁省沈阳市沈河区南塔街

114号

(72)发明人杜劲松王伟杨冬梅杨滨涛

李想王晓龙杨旭郭锐

(74)专利代理机构沈阳科苑专利商标代理有限

公司21002

代理人王倩

(51)Int.Cl.

G05B19/418(2006.01)

G06Q10/04(2012.01)

G06Q50/04(2012.01)

权利要求书2页说明书4页附图1页

(54)发明名称

基于数字孪生的生产线设计与优化方法

(57)摘要

本发明涉及基于数字孪生的生产线设计与

优化方法，包括如下步骤：对产品进行数字化工

艺设计、生产线的整体规划、生产线的数字孪生

模型构建与集成融合、虚拟生产线的仿真验证、

物理生产线的构建实施、生产线的虚实映射与优

化。本发明按照要素、行为、规则三个层面构建数

字孪生模型，具备生产线的评估、演化、推理能

力；建立虚拟生产线模型，实现虚拟生产线的虚

拟调试与仿真运行，不需要先构建生产线，避免

设计风险，节省调试时间；建立虚拟生产线与物

理生产线的虚实映射关系与交互机制，对虚拟生

产线的运行数据统计分析，实现了对物理生产线

A的优化与管控。

2

3

2

1

6

0

1

1

1

N

C

CN111061232A权利要求书1/2页

1.基于数字孪生的生产线设计与优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)对产品进行数字化工艺设计；

2)根据产品的工艺设计对物理生产线进行整体规划；

3)根据物理生产线的整体规划构建物理生产线的数字孪生模型，并对该模型进行集成

与融合，生成虚拟生产线；

4)对虚拟生产线进行仿真验证；

5)根据仿真结果，若满足设计要求，则开始步骤6)，若整体规划不满足设计要求，返回

步骤2)，若构建的数字孪生模型不满足设计要求，返回步骤3)；

6)根据验证后的虚拟生产线构建物理生产线；

7)建立物理生产线与虚拟生产线的双向映射关系，实现虚拟生产线对物理生产线的管

控。

2.根据权利要求1所述的基于数字孪生的生产线设计与优化方法，其特征在于，步骤1)

具体为：通过Teamcenter创建工艺结构、进行工艺路线设计，并在UG

NX中完成工艺设计，创

建产品的三维模型，并进行三维标注。

3.根据权利要求1所述的基于数字孪生的生产线设计与优化方法，其特征在于，步骤2)

具体为：根据由Teamcenter和UG

NX制定的工艺，结合场地特点、产品特点，确定设备选型与

数量，确定各工序的工作内容，制定生产流程与设备流转顺序；规划生产线的整体排布，确

定运动形式与运动路径。

4.根据权利要求1所述的基于数字孪生的生产线设计与优化方法，其特征在于，所述构

建物理生产线的数字孪生模型按照要素、行为、规则三个层面划分为物理生产线的要素层

建模、物理生产线的行为层建模、物理生产线的规则层建模。

5.根据权利要求1所述的基于数字孪生的生产线设计与优化方法，其特征在于，所述对

数字孪生模型的集成与融合具体为：形成与现实机床、工业机器人、工件、物料单元实时位

置、位姿、速度、状态信息一致的虚拟生产线。

6.根据权利要求1