(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 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111538746.4 (22)申请日 2021.12.15 (71)申请人 北京航空航天大 学 地址 100191 北京市海淀区学院路37号 申请人 北自所 （北京） 科技发展股份有限公 司 (72)发明人 陶飞　王勇　邹孝付　徐慧　 程江峰　 (74)专利代理 机构 北京科迪生专利代理有限责 任公司 1 1251 代理人 金怡 (51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01) G06F 30/27(2020.01) G06F 119/20(2020.01) (54)发明名称 一种数字孪生车间可组态可重构构建方法 和系统 (57)摘要 本发明公开了一种数字孪生车间可组态可 重构构建方法和系统， 包括： 步骤(1)、 建立共享 云， 对车间数字孪生模型进行共享， 构建企业内 部私有云， 模型设计者完成模型的上传、 下载， 涉 及到的模型包括表征车间单元级与产线级的不 同层级模型； 还包括表征车间微观层面的不同粒 度模型； 设计的模型具有对外接口属性； 模型设 计者对模型进行优化迭代， 其他用户在授权前提 下使用共享 云中的模型； 步骤(2)、 对车间数字孪 生模型进行组态重构； 步骤(3)、 对车间数字孪生 模型进行前置验证。 本发明的方法基于模型组态 重构能够在一定程度上提升数字孪生车间快速 构建能力， 实现车间功能、 性能、 风险等的前置评 估。 权利要求书2页 说明书4页 附图1页 CN 114117619 A 2022.03.01 CN 114117619 A 1.一种数字 孪生车间可组态可重构 构建方法， 其特 征在于， 包括如下步骤： 步骤(1)、 建立共享云， 对车间数字 孪生模型进行共享， 具体实现如下： 步骤(2)、 对车间数字 孪生模型进行组态重构； 步骤(3)、 对车间数字 孪生模型进行 前置验证。 2.根据权利要求1所述的一种数字孪生车间可组态可重构构建方法， 其特征在于， 所述 步骤(1)、 建立共享云， 对车间数字 孪生模型进行共享， 具体实现如下： (1.1)构建企业内部私有云， 模型设计者完成模型的上传、 下载， 涉及到的模型包括表 征车间单元级与产线级的不同层级模型； 还包括表征车间微观层面的不同粒度模型； 设计 的模型具有对外 接口属性； (1.2)模型设计者对模型进行优化迭代， 其他用户在授权前提下使用共享云中的模型， 同时用户也可以基于使用经验 对模型给出优化建议， 模型设计者选择接收或忽略该建议。 3.根据权利要求1所述的一种数字孪生车间可组态可重构构建方法， 其特征在于， 所述 步骤(2)、 对车间数字 孪生模型进行组态重构， 具体实现如下： (2.1)依照真实车间建模需求， 从步骤共享云中选取合适模型， 完成各模型间的组合， 包括设置模型间的父子关系 、 接口整合、 尺寸匹配； (2.2)针对模型间的父子关系设置， 该步骤确定模型间的从属关系， 其中子模型跟随父 模型动作； (2.3)针对模型间的接口整合设置， 步骤(1)中的不同模型具备对外接口属性， 能独立 与外界通信， 当模型间进 行父子组合时， 子模型中与父模型相同的接口属性不使能； 子模型 中与父模型不相同的接口属 性使能， 且该接口属 性动态添加到父模型中， 由父模型统一完 成与外界的接口交 互； (2.4)针对模型间的尺寸匹配设置， 步骤(1)中的不同模型是矢量模型， 在进行模型组 合、 组态时， 根据车间实际动态调整各模型的尺寸， 使其达到最佳匹配； 同时被调整尺寸的 模型会存储最近几次调整的尺寸 参数。 4.根据权利要求1所述的一种数字孪生车间可组态可重构构建方法， 其特征在于， 所述 步骤(3)、 对车间数字 孪生模型进行 前置验证， 具体实现如下： (3.1)针对步骤(2)中构 建的车间数字孪生模型， 用户可对车间数字孪生模型设置行为 机理参数， 包括控制参数、 报警阈值， 同时也可以针对整个孪生场景设置 工艺参数； (3.2)完成(3.1)中车间数字孪生模型的仿真运行， 并结合专家经验， 修正车间数字孪 生模型中存在的问题， 最终通过仿真运行对车间的功能、 性能、 风险进行 前置评估。 5.一种数字 孪生车间可组态可重构 构建系统， 其特 征在于， 包括： 车间数字 孪生模型共享云模块， 具体实现如下： (1.1)构建企业内部私有云， 模型设计者完成模型的上传、 下载， 涉及到的模型包括表 征车间单元级与产线级的诸如堆垛机矢量模型、 落丝机矢量模 型、 穿梭车矢量模 型、 产线矢 量模型等不同层级模 型； 也包括表征车间微观层面的诸如螺钉螺母、 链条等不同粒度模型； 设计的模型 具有对外 接口属性； (1.2)模型设计者可以对模型进行优化迭代， 其他用户可以在授权前提下使用云中的 模型， 同时用户也可以基于使用经验对模型给出优化建议， 模型设计者可以选择接 收或忽 略该建议；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114117619 A 2车间数字 孪生模型组态重构模块， 具体实现如下： (2.1)依照真实车间建模需求， 从步骤(1)中选取合适模型， 完成各模型间的组合， 包括 设置模型间的父子关系 、 接口整合、 尺寸匹配等； (2.2)针对模型间的父子关系设置， 该步骤确定模型间的从属关系， 其中子模型跟随父 模型动作； (2.3)针对模型间的接口整合设置， 步骤(1)中的不同模型因具备对外接口属性， 故可 独立与外界通信， 当模型间进 行父子组合时， 子模 型中与父模 型相同的接口属性不使能； 子 模型中与父模型不相同的接口属性使能， 且该接口属 性动态添加到父模型中， 由父模型统 一完成与外界的接口交 互； (2.4)针对模型间的尺寸匹配设置， 步骤(1)中的不同模型因是矢量模型， 故在进行模 型组合、 组态 时， 可根据车间实际动态调整各模型的尺寸， 使其达到最佳匹配； 同时被调整 尺寸的模型会 存储最近几次调整的尺寸 参数， 存储的数量可设置； 设计车间数字 孪生模型 前置验证模块， 具体实现如下： (3.1)针对步骤(2)中构建的车间数字孪生模型， 用户可对模型设置行为机理参数， 包 括控制参数、 报警阈值 等， 同时也可以针对整个孪生场景设置 工艺参数； (3.2)完成(3.1)中车间数字孪生模型的仿真运行， 并结合专家经验， 修正模型中存在 的问题， 最终通过仿真运行对车间的功能、 性能、 风险进行 前置评估。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114117619 A 3