(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202111325204.9 (22)申请日 2021.11.10 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 114036842 A (43)申请公布日 2022.02.11 (73)专利权人 北京安盟信息技 术股份有限公司 地址 100085 北京市海淀区上地信息产业 基地开拓路7号先锋大厦1幢21 10室 (72)发明人 程顺　 (74)专利代理 机构 北京冠榆知识产权代理事务 所(特殊普通 合伙) 11666 专利代理师 朱亚琦 (51)Int.Cl. G06F 30/27(2020.01) G06N 20/00(2019.01)(56)对比文件 CN 110488629 A,2019.1 1.22 CN 109270899 A,2019.01.25 CN 112019448 A,2020.12.01 CN 113435054 A,2021.09.24 CN 111857065 A,2020.10.3 0 高扬等.“基于数字孪生驱动的智慧微电网 多智能体协调优化控制策略 ”. 《电网技 术》 .2021,第45卷(第7期), 成克强等. “基于数字孪生的智能车间系统 仿真加速测试方法 ”. 《计算机测量与控制》 .2021,第2 9卷(第1期), Weichao Luo .etc. “Digital tw in for CNC machine tool:modeling and using stategy”. 《Journal of Ambient I ntelligence and Humanized Computi ng》 .2018, 审查员 苏俊杰 (54)发明名称 一种数字孪生机床全生命周期使用策略动 态生成方法 (57)摘要 本发明公开一种数字孪生机床全生命周期 使用策略动态生成方法， 包括如下步骤： S1)构建 机床生命周期平行仿真模型DE； S2)构建用于描 述机床使用情况的机床未来场景模型S； S3)构建 机床即时使用策略模型T； S4)将机床生命周期平 行仿真模型DE、 机床未来场景模型S和机床即时 使用策略模型T集成并构建成数字孪生机床， 运 行数字孪生机床即可动态生成全生命周期使用 策略。 本发 明可以生成机床在指定周期或全生命 周期内的整体使用策略， 便于用户更全面了解机 床可能的使用情况及效益， 有利于用户从全局的 角度做出 更好的设备 管理决策。 权利要求书1页 说明书5页 附图1页 CN 114036842 B 2022.05.27 CN 114036842 B 1.一种数字 孪生机床全生命周期使用策略动态生成方法， 其特 征在于， 包括如下步骤： S1)构建机床生命周期平行仿真模型DE； 机床生命周期平行仿真模型DE包括参数化建 模模块、 虚实同步模块和仿 真推演模块； 参数化建模模块用于参数化描述机床的使用目标、 使用场景和能力状态， 其中， 使用目标作为步骤S3)中训练生成机床即时策 略的依据， 使用 场景用于描述机床的使用环境， 能力状态描述机床典型性能与当前运行状况； 虚实同步模 块用于在全生命周期内同步物理机床E的使用场景St与能力状态信息Ct， 其中， 物理机床E的 使用场景St与能力状态信息Ct作为后续生成使用策略的输入； 仿真推演模块用于依据假定 的下一步使用场景St+1与当前使用策略Tt计算得到物理机床下一步的能力状态Ct+1， 其中， 使用策略用于描述在什么时间执 行什么任务； S2)构建用于描述机床使用情况的机床未来场景模型S； 机床未来场景模型S包括事件 定义模块和事件触发模块； 事件定义模块用于定义未来可能发生的事件， 每个事件通过事 件特征量表征， 事件特征量至少包括事件类型、 事件参数和 影响效果， 其中， 事件类型包括 可能影响机床状态与能力的事件， 触发规则通过定义事件一段时间内的出现概率分布得 到， 影响效果用于描述一旦某件事发生将对机床状态与能力的影响； 事件触发模块用于基 于事先设定的触发规则在相应时刻生成相应事 件； S3)构建机床即时使用策略模型T； 机床即时使用策略模型T包括数据采集模块、 策略推 演模块和策略输出模块； 数据采集模块用于实时获取 当前使用场景St、 能力状态Ct和假想下 一步的使用场景St+1， 策略推演模块用于实现由使用场景St和能力状态Ct向即时策略Tt的映 射以及由下一步使用场景St+1与下一步能力状态Ct+1向下一步策略Tt+1的映射， 策略输出模 块用于将通过策略推演模块得到的策略输出； 其中， 策略推演模块所用映射关系通过强化 学习算法训练得到； S4)将机床生命周期平行仿真模型DE、 机床未来场景模型S和机床即时使用策略模型T 集成并构建成数字 孪生机床， 运行 数字孪生机床即可动态生成全生命周期使用策略。 2.根据权利要求1所述的数字孪生机床全生命周期使用策略动态生成方法， 其特征在 于， 进行强化学习算法训练 时使用的训练原理以最大化 实现定义的使用目标A 为准则， 依据 掌握的使用场景St与能力状态Ct信息探索使用不同策略后的使用目标值， 并以探索得到的 使用目标值作为 算法收敛的依据。 3.根据权利要求1或2所述的数字孪生机床全生命周期使用策略动态生成方法， 其特征 在于， 在步骤S4)中， 设机床全生命周期中的时间节点tj， j＝0,1,2,...， 则机床全生命周期 可以记作{t0,t1,t2,...,tj,...}， 步骤S1)中构建出的机床生命周期平行仿真模型与物理 机床在时间节点tj进行当前使用场景St与当前能力状态信息 Ct同步。 4.根据权利要求3所述的数字孪生机床全生命周期使用策略动态生成方法， 其特征在 于， t0选择的时间节点 不同， 在步骤S4)中生成的全生命周期使用策略不同。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114036842 B 2一种数字孪生机 床全生命周期使用策略动态生成方 法 技术领域 [0001]本发明涉及数字机床控制技术领域。 具体地说是一种数字孪生机床全生命周期使 用策略动态生成方法。 背景技术 [0002]数字孪生技术已在机床 管理中取得一些应用， 目前的成果主要集中在基于三维模 型的机床状态跟踪展现、 机床操作优化以及预防性维修策略生成等。 但上述成果尚不能完 全满足要求。 [0003]具体地说， 首先， 已有数字孪生机床模型不具备动态生成全生命周期使用策略的 能力， 现有策略模型仅是依据当前状态得到的当前一步的策略， 并不能向后推演出未来一 段时间、 甚至整个生命周期内的使用策略， 而对用户来说， 如果能够得到全生命周期策略显 然更有利于整体工作的安排； 其次， 尽管机床在出厂后也带有维修策略， 但这些策略基本是 通用的经验性 规则， 缺乏依据实际使用情况个性 化且动态生成的能力。 [0004]由上可见， 有必要 设计一种数字孪生机床构建方法， 具体地说， 有必要设计一种支 持全生命周期使用策略动态生成的数字 孪生机床构建方法。 发明内容 [0005]为此， 本发明所要解决的技术问题在于提供一种数字孪生机床全生命周期使用策 略动态生成方法， 可以生成机床在指定周期或全生命周期内的整体使用策略， 便于用户更 全面了解机床可能的使用情况及效益， 有利于用户从全局的角度做出更好的设备管理决 策。 [0006]为解决上述 技术问题， 本发明提供如下技 术方案： [0007]一种数字 孪生机床全生命周期使用策略动态生成方法， 包括如下步骤： [0008]S1)构建机床生命周期平行仿真模型DE； 机床生命周期平行仿真模型DE包括参数 化建模模块、 虚实同步模块和仿真推演模块； [0009]S2)构建用于描述机床使用情况的机床未来场景模型S； 机床未来场景模型S包括 事件定义模块和事 件触发模块； [0010]S3)构建机床即时使用策略模型T； 机床即时使用策略模型T包括数据采集模块、 策 略推演模块和策略输出模块； [0011]S4)将机床生命周期平行仿真模型DE、 机床未来场景模型S和机床即时使用策略模 型T集成并构建成数字 孪生机床， 运行 数字孪生机床即可动态生成全生命周期使用策略。 [0012]上述数字孪生机床全生命周期使用策略动态生成方法， 在步骤S1)中， 参数化建模 模块用于参数化描述机床的使用目标、 使用场景和能力状态， 其中， 使用目标作为步骤S3) 中训练生成机床即时策略的依据， 使用场景用于描述机床的使用环境， 能力状态描述机床 典型性能与当前运行状况； 虚实同步模块用于在全生命周期 内同步物理机床E的使用场景 St与能力状态信息Ct， 其中， 物理机床E的使用场景St与能力状态信息Ct作为后续生成使用说　明　书 1/5 页 3 CN 114036842 B 3