【摘要】：隨著以物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)及移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)為代表的新一輪技術(shù)創(chuàng)新浪潮到來,車間作為制造的核心單元,也向著數(shù)字化、智能化、可視化方向發(fā)展。為了讓車間達(dá)到更高層次的數(shù)字化從而實(shí)現(xiàn)智能制造,核心目標(biāo)是讓物理車間與信息化的虛擬車間進(jìn)行深度融合。數(shù)字化雙胞胎(Digital Twin,DT)作為實(shí)現(xiàn)信息物理世界交互融合的最佳途徑而被廣泛研究和關(guān)注。本文將數(shù)字化雙胞胎這一先進(jìn)制造理念應(yīng)用于車間,重點(diǎn)研究了基于數(shù)字化雙胞胎的三維可視化車間系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù),對系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn),并結(jié)合案例對系統(tǒng)可行性進(jìn)行了驗(yàn)證。本文首先結(jié)合數(shù)字化雙胞胎理念和車間特征,設(shè)計(jì)了面向車間應(yīng)用的數(shù)字化雙胞胎框架。接下來重點(diǎn)對框架中的物理車間、虛擬車間、物理車間與虛擬車間信息交互這三部分進(jìn)行研究。在物理車間方面,研究了基于OPC UA的物理車間信息建模,實(shí)現(xiàn)對物理車間所有信息的統(tǒng)一描述及設(shè)備互聯(lián)互通和數(shù)據(jù)采集;虛擬車間方面,研究了基于虛擬現(xiàn)實(shí)的車間三維可視化建模,實(shí)現(xiàn)與物理車間形成映射、可視化效果好、人機(jī)交互性強(qiáng)的虛擬車間;物理車間與虛擬車間信息交互方面研究了數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的物虛車間信息交互建模。通過這三部分建模建立了面向車間的數(shù)字化雙胞胎模型。之后針對車間調(diào)度,提出了基于數(shù)字化雙胞胎的車間加工路線實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)度機(jī)制,基于賦時(shí)Petri網(wǎng)建立了車間制造過程模型,在模型基礎(chǔ)上利用基于A*算法的啟發(fā)式搜索求解得到最優(yōu)加工路線調(diào)度策略,并以設(shè)備故障為例研究了車間故障條件下調(diào)度求解方法。為了驗(yàn)證本文模型及調(diào)度方法的可行性,以白酒模擬生產(chǎn)車間為例,選取Unity3D虛擬現(xiàn)實(shí)引擎開發(fā)實(shí)現(xiàn)了三維可視化車間系統(tǒng),并對系統(tǒng)功能進(jìn)行展示并發(fā)布成應(yīng)用,最后用于實(shí)際車間使用,結(jié)果表明,該系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)車間生產(chǎn)要素及生產(chǎn)過程的全方位掌控,同時(shí)讓車間控制更加精準(zhǔn),決策更加及時(shí)。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TP399-CA;TH18
【圖文】：

華 中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文為數(shù)據(jù)層，服務(wù)層對應(yīng)車間微服務(wù)，在這四部分以及四部分交互連接基礎(chǔ)之上可以建立多種智能應(yīng)用，對應(yīng)相應(yīng)的應(yīng)用層。其中應(yīng)用層指將服務(wù)層的服務(wù)進(jìn)行組合使用，開發(fā)出在界面顯示方便人員進(jìn)行交互操作的應(yīng)用，比如三維可視化虛擬車間系統(tǒng)、故障診斷預(yù)警系統(tǒng)、能耗管理系統(tǒng)等，通過調(diào)用車間服務(wù)的業(yè)務(wù)服務(wù)層來顯示信息，是和用戶最近的一層，用戶只需要和這一層交互而不需要知道其他底層細(xì)節(jié)。

于工業(yè)通訊的數(shù)據(jù)交互規(guī)范。目的讓不進(jìn)行數(shù)據(jù)交互 。OPC UA 規(guī)范是在傳 ，其解決了傳統(tǒng) OPC 規(guī)范存在的只支，不僅提出了支持二進(jìn)制 TCP 傳輸及 輸組件，而且最大的創(chuàng)新在于提出了支進(jìn)行描述的信息建模組件，極大提高了相關(guān)概念。過地址空間來訪問服務(wù)器提供的信息， 所示，節(jié)點(diǎn)是使用 OPC UA 對象模型對連接依賴引用，地址空間是由節(jié)點(diǎn)相互各種信息。

圖 3-2 節(jié)點(diǎn)類型和通用屬性對象、變量、方法面向?qū)ο笏枷�，OPC UA 使用對象來表示底層系統(tǒng)的數(shù)據(jù)與活動(dòng)[4分別為對象類型節(jié)點(diǎn)、變量類型節(jié)點(diǎn)和方法類型節(jié)點(diǎn)的實(shí)例，可以管理對象信息，比如讀取變量的值或調(diào)用對象方法。用來代表數(shù)值，變量包括數(shù)據(jù)變量和特性兩種，特性用來表示y）如溫度的單位，數(shù)據(jù)變量（DataVariable）表示節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)如溫度的屬于特性，應(yīng)該使用 HasProperty 引用類型來引用它，如果屬于數(shù)asComponent 引用類型來引用。節(jié)點(diǎn)是可以被調(diào)用并返回結(jié)果的節(jié)點(diǎn)。方法是對象的一部分所以對象或?qū)ο箢愋筒⑹褂?HasComponent 類型來引用。自身不包含數(shù)據(jù)，通過 HasComponent 或者 HasProperty 引用類型此外，所有對象必須要有對應(yīng)的對象類型定義并且從基本

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本文編號：2785682