采用傳統(tǒng)的工裝設(shè)備生產(chǎn)螺線管焊接件,存在自動化程度低、生產(chǎn)效率低、勞動力需求高等問題,嚴(yán)重制約了企業(yè)自動化、信息化、智能化生產(chǎn)的發(fā)展。針對上述問題,本文將數(shù)字孿生技術(shù)與螺線管焊接件自動化裝配生產(chǎn)線相融合,通過結(jié)構(gòu)和硬件系統(tǒng)設(shè)計,構(gòu)建了物理實(shí)體層生產(chǎn)線要素。進(jìn)而,研究了虛擬空間幾何、行為、規(guī)則模型的創(chuàng)建與描述,基于Open Inventor創(chuàng)建了生產(chǎn)線關(guān)鍵要素的幾何模型;采用AutomationML從產(chǎn)品、資源和工藝三方面對行為模型進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化描述;通過關(guān)聯(lián)性挖掘和信息熵量化方法建立了以溫度為特征的生產(chǎn)線健康度規(guī)則模型。在此基礎(chǔ)上,開發(fā)了集成多條生產(chǎn)線信息的運(yùn)維系統(tǒng),并以此表示數(shù)字孿生服務(wù)層在生產(chǎn)制造過程中的具體應(yīng)用。論文主要研究內(nèi)容如下:（1）從系統(tǒng)層級、生命周期和對象層次三個維度對數(shù)字孿生進(jìn)行描述,首次提出了制造范圍內(nèi)通用的數(shù)字孿生模型架構(gòu),并通過投影方式獲得了數(shù)字孿生驅(qū)動的螺線管焊接件裝配生產(chǎn)線運(yùn)維系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)。（2）根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特征、生產(chǎn)工藝流程和技術(shù)指標(biāo)要求設(shè)計了生產(chǎn)線關(guān)鍵機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu);通過分析生產(chǎn)線動作與邏輯關(guān)系設(shè)計了基于M/S結(jié)構(gòu)的硬件系統(tǒng);研究了運(yùn)動控制方案并實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)線的開... 

【文章來源】：東南大學(xué)江蘇省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：73 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

制造業(yè)發(fā)展歷程、階段特征及表現(xiàn)形式

東南大學(xué)碩士學(xué)位論文4圖1-2數(shù)字孿生三維模型在利用數(shù)字孿生技術(shù)解決實(shí)際生產(chǎn)制造問題時，有必要創(chuàng)建對象的數(shù)字孿生模型架構(gòu)。自數(shù)字孿生概念被提出以來，其模型架構(gòu)也在不斷地更新和完善，如圖1-2所示，初期較為流行的三維模型架構(gòu)由物理實(shí)體、虛擬鏡像和數(shù)字紐帶組成，該模型源于Grieves教授對數(shù)字孿生的定義[8]，主要應(yīng)用在產(chǎn)品的設(shè)計和生產(chǎn)階段。其中物理實(shí)實(shí)體是客觀存在的對象；虛擬鏡像是與物理實(shí)體完全一致的數(shù)字模型；數(shù)字紐帶用于連接物理實(shí)體和虛擬鏡像，實(shí)現(xiàn)兩者之間的數(shù)據(jù)和信息流動。隨著相關(guān)理論技術(shù)的不斷進(jìn)步以及應(yīng)用需求的持續(xù)升級，數(shù)字孿生模型架構(gòu)的知識庫也得到了不斷地豐富和完善[13]。在三維模型基礎(chǔ)上，Zhang等人[14]引入車間數(shù)據(jù)層、應(yīng)用層和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、無線網(wǎng)等組成的網(wǎng)絡(luò)層概念，提出了數(shù)字孿生驅(qū)動的智能車間五層架構(gòu)以解決車間動態(tài)資源分配優(yōu)化問題。在研究風(fēng)力渦輪機(jī)的故障預(yù)測和健康管理問題時，數(shù)字孿生模型被進(jìn)一步細(xì)化。由物理實(shí)體模型、虛擬設(shè)備模型、服務(wù)模型、數(shù)字孿生數(shù)據(jù)模型和關(guān)聯(lián)模型組成的五維數(shù)字孿生模型架構(gòu)首次被提出，且各模型的組成通過公式的形式直觀地展示[15]。以上研究在一定程度上為通用數(shù)字孿生模型的建立提供了思路，但未能深入探究反映物理對象幾何、行為和規(guī)則的虛擬模型構(gòu)建策略。數(shù)字孿生技術(shù)在生產(chǎn)制造活動中所需攻克的問題有待進(jìn)一步研究。1.3.2制造系統(tǒng)數(shù)字孿生模型的構(gòu)建數(shù)字孿生技術(shù)在制造企業(yè)中潛在的巨大經(jīng)濟(jì)效益促使研究人員們不斷探究和開發(fā)新的理論和方法，至今已發(fā)展成為集機(jī)械設(shè)計、電氣控制、數(shù)據(jù)挖掘等各種現(xiàn)代科技于一體的新興交叉學(xué)科。數(shù)字孿生驅(qū)動的制造系統(tǒng)主要包括物理實(shí)體、虛擬模型和應(yīng)用服務(wù)等方面內(nèi)容。物理實(shí)體是數(shù)字孿生技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)，?

熗煊虻鬧饕?發(fā)展趨勢。1.4主要研究內(nèi)容及組織結(jié)構(gòu)1.4.1主要研究內(nèi)容本文將數(shù)字孿生技術(shù)與螺線管焊接件自動化裝配生產(chǎn)線相結(jié)合，旨在探究制造領(lǐng)域內(nèi)信息物理交互融合及智能操作問題的解決思路。主要研究內(nèi)容為：一、研發(fā)螺線管焊接件自動化裝配生產(chǎn)線，構(gòu)建數(shù)字孿生物理實(shí)體層的基本要素；二、構(gòu)建生產(chǎn)線關(guān)鍵要素幾何模型，標(biāo)準(zhǔn)化描述關(guān)鍵機(jī)構(gòu)行為模型，并建立以溫度為特征的生產(chǎn)線健康度規(guī)則模型；三、開發(fā)一套集成多條生產(chǎn)線的運(yùn)維系統(tǒng)，并以此表示數(shù)字孿生服務(wù)層在生產(chǎn)制造過程中的具體應(yīng)用。1.4.2論文組織結(jié)構(gòu)圖1-3論文體系結(jié)構(gòu)論文共分為6章，如圖1-3所示，具體章節(jié)安排如下：第一章，緒論。首先介紹課題的來源；其次介紹企業(yè)在智能制造背景下的現(xiàn)狀和問題，闡述研究意義；進(jìn)而從數(shù)字孿生的發(fā)展與應(yīng)用、數(shù)字孿生驅(qū)動的制造系統(tǒng)模型

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]數(shù)字孿生五維模型及十大領(lǐng)域應(yīng)用[J]. 陶飛,劉蔚然,張萌,胡天亮,戚慶林,張賀,隋芳媛,王田,徐慧,黃祖廣,馬昕,張連超,程江峰,姚念奎,易旺民,朱愷真,張新生,孟凡軍,金小輝,劉中兵,何立榮,程輝,周二專,李洋,呂倩,羅椅民.  計算機(jī)集成制造系統(tǒng). 2019(01)
[2]多平臺三維鈑金激光切割過程仿真系統(tǒng)研究與開發(fā)[J]. 陳更明,仇曉黎,幸研.  航空制造技術(shù). 2018(16)
[3]一種通用工程數(shù)據(jù)交換格式——自動化標(biāo)記語言（AutomationML）介紹[J]. 柳曉菁,王春喜.  儀器儀表標(biāo)準(zhǔn)化與計量. 2018(01)
[4]數(shù)字孿生及其應(yīng)用探索[J]. 陶飛,劉蔚然,劉檢華,劉曉軍,劉強(qiáng),屈挺,胡天亮,張執(zhí)南,向峰,徐文君,王軍強(qiáng),張映鋒,劉振宇,李浩,程江峰,戚慶林,張萌,張賀,隋芳媛,何立榮,易旺民,程輝.  計算機(jī)集成制造系統(tǒng). 2018(01)
[5]基于工業(yè)云的電熔鎂爐監(jiān)控系統(tǒng)與關(guān)鍵技術(shù)[J]. 冉振莉,徐泉,吳志偉,劉文慶,王良勇,劉長鑫,柴天佑.  計算機(jī)集成制造系統(tǒng). 2018(11)
[6]智能制造體系架構(gòu)、參考模型與標(biāo)準(zhǔn)化框架研究[J]. 李清,唐騫璘,陳耀棠,李君,周劍,田雨華,李媛姍,苗建軍.  計算機(jī)集成制造系統(tǒng). 2018(03)
[7]數(shù)字孿生車間信息物理融合理論與技術(shù)[J]. 陶飛,程穎,程江峰,張萌,徐文君,戚慶林.  計算機(jī)集成制造系統(tǒng). 2017(08)
[8]生產(chǎn)系統(tǒng)通用數(shù)據(jù)交換格式AutomationML的應(yīng)用研究[J]. 劉俊杰,樊留群,程建,廖梓博.  制造業(yè)自動化. 2017(05)
[9]產(chǎn)品數(shù)字孿生體的內(nèi)涵、體系結(jié)構(gòu)及其發(fā)展趨勢[J]. 莊存波,劉檢華,熊輝,丁曉宇,劉少麗,甕剛.  計算機(jī)集成制造系統(tǒng). 2017(04)
[10]幾種新興智能制造模式研究評述[J]. 周佳軍,姚錫凡,劉敏,張劍銘,陶韜.  計算機(jī)集成制造系統(tǒng). 2017(03)

碩士論文
[1]基于物聯(lián)網(wǎng)的溫室監(jiān)測管理系統(tǒng)設(shè)計[D]. 王鑫.湖南大學(xué) 2018
[2]現(xiàn)場生產(chǎn)數(shù)據(jù)實(shí)時驅(qū)動虛擬汽車電子生產(chǎn)線研究與開發(fā)[D]. 郜敏.東南大學(xué) 2017
[3]電子油門踏板生產(chǎn)線檢測臺工位及監(jiān)控系統(tǒng)開發(fā)[D]. 朱均嶺.東南大學(xué) 2017
[4]冶金生產(chǎn)線的遠(yuǎn)程維護(hù)系統(tǒng)[D]. 曹宇昕.機(jī)械科學(xué)研究總院 2017
[5]基于物聯(lián)網(wǎng)的熱成形生產(chǎn)線集成化工藝與生產(chǎn)管理系統(tǒng)研究[D]. 孟炬.華中科技大學(xué) 2016
[6]空調(diào)裝配自動化生產(chǎn)線工藝研究及系統(tǒng)設(shè)計[D]. 陳揆能.廣東工業(yè)大學(xué) 2015
[7]雨傘關(guān)鍵工序自動化生產(chǎn)線的研制[D]. 高榮.北京郵電大學(xué) 2015
[8]基于Open Inventor的儲層建�？梢暬芯縖D]. 孔進(jìn).西安石油大學(xué) 2013
[9]基于Open Inventor冷彎成型機(jī)虛擬樣機(jī)仿真平臺系統(tǒng)開發(fā)[D]. 曹玉超.鄭州大學(xué) 2012



本文編號：3240650