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飞机总装配生产线数字孪生系统若干关键技术研究

孙萌萌  
【摘要】:在世界各国为实现智能制造争先出台先进制造战略的大背景下,产品制造过程中信息世界和物理世界之间的交融成为了智能制造的主要瓶颈之一。而数字孪生的本质是实现信息空间对物理世界的等价映射,该理念为突破上述瓶颈提供了思路。本文以某型飞机的总装配生产线为例,对构建飞机总装配生产线数字孪生系统的若干关键技术进行了研究,并设计和实现了该系统。首先,设计了基于CPS格模型和Moore型有限状态机的飞机总装配生产线数字孪生系统总体架构。介绍了事件驱动的CPS系统建模方法以及有限状态机数学模型。结合某型飞机总装配生产线的装配现状,改进了 CPS格模型建模方法以及Moore型有限状态机。借鉴CPS的五层架构,使用改进后的CPS格模型以及Moore型有限状态机设计出了飞机总装配生产线数字孪生系统总体架构,给出了该架构的一个应用实例,指明了该实例的实现由飞机总装配现场数据采集平台和飞机总装配生产线可视化平台组成。然后,设计与实现了飞机总装配现场数据采集平台。根据某型飞机总装配车间存在工业网与园区网不互联的现状,提出了中立区的概念实现工业网-园区网两网融合,设计了中立区数据库的表结构以及各个设备的表结构。从设备网络拓扑关系、数据采集业务流程、采集接口的开发和采集接口的使用四个方面对飞机总装配现场数据采集平台的设计及实现进行论述。之后,将数据从中立区装配DNC服务器同步到了园区网装配统计分析服务器。最后,设计与实现了飞机总装配生产线可视化平台。从平台的体系结构、功能结构、技术流程以及平台框架四个方面阐明了平台的总体结构,基于平台总体结构及应用技术基础,实现了飞机总装配生产线可视化平台,并对平台进行了测试与展示,为企业构建飞机总装配生产线数字孪生系统提供了参考案例。


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