CN109325736A - 工业制造全生命周期的三维数字化制造系统及其实现方法 - Google Patents
工业制造全生命周期的三维数字化制造系统及其实现方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109325736A CN109325736A CN201811056807.1A CN201811056807A CN109325736A CN 109325736 A CN109325736 A CN 109325736A CN 201811056807 A CN201811056807 A CN 201811056807A CN 109325736 A CN109325736 A CN 109325736A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- model
- dimensional
- mbd
- module
- production
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 202
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 122
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 65
- 238000013461 design Methods 0.000 claims abstract description 44
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 43
- 238000007726 management method Methods 0.000 claims abstract description 41
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 claims abstract description 34
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 24
- 238000003754 machining Methods 0.000 claims abstract description 21
- 238000012800 visualization Methods 0.000 claims abstract description 16
- 238000005457 optimization Methods 0.000 claims abstract description 14
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 claims abstract description 14
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 15
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims description 7
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims description 7
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 6
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims description 4
- 238000003032 molecular docking Methods 0.000 claims description 4
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 2
- 238000005194 fractionation Methods 0.000 claims description 2
- 239000000284 extract Substances 0.000 abstract description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 5
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 5
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 4
- 238000002372 labelling Methods 0.000 description 3
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 3
- 206010054949 Metaplasia Diseases 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 2
- 238000012217 deletion Methods 0.000 description 2
- 230000037430 deletion Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 230000015689 metaplastic ossification Effects 0.000 description 2
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 2
- 238000003325 tomography Methods 0.000 description 2
- 238000012356 Product development Methods 0.000 description 1
- 238000013070 change management Methods 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 230000006837 decompression Effects 0.000 description 1
- 238000012938 design process Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 210000003739 neck Anatomy 0.000 description 1
- 238000013439 planning Methods 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- 230000009897 systematic effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G06Q10/00—Administration; Management
- G06Q10/10—Office automation; Time management
- G06Q10/103—Workflow collaboration or project management
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
- G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G06Q50/00—Information and communication technology [ICT] specially adapted for implementation of business processes of specific business sectors, e.g. utilities or tourism
- G06Q50/04—Manufacturing
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
- Y02P90/30—Computing systems specially adapted for manufacturing
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Business, Economics & Management (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Strategic Management (AREA)
- Human Resources & Organizations (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Entrepreneurship & Innovation (AREA)
- Economics (AREA)
- General Business, Economics & Management (AREA)
- Tourism & Hospitality (AREA)
- Marketing (AREA)
- Quality & Reliability (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Data Mining & Analysis (AREA)
- Operations Research (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Evolutionary Computation (AREA)
- Geometry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Primary Health Care (AREA)
- Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)
- General Factory Administration (AREA)
Abstract
本发明公开了一种工业制造全生命周期的三维数字化制造系统，包括三维模型重构模块、三维模型的轻化与传输模块、基于MBD模型的三维工艺建模模块、三维数字化生产工艺仿真验证与优化模块、与生产管理系统对接模块和三维可视化制造模块。本发明又公开了一种工业制造全生命周期的三维数字化制造的实现方法，包括S1‑S6：S1，进行格式转化，进行提取及分类，对三维模型进行重构；S2，对各种类型属性进行分类、提取及压缩；S3，对MBD模型进行重构；S4，进行虚拟仿真及验证；S5，输送工艺加工信息及要求；S6，进行三维实时可视化管控。本发明实现了从产品设计到生产制造整个生产过程中各个系统的异构协同、互联互通、实时控制和三维可视化管理。
Description
技术领域
本发明涉及工业制造中三维数字化设计、三维工艺建模以及数字化制造技术领域，具体涉及一种工业制造全生命周期的三维数字化制造系统及其实现方法。
背景技术
在现代工业制造领域中，在设计部分，CAD和PDM系统的应用已相当普及；在生产部分，ERP等相关的信息系统也获得了相当的普及。如：①具体技术类工具，直接用于产品的建模与仿真分析，如CAD、NASTRAN、ANSYS等CAE分析软件；②产品开发过程中应用的系统集成平台，用以组织和管理开发流程、工具软件、数据和其他资源，如Windchill-广冷华旭Windchill PLM、TeamCenter等PDM软件平台。③数字化制造方面，ERP、MES、WMS等数字化信息系统在企业的应用也比较成熟。
但在解决“如何制造→工艺设计”这一关键环节上，大部分国内企业还没有实现有效的计算机辅助治理机制，异构系统之间的兼容，全生命周期的数字化制造实现存在信息断层：三维模型在PDM系统或CAD设计软件进行发布(工程中可采用多次模型预发布的形式来实现设计、工艺、制造等人员的并行协同)和传递。工艺人员在获取三维模型后，根据需要，采用相应的工艺设计、NC编程、加工仿真和虚拟装配等软件，进行工艺的设计和仿真分析。该过程的实现涉及多款软件、多种文件格式的转换，过程繁琐，成本高昂(主要是购买国外PDM、工艺设计等软件的成本)，并不符合我国制造业发展现状。对于三维数字化整体制造而言，从3D产品模型→MBD模型→3D工艺设计→工艺仿真→3D驱动制造的全生命周期生产制造过程仍缺少相应的技术、方法支撑。
因此，国内制造企业迫切需要一种适用于国内企业的全数字化制造实现方法，贯通从设计、工艺到制造的全过程，实现工业制造领域全生命周期的三维数字化制造。
发明内容
有鉴于此，有必要针对上述的问题，提出一种工业制造全生命周期的三维数字化制造系统及其实现方法，以解决上述背景技术中的缺点。
为实现上述目的，本发明采取以下的技术方案：
一种工业制造全生命周期的三维数字化制造系统，分别与若干种三维设计软件、生产管理系统进行信息交互对接，该三维数字化制造系统包括：
三维模型重构模块，用于对来自各种三维设计软件的三维模型进行格式转化从而得到三维格式重构模型，并对三维模型的特征信息进行提取及分类，以及根据MBD模型集成标准对三维模型进行重构从而得到MBD模型；
三维模型的轻化与传输模块，用于对所述三维格式重构模型的各种类型属性进行分类、提取及压缩从而得到三维轻量化模型，并对MBD模型进行轻量化处理从而得到MBD轻量化模型，以及对所述三维轻量化模型及MBD轻量化模型进行跨系统的传输、展示及共享；
基于MBD模型的三维工艺建模模块，用于根据各种规范性建模标准对MBD模型进行重构从而得到三维工艺集成信息模型，以支撑三维数字化工艺设计；
三维数字化生产工艺仿真验证与优化模块，用于对所述三维工艺集成信息模型涉及的生产工艺、生产过程和/或生产设备进行虚拟仿真及验证；
与生产管理系统对接模块，用于向所述生产管理系统输送工艺加工信息及要求，或者直接向生产车间的加工工位传输工艺加工信息及要求；
三维可视化制造模块，用于对所述三维工艺集成信息模型涉及的生产工艺、生产过程和/或生产设备进行三维实时可视化管控，以及对所述与生产管理系统对接模块接收和/或生成的数据信息进行三维实时可视化管控。
进一步地，所述文件格式转化模块包括：
格式转化子模块，用于根据STEP文件的国际ISO标准对来自各种三维设计软件的三维模型进行格式转化，并对三维模型的特征信息进行提取及分类；
MBD模型集成子模块，用于根据MBD模型集成标准对三维模型进行重构从而得到MBD模型。
进一步地，所述三维模型的轻化与传输模块包括：
轻量化处理子模块，用于对所述三维格式重构模型的各种类型属性进行分类、提取及压缩从而得到三维轻量化模型，并对MBD模型进行轻量化处理从而得到MBD轻量化模型；
三维数据传输网络的构建子模块，用于对所述三维轻量化模型及MBD轻量化模型进行跨系统的传输、展示及共享。
进一步地，所述与生产管理系统对接模块包括：
工艺信息传输子模块，用于向所述生产管理系统输送工艺加工信息及要求；
订单拆分及传输子模块，用于对所述生产管理系统的订单任务进行订单拆分与任务分配。
一种工业制造全生命周期的三维数字化制造的实现方法，应用于如上所述的工业制造全生命周期的三维数字化制造系统，该实现方法包括以下步骤：
S1，所述三维模型重构模块对来自各种三维设计软件的三维模型进行格式转化从而得到三维格式重构模型，并对三维模型的特征信息进行提取及分类，以及根据MBD模型集成标准对三维模型进行重构从而得到MBD模型；
S2，三维模型的轻化与传输模块对所述三维格式重构模型的各种类型属性进行分类、提取及压缩从而得到三维轻量化模型，并对MBD模型进行轻量化处理从而得到MBD轻量化模型，以及对所述三维轻量化模型及MBD轻量化模型进行跨系统的传输、展示及共享；
S3，所述基于MBD模型的三维工艺建模模块根据各种规范性建模标准对MBD模型进行重构从而得到三维工艺集成信息模型，以支撑三维数字化工艺设计；
S4，所述三维数字化生产工艺仿真验证与优化模块对所述三维工艺集成信息模型涉及的生产工艺、生产过程和/或生产设备进行虚拟仿真及验证；
S5，所述与生产管理系统对接模块向所述生产管理系统输送工艺加工信息及要求，或者直接向生产车间的加工工位传输工艺加工信息及要求；
S6，三维可视化制造模块对所述三维工艺集成信息模型涉及的生产工艺、生产过程和/或生产设备进行三维实时可视化管控，以及对所述与生产管理系统对接模块接收和/或生成的数据信息进行三维实时可视化管控。
本发明的有益效果为：
本发明的一种工业制造全生命周期的三维数字化制造系统实现了从产品设计到生产制造整个生产过程中各个生产管理系统的异构协同、互联互通、实时控制和三维可视化管理。本发明针对制造业的生产组织特点，提出一种从设计、工艺到制造的全三维数字化生产制造实现方式，为制造业进一步智能化改造提供必要基础。本发明通过对制造业从设计、工艺到生产制造全过程的数据贯通、特征提取、轻化设计、格式标准转化、模型构建等，解决设计、工艺与制造的信息断层问题，实现基于数据驱动的协同制造，完成从3D产品模型→MBD模型→3D工艺设计→工艺仿真→3D驱动制造的全生命周期生产制造过程的三维数字化设计与制造。
附图说明
图1为本发明的一种工业制造全生命周期的三维数字化制造系统的结构示意图；
图2为本发明涉及的三维模型重构模块于一个实施例中的工作流程图；
图3为本发明涉及的三维工艺集成信息模型的构架示意图；
图4为本发明涉及的三维模型的轻化与传输模块于一个实施例中的工作流程图；
图5为本发明涉及的基于MBD模型的三维工艺建模模块于一个实施例中的工作流程图；
图6为本发明涉及的三维数字化生产工艺仿真验证与优化模块于一个实施例中的工作流程图；
图7为本发明涉及的三维可视化制造模块于一个实施例中的工作流程图；
图8为本发明的一种工业制造全生命周期的三维数字化制造的实现方法的工作流程图；
附图标记说明：
三维模型重构模块——1；三维模型的轻化与传输模块——2；基于MBD模型的三维工艺建模模块——3；三维数字化生产工艺仿真验证与优化模块——4；与生产管理系统对接模块——5；三维可视化制造模块——6；格式转化子模块——11；MBD模型集成子模块——12；轻量化处理子模块——21；三维数据传输网络的构建子模块——22；工艺信息传输子模块——51；订单拆分及传输子模块——52。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案作进一步清楚、完整地描述。需要说明的是，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等术语仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”、“第四”特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
实施例
如图1、图8所示，一种工业制造全生命周期的三维数字化制造系统，分别与若干种三维设计软件、生产管理系统进行信息交互对接，该三维数字化制造系统包括所述三维模型重构模块1、三维模型的轻化与传输模块2、基于MBD模型的三维工艺建模模块3、三维数字化生产工艺仿真验证与优化模块4、与生产管理系统对接模块5和三维可视化制造模块6；
所述三维模型重构模块1用于对来自各种三维设计软件的三维模型进行格式转化从而得到三维格式重构模型，并对三维模型的特征信息进行提取及分类，以及根据MBD模型集成标准对三维模型进行重构从而得到MBD模型；具体地，所述三维模型重构模块1的上层对接各种三维设计软件，支持各种三维模型格式转化，并支持模型重新定义、模型轻化，对三维模型的特征信息进行分类、提取，实现模型特征的按需输出等；所述三维模型重构模块1采用国际标准的三维模型中间件格式进行各种格式模型三维重构、构建产品MBD模型、模型轻化以及特征辨识输出；如图2所示，根据所述三维模型，基于STEP标准提取出三维模型的特征信息，如属性值等，通过数据转换将其转化为XML文件，同时对三维模型的特征信息进行识别，按需进行添加与删除，进行轻化设计；最后，对三维模型进行三维重构，将提取出来的特征信息数据转换成新的数据结构；
所述三维模型的轻化与传输模块2用于对所述三维格式重构模型的各种类型属性进行分类、提取及压缩从而得到三维轻量化模型，并对MBD模型进行轻量化处理从而得到MBD轻量化模型，以及对所述三维轻量化模型及MBD轻量化模型进行跨系统的传输、展示及共享；具体地，三维模型的轻化与传输模块2基于模型轻量化格式，实现大规模模型数据在各个生产管理系统间的高性能浏览、传输、共享；对各种所述三维模型包含属性进行分类、提取、压缩，并按照后端需求传输处理后三维模型，实现大规模模型数据在各个生产管理系统间的高性能浏览、传输、共享；
所述基于MBD模型的三维工艺建模模块3用于根据各种规范性建模标准对MBD模型进行重构从而得到三维工艺集成信息模型，以支撑三维数字化工艺设计；具体地，所述基于MBD模型的三维工艺建模模块3构建三维关联的数字化的三维工艺集成信息模型，支撑三维数字化智能工艺设计；通过描述面向MBD模型的制造特征，形成特征信息模型；基于格式转化的标准化格式模型，结合生产及销售实际需求建立行业MBD模型集成的规范性建模标准，按标准构建MBD模型，支持产品设计、工艺以及生产工艺的信息集成；MBD模型所定义的规范性建模标准包括：定义、建模方法、尺寸及公差标注、技术要求标注等方面符合企业内部的标准和规范，其数据结构如图3所示，三维工艺集成信息模型包含几何信息、结构信息、工艺信息、产品信息。以包装设备中比较常见的贴标机为例，MBD模型包含如下：几何信息，如长、宽、高等具体数值定义；结构信息，如电机、伺服等器件信息；工艺信息，如贴标速度需达到0～40m/min；产品信息，如产品版本定义等；通过描述面向行业的MBD制造特征，形成特征信息模型，构建三维关联的三维工艺集成信息模型；从行业需求MBD模型的工序建模入手，结合企业现有的制造资源以及企业的加工工艺知识库，对产品进行工艺路线规划和工艺过程设计，按照设计好的加工路线规划加工工序以及相对应的工步、工位等，在上述设计过程完成后结合上述的加工工艺过程进行建模，并将相对应的非几何信息标注在模型中完成MBD工序及工艺模型的创建；如图5所示，三维工艺集成信息模型作为MBD设计模型与MBD工序模型的集成，不仅包含设计模型的几何信息与非几何信息，同时也融入工序模型的全部工艺信息，在加工工艺设计过程中与每道工序相对应的中间工序模型在MBD工艺信息模型中都通过相对应的加工特征进行体现；三维工艺集成信息模型通过将加工工艺信息与相对应的工序模型链接的方式来组织加工工艺信息，同时，在三维工艺集成信息模型中，对于与三维模型没有直接关联的基本工艺属性信息则会以属性信息表的形式与三维工艺集成信息模型进行关联；
所述三维数字化生产工艺仿真验证与优化模块4用于对所述三维工艺集成信息模型涉及的生产工艺、生产过程和/或生产设备进行虚拟仿真及验证；具体地，三维数字化生产工艺仿真验证与优化模块4对新型产品的生产工艺、生产效率等进行1比1仿真验证，为工艺及生产的实施提供可靠依据；以三维模型作为仿真规划分析的基础，以来自上述模块的产品全生命周期的相关数据为驱动，按照实际控制流程、生产制造节拍实现模拟运行，采用虚拟仿真技术对生产流程、设备及系统进行1比1仿真验证，包涵设备与布局的验证，还包涵系统生产效率、运营成本、能源利用率等生产指标的验证，从而在生产实施前能提早验证流程计划，为工艺及生产的实施提供可靠依据；以食品包装自动化生产线的数字化仿真为例，如图6所示，在Demo 3D等仿真软件中，基于建立的包装设备(贴标机、灌装机、机器人、封箱机等)MBD模型，导入三维模型，按照实际生产布局，在虚拟环境中对自动化产线进行构建；
所述与生产管理系统对接模块5用于向所述生产管理系统输送工艺加工信息及要求，或者直接向生产车间的加工工位传输工艺加工信息及要求；具体地，与生产管理系统对接模块5对接车间制造层，向MES等生产管理系统输送工艺加工信息及要求，也可直接传输到加工工位，实现车间的信息数字化传输；基于三维数字化生产工艺仿真验证与优化模块4，对接车间制造层，向MES等生产管理系统输送已仿真验证的工艺加工信息及要求，也可直接传输到加工工位，实现车间的信息数字化传输；
所述三维可视化制造模块6用于对所述三维工艺集成信息模型涉及的生产工艺、生产过程和/或生产设备进行三维实时可视化管控，以及对所述与生产管理系统对接模块5接收和/或生成的数据信息进行三维实时可视化管控；具体地，三维可视化制造模块6对产品生产全流程、设备运行情况、物料消耗状态、物流运输状态、质量跟踪状态等进行三维实时可视化管控。基于三维可视化制造模块6的生产任务，生产终端接收到任务工单，同步导入到三维数字化生产工艺仿真验证与优化模块4已建立的产线模型中；三维可视化制造模块6基于统一的标准化数据接口表，同步实时数据驱动3D虚拟仿真系统的场景和设备，在三维可视化场景中动态显示现场仪器仪表的实时测量数据信息和生产情况，对产品生产全流程、设备运行情况、物料消耗状态、物流运输状态、质量跟踪状态等进行三维实时动画展示与跟踪，实现实时的3D生产过程监控、设备状态监控、质量监控、物料监控，打通物料、产品、设备、产线、工厂等每一个信息瓶颈环节，实现整个过程的虚拟化和数字化，并且能够做到实时反馈，精准执行，让虚拟工厂指导现实工厂，实现三维可视化管控；其具体流程如图7所示。
进一步地，所述文件格式转化模块1包括格式转化子模块11和MBD模型集成子模块12；
所述格式转化子模块11用于根据STEP文件的国际ISO标准对来自各种三维设计软件的三维模型进行格式转化，并对三维模型的特征信息进行提取及分类；具体地，格式转化子模块11根据STEP文件国际ISO标准，进行模型三维重构，并与XML文件相互转化，实现模型特征信息的辨识、添加、删除；根据设计的三维模型，基于STEP标准提取出模型的特征信息，如属性值等，通过数据转换将其转化为XML文件，同时对模型特征信息进行识别，按需进行添加与删除，进行轻化设计；最后，对三维模型进行三维重构，将提取出来的特征信息数据转换成新的数据结构；
所述MBD模型集成子模块12用于根据MBD模型集成标准对三维模型进行重构从而得到MBD模型；具体地，MBD模型集成子模块12结合生产及销售实际需求建立行业MBD模型集成标准，按标准构建MBD模型，支持产品设计、工艺以及生产工艺的信息集成；MBD模型所定义的规范性建模标准包括：定义、建模方法、尺寸及公差标注、技术要求标注等方面符合企业内部的标准和规范，三维工艺集成信息模型的数据结构包含：工艺信息、结构信息、几何信息和产品信息。
进一步地，所述三维模型的轻化与传输模块2包括轻量化处理子模块21和三维数据传输网络的构建子模块22；
所述轻量化处理子模块21用于对所述三维格式重构模型的各种类型属性进行分类、提取及压缩从而得到三维轻量化模型，并对MBD模型进行轻量化处理从而得到MBD轻量化模型；具体地，所述轻量化处理子模块21对模型转化后的XML文件中各种类型属性进行分类、提出、压缩，按需传输至制造工位的显示终端，同时解压后的文件进行三维重构；从生产制造的角度重组信息运用遍历算法进行信息的简化提取，用压缩算法对数据进行逐层压缩处理，实现体积小且便于展现的轻量化三维工艺模型，从而应用到一线生产制造终端；轻量化处理子模块21基于所述MBD模型，从生产制造的角度重组信息，运用遍历算法逐层对模型的工艺信息、结构信息、几何信息、产品信息简化提取，用压缩算法对数据进行逐层压缩处理，实现体积小且便于展现的MBD轻量化模型，从而应用到一线生产制造终端，如图4所示；
所述三维数据传输网络的构建子模块22用于对所述三维轻量化模型及MBD轻量化模型进行跨系统的传输、展示及共享；具体地，所述三维数据传输网络的构建子模块22采用独立的传输网络，在不影响制造业现有生产制造过程的前提下构建。传输方式可根据现场生产状况而定。
进一步地，所述所述与生产管理系统对接模块5包括工艺信息传输子模块51和订单拆分及传输子模块52；
所述工艺信息传输子模块51用于向所述生产管理系统输送工艺加工信息及要求；具体地，所述工艺信息传输子模块51根据构建的三维关联数字化工艺过程信息模型，基于三维数字化仿真验证得到的生产工艺流程和路线规划，直接将统一数据源的3D模型、工艺路线、工艺参数信息等传递给MES，实现工艺到制造的互联互通；
所述订单拆分及传输子模块52用于对所述生产管理系统的订单任务进行订单拆分与任务分配；具体地，订单拆分及传输子模块52基于MES系统的订单需求，根据构建的生产工序及工艺流程模型，对订单进行拆单设计，生成细分到设备的生产工单，采用中间件方式传输至底层控制系统，将生产任务直接下发到现场指导生产。
一种工业制造全生命周期的三维数字化制造的实现方法，应用于如上所述的工业制造全生命周期的三维数字化制造系统，该实现方法包括以下步骤：
S1，所述三维模型重构模块1对来自各种三维设计软件的三维模型进行格式转化从而得到三维格式重构模型，并对三维模型的特征信息进行提取及分类，以及根据MBD模型集成标准对三维模型进行重构从而得到MBD模型；
S2，三维模型的轻化与传输模块2对所述三维格式重构模型的各种类型属性进行分类、提取及压缩从而得到三维轻量化模型，并对MBD模型进行轻量化处理从而得到MBD轻量化模型，以及对所述三维轻量化模型及MBD轻量化模型进行跨系统的传输、展示及共享；
S3，所述基于MBD模型的三维工艺建模模块3根据各种规范性建模标准对MBD模型进行重构从而得到三维工艺集成信息模型，以支撑三维数字化工艺设计；
S4，所述三维数字化生产工艺仿真验证与优化模块4对所述三维工艺集成信息模型涉及的生产工艺、生产过程和/或生产设备进行虚拟仿真及验证；
S5，所述与生产管理系统对接模块5向所述生产管理系统输送工艺加工信息及要求，或者直接向生产车间的加工工位传输工艺加工信息及要求；
S6，三维可视化制造模块6对所述三维工艺集成信息模型涉及的生产工艺、生产过程和/或生产设备进行三维实时可视化管控，以及对所述与生产管理系统对接模块5接收和/或生成的数据信息进行三维实时可视化管控。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (5)
1.一种工业制造全生命周期的三维数字化制造系统，分别与若干种三维设计软件、生产管理系统进行信息交互对接，其特征在于，该三维数字化制造系统包括：
三维模型重构模块(1)，用于对来自各种三维设计软件的三维模型进行格式转化从而得到三维格式重构模型，并对三维模型的特征信息进行提取及分类，以及根据MBD模型集成标准对三维模型进行重构从而得到MBD模型；
三维模型的轻化与传输模块(2)，用于对所述三维格式重构模型的各种类型属性进行分类、提取及压缩从而得到三维轻量化模型，并对MBD模型进行轻量化处理从而得到MBD轻量化模型，以及对所述三维轻量化模型及MBD轻量化模型进行跨系统的传输、展示及共享；
基于MBD模型的三维工艺建模模块(3)，用于根据各种规范性建模标准对MBD模型进行重构从而得到三维工艺集成信息模型，以支撑三维数字化工艺设计；
三维数字化生产工艺仿真验证与优化模块(4)，用于对所述三维工艺集成信息模型涉及的生产工艺、生产过程和/或生产设备进行虚拟仿真及验证；
与生产管理系统对接模块(5)，用于向所述生产管理系统输送工艺加工信息及要求，或者直接向生产车间的加工工位传输工艺加工信息及要求；
三维可视化制造模块(6)，用于对所述三维工艺集成信息模型涉及的生产工艺、生产过程和/或生产设备进行三维实时可视化管控，以及对所述与生产管理系统对接模块(5)接收和/或生成的数据信息进行三维实时可视化管控。
2.根据权利要求1所述的工业制造全生命周期的三维数字化制造系统，其特征在于，文件格式转化模块(1)包括：
格式转化子模块(11)，用于根据STEP文件的国际ISO标准对来自各种三维设计软件的三维模型进行格式转化，并对三维模型的特征信息进行提取及分类；
MBD模型集成子模块(12)，用于根据MBD模型集成标准对三维模型进行重构从而得到MBD模型。
3.根据权利要求1所述的工业制造全生命周期的三维数字化制造系统，其特征在于，三维模型的轻化与传输模块(2)包括：
轻量化处理子模块(21)，用于对所述三维格式重构模型的各种类型属性进行分类、提取及压缩从而得到三维轻量化模型，并对MBD模型进行轻量化处理从而得到MBD轻量化模型；
三维数据传输网络的构建子模块(22)，用于对所述三维轻量化模型及MBD轻量化模型进行跨系统的传输、展示及共享。
4.根据权利要求1所述的工业制造全生命周期的三维数字化制造系统，其特征在于，所述与生产管理系统对接模块(5)包括：
工艺信息传输子模块(51)，用于向所述生产管理系统输送工艺加工信息及要求；
订单拆分及传输子模块(52)，用于对所述生产管理系统的订单任务进行订单拆分与任务分配。
5.一种工业制造全生命周期的三维数字化制造的实现方法，应用于如权利要求1所述的工业制造全生命周期的三维数字化制造系统，其特征在于，该实现方法包括以下步骤：
S1，所述三维模型重构模块(1)对来自各种三维设计软件的三维模型进行格式转化从而得到三维格式重构模型，并对三维模型的特征信息进行提取及分类，以及根据MBD模型集成标准对三维模型进行重构从而得到MBD模型；
S2，三维模型的轻化与传输模块(2)对所述三维格式重构模型的各种类型属性进行分类、提取及压缩从而得到三维轻量化模型，并对MBD模型进行轻量化处理从而得到MBD轻量化模型，以及对所述三维轻量化模型及MBD轻量化模型进行跨系统的传输、展示及共享；
S3，所述基于MBD模型的三维工艺建模模块(3)根据各种规范性建模标准对MBD模型进行重构从而得到三维工艺集成信息模型，以支撑三维数字化工艺设计；
S4，所述三维数字化生产工艺仿真验证与优化模块(4)对所述三维工艺集成信息模型涉及的生产工艺、生产过程和/或生产设备进行虚拟仿真及验证；
S5，所述与生产管理系统对接模块(5)向所述生产管理系统输送工艺加工信息及要求，或者直接向生产车间的加工工位传输工艺加工信息及要求；
S6，三维可视化制造模块(6)对所述三维工艺集成信息模型涉及的生产工艺、生产过程和/或生产设备进行三维实时可视化管控，以及对所述与生产管理系统对接模块(5)接收和/或生成的数据信息进行三维实时可视化管控。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811056807.1A CN109325736B (zh) | 2018-09-11 | 2018-09-11 | 工业制造全生命周期的三维数字化制造系统及其实现方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811056807.1A CN109325736B (zh) | 2018-09-11 | 2018-09-11 | 工业制造全生命周期的三维数字化制造系统及其实现方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109325736A true CN109325736A (zh) | 2019-02-12 |
| CN109325736B CN109325736B (zh) | 2021-11-05 |
Family
ID=65264806
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201811056807.1A Active CN109325736B (zh) | 2018-09-11 | 2018-09-11 | 工业制造全生命周期的三维数字化制造系统及其实现方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109325736B (zh) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111539651A (zh) * | 2020-05-13 | 2020-08-14 | 中国电子科技集团公司第十四研究所 | 一种复杂电子装备多专业集成设计仿真系统 |
| CN111538294A (zh) * | 2019-11-15 | 2020-08-14 | 武汉理工大学 | 基于数字孪生的工业机器人制造系统可重构系统与方法 |
| CN111708531A (zh) * | 2020-05-08 | 2020-09-25 | 深圳数设科技有限公司 | 数据处理方法和装置 |
| CN111922563A (zh) * | 2020-07-19 | 2020-11-13 | 武汉理工大学 | 一种基于mbd的焊接工艺规划方法及装置 |
| CN112085831A (zh) * | 2020-05-14 | 2020-12-15 | 中国电子科技集团公司第十四研究所 | 基于全流程的三维数字化设计制造系统及其实现方法 |
| CN112149275A (zh) * | 2020-08-21 | 2020-12-29 | 深圳数设科技有限公司 | 工业产品领域模型构建方法及装置 |
| CN113553666A (zh) * | 2021-08-09 | 2021-10-26 | 广东洪裕智能制造研究院有限公司 | 一种基于setp、pdm的汽车零部件复杂产品协同设计平台 |
| CN114545881A (zh) * | 2022-02-23 | 2022-05-27 | 扬州云易信息技术有限公司 | 一种基于工业物联网的智慧工厂生产线执行系统 |
| CN114590366A (zh) * | 2022-03-10 | 2022-06-07 | 上海交通大学 | 一种船舶结构有限元分析结果虚拟可视化系统 |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20030074174A1 (en) * | 2000-10-06 | 2003-04-17 | Ping Fu | Manufacturing methods and systems for rapid production of hearing-aid shells |
| JP2006187816A (ja) * | 2004-12-28 | 2006-07-20 | Canon Inc | 光学製品または光学製品の成形用金型の製作方法 |
| CN102930374A (zh) * | 2012-09-27 | 2013-02-13 | 乐华建科技（北京）有限公司 | 一种运用三维模型模拟现实进行项目管理的系统 |
| US20130231902A1 (en) * | 2012-03-05 | 2013-09-05 | Siemens Product Lifecycle Management Software Inc. | Spine-based rosette and simulation in fiber-composite materials |
| CN103413004A (zh) * | 2013-08-21 | 2013-11-27 | 上海交通大学 | 用于航天产品的三维装配工艺生成方法及系统 |
| CN107870600A (zh) * | 2017-10-17 | 2018-04-03 | 广东工业大学 | 一种智能车间透明监控方法及系统 |
| CN107895062A (zh) * | 2017-10-13 | 2018-04-10 | 中北大学 | 基于同步建模技术的整体结构零件mbd制造模型的实现方法 |
| CN108108581A (zh) * | 2018-02-08 | 2018-06-01 | 西南石油大学 | 一种基于mbd的工装设计制造集成系统及方法 |
-
2018
- 2018-09-11 CN CN201811056807.1A patent/CN109325736B/zh active Active
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20030074174A1 (en) * | 2000-10-06 | 2003-04-17 | Ping Fu | Manufacturing methods and systems for rapid production of hearing-aid shells |
| JP2006187816A (ja) * | 2004-12-28 | 2006-07-20 | Canon Inc | 光学製品または光学製品の成形用金型の製作方法 |
| US20130231902A1 (en) * | 2012-03-05 | 2013-09-05 | Siemens Product Lifecycle Management Software Inc. | Spine-based rosette and simulation in fiber-composite materials |
| CN102930374A (zh) * | 2012-09-27 | 2013-02-13 | 乐华建科技（北京）有限公司 | 一种运用三维模型模拟现实进行项目管理的系统 |
| CN103413004A (zh) * | 2013-08-21 | 2013-11-27 | 上海交通大学 | 用于航天产品的三维装配工艺生成方法及系统 |
| CN107895062A (zh) * | 2017-10-13 | 2018-04-10 | 中北大学 | 基于同步建模技术的整体结构零件mbd制造模型的实现方法 |
| CN107870600A (zh) * | 2017-10-17 | 2018-04-03 | 广东工业大学 | 一种智能车间透明监控方法及系统 |
| CN108108581A (zh) * | 2018-02-08 | 2018-06-01 | 西南石油大学 | 一种基于mbd的工装设计制造集成系统及方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 万世明，等: "面向制造业的三维智能化工装CAD系统", 《HTTPS://KNS.CNKI.NET/KCMS/DETAIL/DETAIL.ASPX?DBCODE=SNAD&DBNAME=SNAD&FILENAME=SNAD000001248794&V=TJRX%25MMD2F0FSS4VHFQCNFZ5CII1UQLYD%25MMD2FJCGRF%25MMD2FYE%25MMD2FHH1NQHYK9EPNJYGNOYFFID61F9KB2NZJBC1RM%3D》 * |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111538294A (zh) * | 2019-11-15 | 2020-08-14 | 武汉理工大学 | 基于数字孪生的工业机器人制造系统可重构系统与方法 |
| CN111538294B (zh) * | 2019-11-15 | 2021-08-24 | 武汉理工大学 | 基于数字孪生的工业机器人制造系统可重构系统与方法 |
| CN111708531A (zh) * | 2020-05-08 | 2020-09-25 | 深圳数设科技有限公司 | 数据处理方法和装置 |
| CN111539651A (zh) * | 2020-05-13 | 2020-08-14 | 中国电子科技集团公司第十四研究所 | 一种复杂电子装备多专业集成设计仿真系统 |
| CN111539651B (zh) * | 2020-05-13 | 2023-04-18 | 中国电子科技集团公司第十四研究所 | 一种复杂电子装备多专业集成设计仿真系统 |
| CN112085831A (zh) * | 2020-05-14 | 2020-12-15 | 中国电子科技集团公司第十四研究所 | 基于全流程的三维数字化设计制造系统及其实现方法 |
| CN111922563A (zh) * | 2020-07-19 | 2020-11-13 | 武汉理工大学 | 一种基于mbd的焊接工艺规划方法及装置 |
| CN111922563B (zh) * | 2020-07-19 | 2021-09-28 | 武汉理工大学 | 一种基于mbd的焊接工艺规划方法及装置 |
| CN112149275A (zh) * | 2020-08-21 | 2020-12-29 | 深圳数设科技有限公司 | 工业产品领域模型构建方法及装置 |
| CN113553666A (zh) * | 2021-08-09 | 2021-10-26 | 广东洪裕智能制造研究院有限公司 | 一种基于setp、pdm的汽车零部件复杂产品协同设计平台 |
| CN114545881A (zh) * | 2022-02-23 | 2022-05-27 | 扬州云易信息技术有限公司 | 一种基于工业物联网的智慧工厂生产线执行系统 |
| CN114590366A (zh) * | 2022-03-10 | 2022-06-07 | 上海交通大学 | 一种船舶结构有限元分析结果虚拟可视化系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN109325736B (zh) | 2021-11-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109325736A (zh) | 工业制造全生命周期的三维数字化制造系统及其实现方法 | |
| Tao et al. | Digital twin in industry: State-of-the-art | |
| JP7037204B2 (ja) | スマート工場のモニタリング方法及びシステム | |
| Liu et al. | A systematic review of digital twin about physical entities, virtual models, twin data, and applications | |
| CN110083119A (zh) | 一种基于数字孪生的可视化电力系统机房监控系统和方法 | |
| CN103020393B (zh) | 一种基于Web的飞机装配数据可视化方法 | |
| CN109298685A (zh) | 数字化工厂实现方法、数字化工厂实现系统和数字化工厂 | |
| CN103646154A (zh) | 三维数字化总装工艺协同设计系统 | |
| Fei et al. | makeTwin: A reference architecture for digital twin software platform | |
| Geng et al. | A design method for three-dimensional maintenance, repair and overhaul job card of complex products | |
| CN110276555A (zh) | 基于互联网和bim的住宅建筑实体全生命周期分析方法 | |
| CN104143127A (zh) | 一种基于cim的配电网三图联动处理方法 | |
| CN108647931A (zh) | 一种特高压输电线路的数字化协同设计方法 | |
| CN107330178A (zh) | 基于Pro/E航天器总装工艺数字样机自动构建系统 | |
| KR102219643B1 (ko) | 조선, 플랜트산업 중소 제조업의 생산고도화를 위한 3d 기반 스마트 작업정보 시스템 | |
| CN104504175A (zh) | 航天器装配仿真系统及仿真方法 | |
| CN115309264A (zh) | 一种面向虚拟和物理世界连接构建系统 | |
| CN108694260A (zh) | Bim技术在钢桥梁加工制造中的应用方法 | |
| CN105426527A (zh) | 一种信息化测绘生产装备集成过程中统一数据建模的方法 | |
| CA3155163A1 (en) | Development of a product using a process control plan digital twin | |
| Hu et al. | A digital twin-based framework of manufacturing workshop for marine diesel engine | |
| Ebni et al. | Digital Twin based Smart Manufacturing; From Design to Simulation and Optimization Schema | |
| CN107533678A (zh) | 多学科工程系统中的模板 | |
| Liu et al. | Research on real-time monitoring technology of equipment based on augmented reality | |
| Mon et al. | Evaluation of technological development for the definition of Industries 4.0 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: 510000 building 13, 100 martyrs Road, Yuexiu District, Guangzhou, Guangdong. Patentee after: Institute of intelligent manufacturing, Guangdong Academy of Sciences Address before: 510000 building 13, 100 martyrs Road, Yuexiu District, Guangzhou, Guangdong. Patentee before: GUANGDONG INSTITUTE OF INTELLIGENT MANUFACTURING |