CN111915167A

CN111915167A - 一种智能制造虚拟船厂信息模型构建方法

Info

Publication number: CN111915167A
Application number: CN202010685083.8A
Authority: CN
Inventors: 汪彦钧; 王真; 熊冠楚; 俞凌云; 潘润道; 南海博; 罗一恒; 陈佳丽; 周航; 陈志漫
Original assignee: China Shipbuilding NDRI Engineering Co Ltd
Current assignee: China Shipbuilding NDRI Engineering Co Ltd
Priority date: 2020-07-16
Filing date: 2020-07-16
Publication date: 2020-11-10

Abstract

本发明公开了一种智能制造虚拟船厂信息模型构建方法，其特点是是采用虚拟现实技术对现实船厂物理的对象模型库、业务所需的功能层和生产加工信息的规则模型库进行虚拟船厂信息模型的架构，对其进行信息与属性挂载，并通过功能层对各类信息与属性的提取、筛选、计算和优化，建立指导虚拟船厂建设的平台。本发明与现有技术相比具有现实船厂物理对象与虚拟信息高度融合，形成智能制造虚拟船厂信息的规范化和标准化，使工业产品在生产建造过程中更加细致准确的直观管理，提前预判问题、及时发现问题并有效解决问题，提高企业生产管理水平、节约管理成本。

Description

一种智能制造虚拟船厂信息模型构建方法

技术领域

本发明涉及虚拟现实技术领域，尤其涉及一种与虚实映射相关的智能制造虚拟船厂信息模型构建方法。

背景技术

随着虚拟现实技术的发展，虚拟现实技术在船舶智能制造领域的应用越来越深入，从虚拟加工到虚拟装配，再到虚拟制造与虚拟船厂不断演进，但在具体的实施过程中，由于缺少规范化且功能完善的信息模型，加之面向对象、需求以及开发团体等的不同，致虚拟船厂搭建过程中存在架构分类不清晰、功能模组设计不完善、信息交互不通畅、业务功能拓展受限等问题。因此，一种智能制造虚拟船厂信息模型构建方法，从船厂的通用要素出发，结合智能制造虚拟船厂的业务需求，把物理对象、规则要素、业务功能等进行分类整理，并对信息要素进行明确，提出一种适用各型虚拟船厂建设的标准化、规范化信息模型，是智能制造虚拟船厂领域发展中的不可或缺的重点研究内容。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足而设计的一种智能制造虚拟船厂信息模型构建方法，采用现实船厂物理对象的对象模型库、业务所需的功能层和生产加工信息的规则模型库架构的虚拟船厂信息模型，利用虚拟现实技术对船厂智能制造进行监控管理，达到透明化管理以及设计、制造和管理的一致性及可交互性，形成智能制造虚拟船厂信息的规范化和标准化。实现工业设计、生产和管理之间的互联互通，使工业产品在生产建造过程中更加细致准确的直观管理，提前预判问题、及时发现问题并有效解决问题，建立全面而严谨的可视化管理体系，从而提高企业生产管理水平、节约管理成本。

本发明的目的是这样实现的：一种智能制造虚拟船厂信息模型构建方法，其特点是采用虚拟现实技术对现实船厂物理的对象模型库、业务所需的功能层和生产加工信息的规则模型库进行虚拟船厂信息模型的架构，对其进行信息与属性挂载，并通过功能层对各类信息与属性的提取、筛选、计算和优化，建立指导虚拟船厂建设的平台，所述对象模型库、功能层和规则模型库之间的数据传递和迭代优化，使信息数据伴随船舶产品生命周期与船厂工厂生命周期不同阶段的实时更新和优化。

所述对象模型库由现实船厂物理对象架构的静态信息和动态信息，所述现实船厂物理对象包括：场地环境、物料能源、设备设施、工装辅具和工作人员信息。

所述功能层为生产调度、资源管理、过程跟踪、质量管控、数据资产管理和用户界面架构的业务功能平台。

所述规则模型库为生产信息、产品信息和技术知识架构的生产加工信息平台。

所述对象模型库与规则模型库之间传输生产信息，用以对象模型库与规则模型库之间的协同配合。

所述功能层与对象模型库和规则模型库之间传输所有与生产有关的信息，通过对信息的筛选和计算，实行对应功能的优化。

本发明与现有技术相比具有现实船厂物理对象与虚拟信息高度融合，利用虚拟现实技术对船厂智能制造进行监控管理，达到透明化管理以及设计、制造和管理的一致性及可交互性，形成智能制造虚拟船厂信息的规范化和标准化。实现工业设计、生产和管理之间的互联互通，使工业产品在生产建造过程中更加细致准确的直观管理，提前预判问题、及时发现问题并有效解决问题，建立全面而严谨的可视化管理体系，从而提高企业生产管理水平、节约管理成本。

附图说明

图1为本发明架构示意图。

具体实施方式

参阅附图1，本发明采用虚拟现实技术对现实船厂物理的对象模型库2、业务所需的功能层16和生产加工信息的规则模型库17进行虚拟船厂信息模型1的架构，对其进行信息与属性挂载，并通过功能层16对各类信息与属性的提取、筛选、计算和优化，建立指导虚拟船厂建设的平台，所述对象模型库2、功能层16和规则模型库17之间的数据传递和迭代优化，使信息数据伴随船舶产品生命周期与船厂工厂生命周期不同阶段的实时更新和优化。所述对象模型库2是智能制造虚拟船厂中与现实船厂对应的带有属性信息的对象模型的集合，用于展示虚拟船厂的场景效果，具体包括：场地环境3、物料能源4、设备设施5、工装辅具6和工作人员7等信息内容，同时包括其位置、规格等静态信息8和运行参数、加工状态等动态信息9；所述规则模型库17是智能制造虚拟船厂中各类与生产有关信息的集合，用于反映虚拟船厂生产过程，具体包括：生产信息18、产品信息19和技术知识20等信息内容；所述功能层16是智能制造虚拟船厂各类业务功能处理模块的集合，用于分析处理对象模型库2、规则模型库17中的各类信息，实现业务管理，具体包括生产调度10、资源管理11、过程跟踪12、质量管控13、数据资产管理14和用户界面15等信息内容，具体功能可结合业务需求进行拓展。

本发明按照对象模型库2、规则模型库17对信息数据进行分类整理，在虚拟船厂中对应搭建虚拟模型，并对信息与属性挂载，实现虚拟船厂的基础搭建；根据业务的功能层16设计，通过对虚拟船厂中各类信息与属性的提取、筛选、计算、优化，从而实现相应的功能。所述信息与属性挂载包括下述几个方面：

1）对象模型库2的信息分类整理：工作人员7属性信息分为个人ID、职能类别、技能等级、位置信息、状态信息等；工装辅具6属性信息分为工具类别、技术规格、机械和结构属性、资产信息、状态信息、维护信息等；设备设施5属性信息分为设备编号、技术规格、工作能力、位置信息、机械和结构属性、资产信息、状态信息、维护信息等；物料能源4属性信息分为物料品类、技术规格、结构属性、位置信息、资产信息、状态信息、维护信息；场地环境3属性信息包括场地模型属性信息、公用配套模型属性信息。其中，场地模型属性信息分为基本参数信息、功能信息、布局信息、状态信息、维护信息；公用配套模型属性信息分为基本参数信息、安装信息、位置信息、状态信息、维护信息、接口信息。

2）静态信息8、动态信息9的分类整理：对象模型库2中的信息，按基础信息、技术信息、过程信息和其他信息进行分类。其中，基础信息与技术信息为静态信息8，过程信息与其他信息为动态信息9。具体为，用于明确特定模型划分为基础信息，可包括模型元素的基本信息如名称、编号、型号等；用于描述模型特性划分为技术信息，主要包括模型元素的职能范围、技术参数、采购价格等；用于反映模型在生产运行过程中状况划分为过程信息，主要包括模型元素的位置变动、工作参数、工作状态等；用于反映模型其他状况划分为其它信息，主要包括模型元素的辅助信息，如通信、维护等。

3）规则模型库17的信息分类整理：生产信息19属性分为生产历史信息、生产库存信息和生产调度信息之间的信息共享与信息交换；产品信息20属性分为涉及物料清单、产品生产规则、资源清单之间的信息共享与信息交换；技术知识21属性分为工艺原理、操作经验、仿真模型、软件算法等。

4）功能层16的分类整理：结合造船企业的特点和实际需求，对功能层16进行功能设计，其主要包括：生产调度10的功能主要负责从造船CIMS系统接收企业的日生产计划，根据日生产计划，通过基于船厂资源能力进行作业排序和调度，制定详细生产作业计划（含制造命令、制造标准、作业标准、作业计划等），并将该计划发布给车间现场和底层控制系统，进行全线生产管理，适应各种生产工艺的变化，实现生产制造的柔性化；资源管理11功能主要是根据生产计划，协调和分配工作人员、设备设施、工装辅具和物料能源等资源，并跟踪其即时工作状态和完工情况，包括设备故障统计、设备检修计划、设备台账查询、各种备品、材料等库存台账查询、出入库管理及各种物料、能源的采购与消耗统计；过程跟踪12功能负责执行船厂生产作业计划，对生产过程进行实时监控管理，协调生产中各要素，提供对异常情况的处理和在线诊断帮助；质量管控13功能主要对船舶制造中间产品进行质量管理，根据船舶制造企业对产品质量体系管理的特殊要求，建立系统质量管理标准和模型，根据船舶中间产品的质量要求实时记录、跟踪和分析产品和加工过程的精度与质量，以保证产品质量并确定生产中需要注意的问题以预防可能产生的质量问题；数据资产管理14功能对船舶产品数据、生产数据、工艺参数、工艺规程、质量检验标准等数据加以采集并进行管理。这些数据信息来自两方面，一方面来自生产计划系统的信息，包括装配信息、物量清单、加工工艺等，另一方面是来自工厂现场的信息收集，通过监视和收集来自人员、机器和底层控制系统的操作数据以及工序和物料信息，收集标准船型的工作包和派工单的物量、计划工时、实际工时，并通过数据整理建立标准船型基础制造信息数据库。数据资产的应用体现为以船厂数字化车间为基础单元，信息接口标准化，通过服务总线搭建统一的数字化平台和数据库，连接上层资源及生产管理层（如厂级ERP、厂级PLM、厂级MES），并与下层的数字化车间相贯通。并通过协同制造体系对全厂的物料、生产、质量、成本、交期等进行预测、优化；用户界面15功能主要提供上述系统的数据综合查询功能，根据用户权限进行生产调度和计划查询、物料和设备信息查询、生产执行状况查询、产品历史信息查询、车间生产信息统计查询等相关工作。

5）虚拟船厂信息交互：基本信息由船厂企业资源计划层、制造执行系统层及设备层获取；对象模型库2与规则模型库17之间的生产信息传输，用以对象模型库与规则模型库之间的协同配合；功能层16与对象模型库2、规则模型库17之间传输所有与生产有关的信息，通过对信息的筛选、计算、优化，实现对应的功能。所有信息数据并伴随船舶产品生命周期与船厂工厂生命周期不同阶段实时更新、迭代优化。

以上只是对本发明作进一步的说明，并非用以限制本专利，凡为本发明等效实施，均应包含于本专利的权利要求范围之内。

Claims

1.一种智能制造虚拟船厂信息模型构建方法，其特征在于采用虚拟现实技术对现实船厂物理对象的对象模型库、业务所需的功能层和生产加工信息的规则模型库进行虚拟船厂信息模型的架构，对其进行信息与属性挂载，并通过功能层对各类信息与属性的提取、筛选、计算和优化，建立指导虚拟船厂建设的平台，所述对象模型库、功能层和规则模型库之间的数据传递和迭代优化，使信息数据伴随船舶产品生命周期与船厂工厂生命周期不同阶段的实时更新和优化。

2.根据权利要求1所述智能制造虚拟船厂信息模型构建方法，其特征在于所述对象模型库由现实船厂物理对象架构的静态信息和动态信息，所述现实船厂物理对象包括：场地环境、物料能源、设备设施、工装辅具和工作人员信息。

3.根据权利要求1所述智能制造虚拟船厂信息模型构建方法，其特征在于所述功能层为生产调度、资源管理、过程跟踪、质量管控、数据资产管理和用户界面架构的业务功能平台。

4.根据权利要求1所述智能制造虚拟船厂信息模型构建方法，其特征在于所述规则模型库为生产信息、产品信息和技术知识架构的生产加工信息平台。

5.根据权利要求1所述智能制造虚拟船厂信息模型构建方法，其特征在于所述对象模型库与规则模型库之间的生产信息传输，用以对象模型库与规则模型库之间的协同配合。

6.根据权利要求1所述智能制造虚拟船厂信息模型构建方法，其特征在于所述功能层与对象模型库和规则模型库之间传输所有与生产有关的信息，通过对信息的筛选和计算，实行对应功能的优化。