CN113033001B - 一种面向数字孪生应用的三维数字工厂建模方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种面向数字孪生应用的三维数字工厂建模方法及系统，对数字工厂相关的核心实体对象进行抽象分析，构建基础三维实体模型对象；对数字工厂相关的核心业务过程对象进行抽象分析，构建基础三维过程业务模型对象；梳理实体模型和业务模型关联关系，构建基础关联关系对象；基于构建的实体模型和业务模型，以及模型关系，构建复合的数字工厂业务模型。本发明以业务属性构建数字工厂动静态模型，为数字孪生应用提供了模型基础和异构业务系统和设备集成应用机制，为离散制造企业数字化转型和数字织锦的构建提供基础。

Description

一种面向数字孪生应用的三维数字工厂建模方法及系统

技术领域

本发明属于数字化制造技术领域，具体涉及一种面向数字孪生应用的三维数字工厂建模方法及系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

数字化转型是世界经济热点，更是我国经济未来发展的必由之路，未来企业不仅产品具备数字化特征，其生命周期各业务环节及企业内外部价值链均可能通过数字化手段实现全面的变革。数字工厂和数字孪生技术是当下企业数字化转型的关键技术路径之一，主流的数字工厂系统和软件绝大多数是国外软件平台，主要通过数字化技术和手段实现工厂的精细化管理和离线业务过程仿真。随着数字孪生技术的兴起，已有的数字工厂软件系统对数字孪生的交互应用方面存在一定的欠缺。当下，卡脖子已经成为我国技术领域的关键衡量标准，工业软件作为“新五基”之一，更要强调技术自主和数据安全。

目前虽然存在部分数字工厂建模相关文献，但是大多只针对实体对象，或核心业务流程进行建模，其模型不具备孪生数据交互能力，也无法实现三维数据与业务模型的耦合。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种面向数字孪生应用的三维数字工厂建模方法及系统，本发明通过构建覆盖数字工厂核心对象和业务的静态三维业务模型和动态三维过程模型，实现了三维数据与业务模型的深度融合，优化了异构设备和异构业务系统的集成交互机制，为构建数字孪生工厂以及多维度的孪生平台构建了模型基础。

根据一些实施例，本发明采用如下技术方案：

一种面向数字孪生应用的三维数字工厂建模方法，包括以下步骤：

对数字工厂相关的核心实体对象进行抽象分析，构建基础三维实体模型对象；

对数字工厂相关的核心业务过程对象进行抽象分析，构建基础三维过程业务模型对象；

梳理实体模型和业务模型关联关系，构建基础关联关系对象；

基于构建的实体模型和业务模型，以及模型关系，构建复合的数字工厂业务模型。

作为可选择的实施方式，构建基础三维实体模型对象的具体过程包括：

在数字工厂系统内部，内置数字工厂基础三维实体要素的分类机制，所述分类机制包括结构类、设备类、产品类、仓储类、运转类和虚拟类；

从外部获取异构格式数字工厂实体模型，通过数字工厂转换工具，转成格式统一的轻量化三维模型文件；

选择单个或多个轻量化三维模型文件，选择分类导入到数字工厂系统中，并在导入之后根据分类特征维护必要的实体属性，并保存。

作为可选择的实施方式，对数字工厂相关的核心业务过程对象进行抽象分析，构建基础三维过程业务模型对象的具体过程包括：以工厂结构层级中各个结构节点对为基础，进行数字工厂布局规划建模，以工艺过程中涉及的对象结构节点为基础，进行数字工厂工艺过程建模，以结构节点为基础，进行数字工厂物流过程建模，以生产要素作为复合生产过程模型仿真场景的关键节点，构建体现一个或多个具体产品的生产过程的数字工厂生产过程模型。

作为进一步的限定，进行数字工厂布局规划建模的具体过程包括：

在数字工厂系统内触发数字工厂布局规划实例建模，创建初始的布局规划工程项目，其根节点特征为工厂或车间或产线；

定义布局规划模型的相关参数，作为数字工厂布局规划建模基准，设计布局规划节点，设置布局规划节点的业务属性；

根据布局规划节点的层级属性，调整布局规划节点的上下级所属关系，记录节点对象的父子链接关系。

作为进一步的限定，进行数字工厂工艺过程建模的具体过程包括：

在数字工厂系统内触发数字工厂工艺过程实例建模，创建初始的数字工艺工程项目，其根节点特征为所选产品或零部件工艺过程对象，定义根节点工艺过程对象的业务属性；

根据工艺设计数据及产品模型进行数字工厂复合工艺过程模型建模，根据工艺设计数据定义工艺过程模型根节点所在数字工厂位置，根据布局规划的节点选择，自动创建关联，将产品模型引入到布局规划节点位置。

根据三维工艺设计数据中工艺过程节点所在工作地，解析并创建与布局规划节点的链接关系，将三维工艺设计数据各工艺过程节点的工艺过程模型，引入到对应的布局规划节点位置。

作为进一步的限定，进行数字工厂物流过程建模的具体过程包括：

在数字工厂系统中触发数字工厂物流过程实例建模，创建初始的数字物流工程项目，其根节点数据为实例数字物流工程项目对象，定义物流工程项目的业务属性，确定物流配送相关产品、设置物流仿真时间；

基于数字工厂系统内分类管理的数字资产，选择物流运输设备设施，定义物流运输设备设施对象与物流过程模型节点的输入输出活动关系。

作为进一步的限定，进行数字工厂生产过程建模的具体过程包括：

在数字工厂系统中触发数字工厂生产过程实例建模，创建初始的数字生产工程项目，其根节点数据为实例数字生产工程项目对象，定义生产工程项目的业务属性，确定生产过程的主要产品、设置生产仿真时间；

基于数字工厂系统内分类管理的数字资产，选择生产设备，完善生产设备对象的业务属性，定义生产设备对象之间的链接活动关系。

作为可选择的实施方式，构建基础关联关系对象的具体过程包括：将实体模型和业务模型进行实例化，依据数据自身的业务属性、数据对象之间的链接关系、与物理工厂实际要素的耦合关系、与三维模型文件之间的交互关系，建立模型之间的关联关系。

作为进一步的限定，建立模型之间的关联关系包括：

1)子级工艺过程模型，其连接关系模型特征为父子有向关系以及动态三维工艺过程仿真场景定位；

2)同级工艺过程模型，其连接关系模型特征为紧前紧后有向关系以及动态三维工艺过程仿真场景定位；

3)产品/零组件实体模型，其连接关系模型特征为三维模型路径属性及坐标属性；

4)设备/资源实体模型，其连接关系特征为三维模型路径属性及坐标属性。

一种面向数字孪生应用的三维数字工厂建模系统，包括：

实体模型构建模块，被配置为对数字工厂相关的核心实体对象进行抽象分析，构建基础三维实体模型对象；

业务模型构建模块，被配置为对数字工厂相关的核心业务过程对象进行抽象分析，构建基础三维过程业务模型对象；

关联模块，被配置为梳理实体模型和业务模型关联关系，构建基础关联关系对象；

复合模型构建模块，被配置为基于构建的实体模型和业务模型，以及模型关系，构建复合的数字工厂业务模型。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明构建数字工厂底层数据模型，构建三维实体模型，三维过程模型以及关联关系模型，模型具备天然的三维可视化属性，类型属性和专业属性。整体技术可控，具备较强的可扩展性，可支持数字工厂仿真、优化分析和孪生交互应用需求。

本发明面向工厂运营的核心业务，构建三维可视化的虚拟数字工厂基础业务模型，实现数字化布局，数字化工艺，数字化生产，数字化物流等工厂运作四大核心过程数字化建模，首次对数字工厂涉及到的业务模型进行了标准化定义，并且以结构化的组织方式构建了数据的；

本发明针对数字孪生的生产运营应用，整合IOT服务接口，实现数字工厂要素及过程与物理工厂要素及过程的孪生耦合，连接协议可选，传输的数字类型和频次可控，通过实时和历史数据驱动数字工厂模型要素，实时展现并在必要场景下干预物理工厂运营实况，实现在线孪生优化；

本发明从底层建模方面规范了数字工厂运营管理业务的基础模型，降低了与企业现有业务系统的集成交互难度，为构建基于三维可视化场景的数字织锦奠定基础；以业务属性构建数字工厂动静态模型，为数字孪生应用提供了模型基础和异构业务系统和设备集成应用机制，为离散制造企业数字化转型和数字织锦的构建提供基础。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为三维实体模型建模特征示意图；

图2为布局规划模型建模特征示意图；

图3为工艺过程模型建模特征示意图；

图4为物流过程模型建模特征示意图；

图5为生产过程模型建模特征示意图；

图6为本发明的流程示意图；

图7为本发明构建的工厂模型示意图。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

一种面向数字孪生应用的三维数字工厂建模方法，如图6所示，包括以下步骤：

步骤S10：底层机制构建。构建数字工厂底层数据模型，构建三维实体模型，三维过程模型以及关联关系模型，模型具备三维可视化属性，类型属性和专业属性。

其中，基础三维实体业务模型对象，特指工厂相关的产品零组件对象、工厂设备资源对象、工厂建设设施对象。三维实体模型具备核心属性包括基础属性(如模型ID；名称)、分类属性(如所属分类特征)、三维可视化属性(三维交互操作属性，如显隐、变色、高亮、透明化)、IOT属性(实体对象的相关数据，如实时坐标，能耗)、权限属性(与用户角色权限相关的属性，如控制模型读写属性)、生命周期属性(用于数字工厂生命周期管理，体现创建和迭代关系)。

其中，基础三维过程业务模型对象，特指数字工厂运营核心业务过程对象，包括工艺过程对象、物流过程对象、生产过程对象，抽象后独立构建基础的三维过程业务模型，基础属性(如模型ID；名称)、分类属性(如所属分类特征)、三维可视化属性(三维交互操作属性，如显隐、仿真动作脚本)、IOT属性(执行过程的特征数据集合)、权限属性(与用户角色权限相关的属性，如控制模型读写属性)、生命周期属性(用于数字工厂生命周期管理，体现创建和迭代关系)。

其中，关联关系模型对象，特指连接过程模型与过程模型，实体模型与过程模型，实体模型与实体模型的连接对象，连接关系模型具备类型属性，有向性，逻辑属性，参数和函数。

步骤S20：数字工厂建模依据底层机制。实现实例化数字工厂实体模型的管理。需要说明的是，数字工厂建模构建在自主高性能三维轻量化内核上。

步骤S20-1在数字工厂系统内部，内置数字工厂基础三维实体要素的分类机制。如图1所示，系统内提供基础模型分类机制，并定义分类专属属性，包括结构类(如厂房、车间、产线、工位)；设备类(如车装、工装、加工中心)；产品类(如零件、部件、毛坯)；仓储类(如仓库、线边库)；运转类(如AGV、传送带)；虚拟类(如路径、站点、经停点)。

步骤S20-2：需要开展模型准备工作，从外部获取异构格式(如CATIA、Creo、UG)数字工厂实体模型，通过数字工厂转换工具，转成格式统一的轻量化三维模型文件。该步骤支持两种来源包括逆向建模(如扫描形成obj模型)或来自28种格式主流CAD的设施设备或产品模型，通过数据格式转换工具，转换成自主SVLX格式，该格式在统一转换的同时对已有模型进行轻量化，轻量化比率为1:100～1:10；

步骤S20-3：选择单个或多个轻量化三维模型文件，选择分类导入到数字工厂系统中，对进入系统的模型进行管理，依托已有的底层建模机制，根据模型的分类特征进行分类管理，支持维护和管理模型文件的对象属性，模型属性同步维护在底层数据模型和三维模型文件上。

步骤S30：数字工厂布局规划建模。数字工厂布局规划模型是数字工厂的静态基础结构模型，数字工厂布局规划以工厂结构层级：工厂-车间-产线-单元为结构节点对象，形成结构化与三维可视化一体的数字工厂布局模型。

布局规划模型具备以下模型特征：

a.布局规划节点模型可管理并支持扩展其专属属性，如产能、适用产品、产线规格；

b.布局规划节点具备三维可视化属性，支持基于布局规划结构层次的可视化设置，如高亮、显隐、透明、变色、场景；

c.布局规划模型存在基于工厂结构的父子结构所属关系；存在空间设施对象与固定的设备资源的关联所属关系。

布局规划模型建模的步骤，包括：

步骤S30-1：在数字工厂系统内触发数字工厂布局规划实例建模，系统创建初始的布局规划工程项目，其根节点特征为工厂或车间或产线。

步骤S30-2：根据布局规划设计输出，定义布局规划模型过程，包括：

步骤S30-2-1：如布局规划输出为二维规划设计图，则在数字工厂系统内引入二维布局规划图并设置其比例、转换坐标，作为数字工厂布局规划建模基准。如图2所示，选择数字工厂系统中分类管理的数字资产对象及其模型，基于导入的二维布局规划设计图，定位添加数字资产模型，根据数字资产组合特征定义布局规划节点(如工厂/车间/产线/工位)，设置布局规划节点的业务属性。

步骤S30-2-2：如布局规划输出为三维规划设计图，则通过数字工厂系统内置转换器生成三维轻量化布局规划模型，作为初始的数字工厂布局规划模型，基于数字工厂系统中分类管理的数字资产对象及其模型，对布局规划模型进行添加完善，根据布局规划初始模型和补充的数字资产模型，设计定义布局规划节点(如工厂/车间/产线/工位)，设置布局规划节点的业务属性。

步骤S30-3：根据布局规划节点的层级属性，调整布局规划节点的上下级所属关系，自动记录节点对象的父子链接关系。保存布局规划模型业务、三维可视化属性和链接关系数据为复合的数字工厂布局规划模型数据，如图7所示，该数据可独立存储并支持重复使用。

步骤S40：数字工厂工艺过程建模。数字工厂工艺过程模型是数字工厂动态基础过程模型，数字工厂工艺过程模型以工艺过程-工序-工步为工艺过程对象结构节点，形成结构化与三维可视化一体的数字工厂工艺过程模型。

工艺过程模型具备以下模型特征：

a.工艺过程结构节点对象可管理并支持扩展其专业属性如层级、专业类型、专业属性、工艺参数；

b.工艺过程模型具备三维可视化属性，如过程仿真脚本设置，模型显示及交互属性；

c.工艺过程模型与产品模型，资源模型实现关联，通过关联关系有序组织三维工艺过程模型：

d.子级工艺过程模型，其连接关系模型特征为父子有向关系以及动态三维工艺过程仿真场景定位；

e.同级工艺过程模型，其连接关系模型特征为紧前紧后有向关系以及动态三维工艺过程仿真场景定位；

f.产品/零组件实体模型，其连接关系模型特征为三维模型路径属性及坐标属性；

g.设备/资源实体模型，其连接关系特征为三维模型路径属性及坐标属性。

工艺过程模型建模的步骤，包括：

步骤S40-1：在数字工厂系统内触发数字工厂工艺过程实例建模，系统创建初始的数字工艺工程项目，其根节点特征为所选产品或零部件工艺过程对象，定义根节点工艺过程对象的业务属性。

步骤S40-2：工艺过程模型构建依据工艺设计数据和产品模型，或三维工艺过程数据构建，

步骤S40-2-1：根据工艺设计数据及产品模型进行数字工厂复合工艺过程模型建模，根据工艺设计数据定义工艺过程模型根节点所在数字工厂位置(如车间、产线)，可根据布局规划的节点选择，自动创建关联。在工艺过程子节点可在系统中创建，并根据工艺设计数据(如工艺路线)从背景布局规划中，选择定义工艺过程模型所在的工作地。如工艺设计数据有产品模型，则根据工艺过程节点与布局规划节点的选择定位关系，将产品模型引入到布局规划节点位置。

步骤S40-2-2：根据三维工艺过程数据进行数字工厂复合工艺过程建模方法，根据三维工艺设计数据中工艺过程节点所在工作地，解析并创建与布局规划节点的链接关系，将三维工艺设计数据各工艺过程节点的工艺过程模型，引入到对应的布局规划节点位置，系统自动记录工艺过程节点与布局规划节点的连接关系。

步骤S40-2-2：保存工艺过程模型业务、三维可视化属性和链接关系数据为复合的数字工厂工艺过程模型数据，该数据可独立存储并支持重复使用。

步骤S50：数字工厂物流过程建模：数字工厂物流过程模型是数字工厂动态业务过程模型，数字工厂物流过程模型以结构节点，形成结构化与三维可视化一体的数字工厂物流过程模型。物流过程模型构成要素包括物流要素包括静态物理要素模型、动态物流要素模型、物流要素连接关系模型。

物流过程模型具备以下模型特征，如图3所示：

a.在物流过程模型构建时，物流静态属性要素作为复合物流过程模型仿真场景的关键节点。

物流静态要素表现为实体设施设备(如仓储、工位)，包括：

物流静态要素三维可视化属性需设置其坐标及模型显示、交互属性；

物流静态要素自身的管理属性，如规格，最低库存；

物流静态设备具备IOT属性，如连接协议、实时数据接口、异常警报、心跳监测。

物流动态要素表现为物流设备，物流动态要素三维可视化属性坐标及模型显示、交互属性；物流动态要素具备管理属性，如规格，状态，时间要素，速度要素，故障属性，工作能力属性。

b.物流过程动态链接对象，连接关系对象具备有向性，具备规则类型特征(如推式、拉式)，具备链接逻辑特征(如顺序；分支；循环)。

c.物流过程模型表现为动态要素的综合流转路线，动态物流要素特征表现为结构化业务属性，如流转次序，时点坐标，起始时间，物流过程；

d.物流过程三维可视化属性表现为，通过动态要素结构化属性数据，驱动三维动静态要素的实体模型，模拟动态三维物流仿真过程。

物流过程建模的步骤，包括：

步骤S50-1：在数字工厂系统中触发数字工厂物流过程实例建模，创建初始的数字物流工程项目，其根节点数据为实例数字物流工程项目对象，定义物流工程项目的业务属性，确定物流配送相关产品(包括产品组合、投产顺序)、设置物流仿真时间。

步骤S50-2：物流过程模型核心特征是体现特定时间段下的物流活动，如图4所示，依据物流配送计划以及相关产品的工艺过程数据和布局规划模型数据。基于数字工厂系统内分类管理的数字资产，选择物流运输设备设施(如AGV)，完善物流运输设备设施对象的业务属性(如工作时间、速度、装卸时间、规格)，定义物流运输设备设施对象与物流过程模型节点的输入输出活动关系。物流过程模型节点，即物流过程经停的数字工厂具体位置，物流过程模型的关键节点基于布局规划节点数据选择。

步骤S50-3：保存物流过程模型业务、三维可视化属性和链接关系数据为复合的数字工厂物流过程模型数据，该数据可独立存储并支持重复使用。

步骤S60：数字工厂生产过程建模：是数字工厂动态基础过程模型，数字工厂生产过程模型以生产要素作为复合生产过程模型仿真场景的关键节点，生产过程体现一个或多个具体产品的生产过程的合集，形成结构化与三维可视化一体的数字工厂工艺过程模型。

生产过程模型具备以下模型特征：

a生产过程要素表现为工厂设施(或工位)设备(工作站)，主要特征包括：

生产要素模型具备三维可视化属性，需设置其坐标及模型交互接口；

生产要素模型具备业务属性，如类型、规格、状态、能力和能耗等中的若干个；

生产要素模型具备IOT属性，如连接协议、实时数据接口、异常警报和心跳监测等中的若干个。

b.生产过程动态连接对象，主要特征包括链接关系有向性，连接关系来源于工艺路线，具备规则类型特征，具备连接逻辑特征。

生产过程模型建模的步骤，包括：

步骤S60-1：在数字工厂系统中触发数字工厂生产过程实例建模，创建初始的数字生产工程项目，其根节点数据为实例数字生产工程项目对象，定义生产工程项目的业务属性，确定生产过程的主要产品(包括产品组合、投产顺序)、设置生产仿真时间。

步骤S60-2：生产过程模型核心特征是体现特定时间段下的生产活动，如图5所示，依据生产计划以及相关产品的工艺过程数据和布局规划模型数据。基于数字工厂系统内分类管理的数字资产，选择生产设备(如加工中心、机床)，完善生产设备对象的业务属性(如工作时间、速度、规格)，定义生产设备对象之间的链接活动关系。生产过程模型节点，即所选生产产品的工艺过程节点的合集，同时具备与布局规划节点的关联关系。

步骤S60-3：保存生产过程模型业务、三维可视化属性和链接关系数据为复合的数字工厂生产过程模型数据，该数据可独立存储并支持重复使用。

步骤S70：数字工厂模型数据管理：基于数字工厂的动静态业务基础模型，构建实例三维静态要素，如设备、设置；构建实例三维布局规划模型如工厂、车间、产线；构建实例三维动态业务模型，如产品装配工艺过程、混流物流仿真过程模型；生产仿真过程模型；均可生成独立的三维仿真模型实例数据，包括数据自身的业务属性、数据对象之间的链接关系、与物理工厂实际要素的耦合关系、与三维模型文件之间的交互关系，以满足数字工厂管理、仿真和孪生交互应用需求。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (8)

1.一种面向数字孪生应用的三维数字工厂建模方法，其特征是：包括以下步骤：

对数字工厂相关的核心实体对象进行抽象分析，构建基础三维实体模型对象；

对数字工厂相关的核心业务过程对象进行抽象分析，构建基础三维过程业务模型对象；

梳理实体模型和业务模型关联关系，构建基础关联关系对象；

基于构建的实体模型和业务模型，以及模型关系，构建复合的数字工厂业务模型；

所述对数字工厂相关的核心业务过程对象进行抽象分析，构建基础三维过程业务模型对象的具体过程包括：以工厂结构层级中各个结构节点对为基础，进行数字工厂布局规划建模，以工艺过程中涉及的对象结构节点为基础，进行数字工厂工艺过程建模，以结构节点为基础，进行数字工厂物流过程建模，以生产要素作为复合生产过程模型仿真场景的关键节点，构建体现一个或多个具体产品的生产过程的数字工厂生产过程模型；

其中，进行数字工厂工艺过程建模的具体过程包括：

在数字工厂系统内触发数字工厂工艺过程实例建模，创建初始的数字工艺工程项目，其根节点特征为所选产品或零部件工艺过程对象，定义根节点工艺过程对象的业务属性；

根据工艺设计数据及产品模型进行数字工厂复合工艺过程模型建模，根据工艺设计数据定义工艺过程模型根节点所在数字工厂位置，根据布局规划的节点选择，自动创建关联，将产品模型引入到布局规划节点位置；

根据三维工艺设计数据中工艺过程节点所在工作地，解析并创建与布局规划节点的链接关系，将三维工艺设计数据各工艺过程节点的工艺过程模型，引入到对应的布局规划节点位置。

2.如权利要求1所述的一种面向数字孪生应用的三维数字工厂建模方法，其特征是：构建基础三维实体模型对象的具体过程包括：

在数字工厂系统内部，内置数字工厂基础三维实体要素的分类机制，所述分类机制包括结构类、设备类、产品类、仓储类、运转类和虚拟类；

从外部获取异构格式数字工厂实体模型，通过数字工厂转换工具，转成格式统一的轻量化三维模型文件；

选择单个或多个轻量化三维模型文件，选择分类导入到数字工厂系统中，并在导入之后根据分类特征维护必要的实体属性，并保存。

3.如权利要求1所述的一种面向数字孪生应用的三维数字工厂建模方法，其特征是：进行数字工厂布局规划建模的具体过程包括：

在数字工厂系统内触发数字工厂布局规划实例建模，创建初始的布局规划工程项目，其根节点特征为工厂或车间或产线；

定义布局规划模型的相关参数，作为数字工厂布局规划建模基准，设计布局规划节点，设置布局规划节点的业务属性；

根据布局规划节点的层级属性，调整布局规划节点的上下级所属关系，记录节点对象的父子链接关系。

4.如权利要求1所述的一种面向数字孪生应用的三维数字工厂建模方法，其特征是：进行数字工厂物流过程建模的具体过程包括：

在数字工厂系统中触发数字工厂物流过程实例建模，创建初始的数字物流工程项目，其根节点数据为实例数字物流工程项目对象，定义物流工程项目的业务属性，确定物流配送相关产品、设置物流仿真时间；

基于数字工厂系统内分类管理的数字资产，选择物流运输设备设施，定义物流运输设备设施对象与物流过程模型节点的输入输出活动关系。

5.如权利要求1所述的一种面向数字孪生应用的三维数字工厂建模方法，其特征是：进行数字工厂生产过程建模的具体过程包括：

在数字工厂系统中触发数字工厂生产过程实例建模，创建初始的数字生产工程项目，其根节点数据为实例数字生产工程项目对象，定义生产工程项目的业务属性，确定生产过程的产品、设置生产仿真时间；

基于数字工厂系统内分类管理的数字资产，选择生产设备，完善生产设备对象的业务属性，定义生产设备对象之间的链接活动关系。

6.如权利要求1所述的一种面向数字孪生应用的三维数字工厂建模方法，其特征是：构建基础关联关系对象的具体过程包括：将实体模型和业务模型进行实例化，依据数据自身的业务属性、数据对象之间的链接关系、与物理工厂实际要素的耦合关系、与三维模型文件之间的交互关系，建立模型之间的关联关系。

7.如权利要求6所述的一种面向数字孪生应用的三维数字工厂建模方法，其特征是：建立模型之间的关联关系包括：

1）子级工艺过程模型，其连接关系模型特征为父子有向关系以及动态三维工艺过程仿真场景定位；

2）同级工艺过程模型， 其连接关系模型特征为紧前紧后有向关系以及动态三维工艺过程仿真场景定位；

3）产品/零组件实体模型，其连接关系模型特征为三维模型路径属性及坐标属性；

4）设备/资源实体模型，其连接关系特征为三维模型路径属性及坐标属性。

8.一种面向数字孪生应用的三维数字工厂建模系统，其特征是：包括：

实体模型构建模块，被配置为对数字工厂相关的核心实体对象进行抽象分析，构建基础三维实体模型对象；

业务模型构建模块，被配置为对数字工厂相关的核心业务过程对象进行抽象分析，构建基础三维过程业务模型对象；

所述对数字工厂相关的核心业务过程对象进行抽象分析，构建基础三维过程业务模型对象的具体过程包括：以工厂结构层级中各个结构节点对为基础，进行数字工厂布局规划建模，以工艺过程中涉及的对象结构节点为基础，进行数字工厂工艺过程建模，以结构节点为基础，进行数字工厂物流过程建模，以生产要素作为复合生产过程模型仿真场景的关键节点，构建体现一个或多个具体产品的生产过程的数字工厂生产过程模型；

其中，进行数字工厂工艺过程建模的具体过程包括：

在数字工厂系统内触发数字工厂工艺过程实例建模，创建初始的数字工艺工程项目，其根节点特征为所选产品或零部件工艺过程对象，定义根节点工艺过程对象的业务属性；

根据工艺设计数据及产品模型进行数字工厂复合工艺过程模型建模，根据工艺设计数据定义工艺过程模型根节点所在数字工厂位置，根据布局规划的节点选择，自动创建关联，将产品模型引入到布局规划节点位置；

根据三维工艺设计数据中工艺过程节点所在工作地，解析并创建与布局规划节点的链接关系，将三维工艺设计数据各工艺过程节点的工艺过程模型，引入到对应的布局规划节点位置；

关联模块，被配置为梳理实体模型和业务模型关联关系，构建基础关联关系对象；

复合模型构建模块，被配置为基于构建的实体模型和业务模型，以及模型关系，构建复合的数字工厂业务模型。

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