CN113190970A - 基于Modelica的混合流水车间系统模型库构建方法及装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种基于Modelica的混合流水车间系统模型库构建方法及装置。该基于Modelica的混合流水车间系统模型库构建方法包括将混合流水车间系统进行分解，得到基础模型库架构；基于Modelica语言并根据基础模型库架构，构建上料组件模型、加工组件模型、存储组件模型、辅助组件模型；根据上料组件模型、加工组件模型、存储组件模型、辅助组件模型构建基础组件模型；根据基础组件模型构建基础模型库，并将基础模型库作为混合流水车间的系统模型库。本申请解决了仿真模型无法适应多变的加工生产环境的技术问题。

Description

基于Modelica的混合流水车间系统模型库构建方法及装置

技术领域

本申请涉及仿真系统建模领域，具体而言，涉及一种基于Modelica的混 合流水车间系统模型库构建方法及装置。

背景技术

混合流水车间作为制造业常见车间布局之一，因为其生产效率高等优 点被广泛采用。但是随着近几年中小批量、多品种订单生产模式的兴起， 混合流水车间的生产调度方式变得复杂，可能每个订单都需要对其进行针 对性的调度优化，获取合适的加工序列等参数。相关技术中的传统数学仿 真模型难以精确描述这种新情况下的混合流水车间，同时也不方便进行频 繁的修改以适应不同的加工环境。

针对相关技术中的仿真模型无法适应多变的加工生产环境的问题，目 前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本申请的主要目的在于提供一种基于Modelica的混合流水车间系统模 型库构建方法，以解决仿真模型无法适应多变的加工生产环境的问题。

为了实现上述目的，本申请提供了一种基于Modelica的混合流水车间系 统模型库构建方法及装置。

第一方面，本申请提供了一种基于Modelica的混合流水车间系统模型库 构建方法。

根据本申请的基于Modelica的混合流水车间系统模型库构建方法包括：

将混合流水车间系统进行分解，得到基础模型库架构；

基于Modelica语言并根据所述基础模型库架构，构建上料组件模型、 加工组件模型、存储组件模型、辅助组件模型；

根据所述上料组件模型、所述加工组件模型、所述存储组件模型、所 述辅助组件模型构建基础组件模型；

根据所述基础组件模型构建基础模型库，并将所述基础模型库作为混 合流水车间的系统模型库。

进一步的，所述方法还包括：

根据状态和状态转换条件构建上料模块、不可跳过加工中心模块、可 跳过加工中心模块、工件缓冲区模块、分拣输送带模块、分拣辅助模块、 工件串行化模块，其中，每一个模块包括模块状态描述信息，模块接口的 描述信息、模块参数定义信息、模块功能描述信息；

基于上料模块构建上料组件模型；

基于不可跳过加工中心模块、可跳过加工中心模块构建加工组件模型；

基于工件缓冲区模块、分拣输送带模块构建存储组件模型；

基于分拣辅助模块、工件串行化模块构建辅助组件模型。

进一步的，所述模块接口为信息交互的Job类接口，所述Job类中包 含工件编号和工件加工时间序列。

进一步的，在所述根据所述基础组件模型构建基础模型库之前，所述 方法还包括：

采用理论验证和调整基础组件模型中模型参数的方式，对所述基础组 件模型进行仿真验证，其中，所述模型参数为上料组件模型、加工组件模 型、存储组件模型、辅助组件模型中的模型参数。

第二方面，本申请提供了一种应用第一方面中所述的系统模型库的实际 混合流水车间系统模型构建方法。

根据本申请的实际混合流水车间系统模型构建方法包括：

接收从系统模型库进行上料组件模型、加工组件模型、存储组件模型、 辅助组件模型的子模块的选择并添加到模型构建界面的第一指令；

根据第一指令和连线指令构建系统模型，其中，所述连线指令用于连 接添加到模型构建界面的模块。

进一步的，在所述根据第一指令和连线指令构建系统模型之后，所述 方法还包括：

根据预设工况条件，对系统模型中的模型参数进行设置，所述模型参 数包括上料组件模型、加工组件模型、存储组件模型、辅助组件模型中的 参数；

将设置参数后的系统模型进行仿真验证，确认系统模型运行结果是否 达到预设结果。

第三方面，本申请提供了一种基于Modelica的混合流水车间系统模型库 构建装置。

根据本申请的基于Modelica的混合流水车间系统模型库构建装置包括：

模型库架构确定单元，用于将混合流水车间系统进行分解，得到基础模型 库架构；

组件模型构建单元，用于基于Modelica语言并根据所述基础模型库架构， 构建上料组件模型、加工组件模型、存储组件模型、辅助组件模型；

基础模型构建单元，用于根据所述上料组件模型、所述加工组件模型、所 述存储组件模型、所述辅助组件模型构建基础组件模型；

模型库构建单元，用于根据所述基础组件模型构建基础模型库，并将所述 基础模型库作为混合流水车间的系统模型库。

进一步的，所述组件模型构建单元还包括：

模块构建子单元，用于根据状态和状态转换条件构建上料模块、不可跳过 加工中心模块、可跳过加工中心模块、工件缓冲区模块、分拣输送带模块、分 拣辅助模块、工件串行化模块，其中，每一个模块包括模块状态描述信息，模 块接口的描述信息、模块参数定义信息、模块功能描述信息；

模型构建子单元，用于基于上料模块构建上料组件模型；基于不可跳过加 工中心模块、可跳过加工中心模块构建加工组件模型；基于工件缓冲区模块、 分拣输送带模块构建存储组件模型；基于分拣辅助模块、工件串行化模块构建 辅助组件模型。

进一步的，所述模块接口为信息交互的Job类接口，所述Job类中包 含工件编号和工件加工时间序列。

进一步的，所述装置还包括：

基础模型验证单元，用于采用理论验证和调整基础组件模型中模型参 数的方式，对所述基础组件模型进行仿真验证，其中，所述模型参数为上 料组件模型、加工组件模型、存储组件模型、辅助组件模型中的模型参数。

第四方面，本申请提供了应用第一方面中所述的系统模型库的实际混 合流水车间系统模型构建装置。

根据本申请的实际混合流水车间系统模型构建装置包括：

指令接收单元，用于接收从系统模型库进行上料组件模型、加工组件 模型、存储组件模型、辅助组件模型的子模块的选择并添加到模型构建界 面的第一指令；

系统模型构建单元，用于根据第一指令和连线指令构建系统模型，其 中，所述连线指令用于连接添加到模型构建界面的模块。

进一步的，所述装置还包括：

模型参数设置单元，用于根据预设工况条件，对系统模型中的模型参 数进行设置，所述模型参数包括上料组件模型、加工组件模型、存储组件 模型、辅助组件模型中的参数；

系统模型仿真单元，用于将设置参数后的系统模型进行仿真验证，确 认系统模型运行结果是否达到预设结果。

进一步的，所述装置还包括：

自定义模型生成单元，用于接收自定义模型的生成指令，并根据所述生成 指令中包含的组件模块集合生成自定义模型，其中，所述组件模块包括上料模 块、不可跳过加工中心模块、可跳过加工中心模块、工件缓冲区模块、分拣输 送带模块、分拣辅助模块、工件串行化模块。

第五方面，本申请提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有 计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现第一方面提供的基于 Modelica的混合流水车间系统模型库构建方法和/或第二方面提供的实际混合 流水车间系统模型构建方法的步骤。

第六方面，本申请提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在 存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时 第一方面提供的基于Modelica的混合流水车间系统模型库构建方法和/或第 二方面提供的实际混合流水车间系统模型构建方法的步骤。

在本申请实施例中，通过分解混合流水车间系统，生成基础模型库架构， 并基于Modelica语言按照基础模型库架构依次构建上料组件模型、加工组件 模型、存储组件模型、辅助组件模型，并根据构建后的基础组件模型构建基础 模型库，将构建好的基础模型库作为混合流水车间的系统模型库，本申请中 的基础模型库中包括了所有实际在构建混合流水车间系统时可能用到的所 有的模块，并且是基于Modelica语言构建的专门用于进行构建混合流水车 间仿真系统的基础库。通过本申请实施例中构建的系统模型库，以及结合 使用Modelica语言的仿真软件中的大量基础库，可以适应多变的加工生产 环境，进而解决了现有技术中仿真模型无法适应多变的加工生产环境的技 术问题。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，使得本 申请的其它特征、目的和优点变得更明显。本申请的示意性实施例附图及 其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是本申请实施例的基于Modelica的混合流水车间系统模型库构建方 法的流程示意图；

图2是本申请实施例的混合流水车间系统分解后的基础模型库架构的 结构框图；

图3是本申请实施例的混合流水车间的系统模型库的示意图；

图4是本申请实施例的实际混合流水车间系统模型构建方法的流程示意 图；

图5是本申请实施例的实际混合流水车间系统框架的示意图；

图6是本申请实施例中的混合流水车间各工件的加工工艺路线图；

图7是本申请实施例的基于Modelica的混合流水车间系统模型库构建装 置的结构框图；

图8是本申请实施例的实际混合流水车间系统模型构建装置的结构框 图；

图9是本申请实施例的电子设备框图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施 例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所 描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申 请中的实施例，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，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第 一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次 序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请 的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆 盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品 或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的 或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

另外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”、“套接”应做广 义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连 接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两 个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可 以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征 可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

需要首先说明的是，本申请中的实施例中的软件应用环境为基于Modelica 语言开发的仿真软件，并且是基于同一个平台进行建模，该仿真软件可以是支 持Modelica语言的所有仿真软件。使用Modelica语言的仿真软件可以为苏 州同元的MWorks、伊萨的SimulationX、达索的Dymola、西门子的AMESim (支持Modelica)、MapleSoft(Maple厂家)的MapleSim、Wolfram (Mathemetica厂家)的MathModelica等，在此不进行限制。

根据本申请实施例，提供了一种基于Modelica的混合流水车间系统模型 库构建方法，如图1所示，该方法包括如下的步骤S101至步骤S104：

S101：将混合流水车间系统进行分解，得到基础模型库架构。

本步骤中的混合流水车间系统是包括实际生产时会出现的所有功能的 更完整更全面的系统，将混合流水车间系统进行分解，为构建层次化的、可 重用的、可扩展的模型库架构做准备，具体的，基础模型库架构仅为一种 描述基础模型库中基础组件模型的框架结构，而不具备基础组件模型的功 能。可选的，混合流水车间系统分解后的基础模型库架构如图2所示，混合 流水车间系统分解后包括：上料组件模型、加工组件模型、存储组件模型、辅助组件模型；其中，上料组件模型包括上料模块；加工组件模型包括不 可跳过加工中心模块、可跳过加工中心模块；存储组件模型包括工件缓冲 区模块、分拣输送带模块；辅助组件模型包括分拣辅助模块、工件串行化 模块。

S102：基于Modelica语言并根据基础模型库架构，构建上料组件模型、 加工组件模型、存储组件模型、辅助组件模型。

在得到基础模型库架构后，基于Modelica语言进行代码开发和状态描 述，构建基础组件模型中的上料组件模型、加工组件模型、存储组件模型、 辅助组件模型。具体的，基于上料模块构建上料组件模型；基于不可跳过加工 中心模块、可跳过加工中心模块构建加工组件模型；基于工件缓冲区模块、分 拣输送带模块构建存储组件模型；基于分拣辅助模块、工件串行化模块构建辅 助组件模型。对上述每一个模块的构建进行详细说明，如下：

首先，在本申请实施例中混合流水车间系统是一种离散事件系统，各个模 块在混合流水车间系统运行期间实际上是在多个状态间转换，转换条件是具体 的离散事件，因此可以根据状态和状态转换条件构建每一个模块，并通过有限 状态机对各模块的状态及状态转换条件进行描述。其中，状态是指组件的运行 状态(如空闲状态、上料中状态、输入工件状态等)，状态转换条件是指当满 足预设条件时，对模块的运行状态进行转换。例如上料模块的空闲状态到上料 中状态的状态转换条件为上料模块检测到工件上料。每个模块中包括模块状态 描述信息，模块接口的描述信息、模块参数定义信息、模块功能描述信息，具体各个模块的状态、接口、参数、功能描述信息如下表1所示。

表1

然后，基于构建好的模块构建其对应的组件，即如图2所示的上料组 件模型、加工组件模型、存储组件模型、辅助组件模型。

需要说明的是，上述模块间需要进行信息的交互，因此需要对每个模块的 接口进行定义，本申请实施例中的接口是直接暴露给用户的，基于面向对象思 想，定义信息交互的格式为Job类，即每个模块中的模块接口为信息交互的Job 类接口，该Job类接口可以是用户根据需求基于Job构建的，这样就可以通过 Job类接口传输Job类型的实体，类中包含工件编号和工件加工时间序列。

S103：根据上料组件模型、加工组件模型、存储组件模型、辅助组件模型 构建基础组件模型。

S104：根据基础组件模型构建基础模型库，并将基础模型库作为混合流水 车间的系统模型库。

将构建好的上料组件模型、加工组件模型、存储组件模型、辅助组件模型 进行组合，构建基础模型库，上述基础模型库即为混合流水车间的系统模型库。 如图3所示，为混合流水车间的系统模型库的示意图，上料组件模型包括上料 (即图2中的上料模块)；加工组件模型包括不可跳过加工中心(即图2中的 不可跳过加工中心模块)和可跳过加工中心(即图2中的可跳过加工中心模 块)；存储组件模型包括工件缓冲区(即图2的工件缓冲区模块)、分拣传送带 (即图2的分拣传送带模块)；辅助组件模型包括分拣辅助模块、工件串行化 模块。

需要说明的是，上述步骤S101中的层次化，即系统模型库结构要设计 合理、层次清晰、逻辑清楚。上述步骤S101中的可重用，即在使用系统模 型库建立的系统模型中，可以使用相同的模块进行构建，直接或仅通过调 整模块的参数便可用于不同的场景，也可以拖拽到其他系统模型中进行使 用；上述步骤S101中的可扩展，包含两层含义，一是模型库中的基础组件 模型支持二次开发，可直接对模型中已经存在的各模块进行细化和完善， 二是系统模型库结构可扩展，即在模型库搭建完成之后如果需要添加新的 模块时，可直接在模型库结构中自定义添加。

另外需要说明的是，在使用Modelica语言的仿真软件中，已经存在有 很多机械、液压、控制系统等其他专业领域的模型库，这些模型库可以与 本申请实施例中构建的系统模型库一起使用，做到在同一仿真模型下的不 同领域系统间的信息传递，将不同领域的系统关联起来。

从以上的描述中，可以看出，本申请实现了如下技术效果：

在本申请实施例中，通过分解混合流水车间系统，生成基础模型库架构， 并基于Modelica语言按照基础模型库架构依次构建上料组件模型、加工组件 模型、存储组件模型、辅助组件模型，并根据构建后的基础组件模型构建基础 模型库，将构建好的基础模型库作为混合流水车间的系统模型库，本申请中 的基础模型库中包括了所有实际在构建混合流水车间系统时可能用到的所 有的模块，并且是基于Modelica语言构建的专门用于进行构建混合流水车 间仿真系统的基础库。通过本申请实施例中构建的系统模型库，以及结合 使用Modelica语言的仿真软件中的大量基础库，可以适应多变的加工生产 环境，进而解决了现有技术中仿真模型无法适应多变的加工生产环境的技 术问题。

本申请实施例具有以下有益效果：

1、基于Modelica语言开发。能够使开发的模型库层次清楚、模型可重用、 可扩展，提高建模效率，针对不同车间布局可以快速进行建模与仿真验证；

2、该模型相比于数学模型，暴露给用户参数设置接口，方便用户操作， 用户可以对接口进行自定义设置，相比于数学模型更直观并更易于使用；

3、本申请实施例中构建的系统模型库包含允许工件跳过当前工序的可跳 过加工中心模块，以及不允许工件跳过当前工序的不可跳过加工中心模块的两 种模块，能更全面地模拟当下不同混合流水车间的现状。

进一步的，在执行步骤S103构建基础组件模型之后，执行步骤S104构 建基础模型库之前，为了测试基础组件模型的性能，方法还包括：采用理论验 证和调整基础组件模型中模型参数的方式，对基础组件模型中所有的模块进行 仿真验证，其中，模型参数为上料组件模型、加工组件模型、存储组件模型、 辅助组件模型的参数。若验证通过，则显示验证成功，并执行“根据基础组 件模型构建基础模型库”的步骤，将上料组件模型、加工组件模型、存储组 件模型、辅助组件模型进行集合，生成基础模型库；若验证失败，则显示验 证失败，用户可以根据验证结果调整上料组件模型、加工组件模型、存储组件 模型、辅助组件模型的参数，再次进行仿真验证，直到得到验证成功。通过 在建立系统模型库之前验证基础组件模型的方法，可以减少使用系统模型库在 进行实际混合流水车间系统的系统模型构建时出现错误的情况。

需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行 指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某 些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

根据本申请实施例，还提供了一种用于应用上述系统模型库的实际混合流 水车间系统模型构建方法，如图4所示，该方法包括：

S201：接收从系统模型库进行上料组件模型、加工组件模型、存储组件模 型、辅助组件模型的子模块的选择并添加到模型构建界面的第一指令；

实际混合流水车间系统是根据实际混合流水车间构建的系统，与上述图1 实施例中构建系统模型库时分解的混合流水车间系统不同，该实际混合流水 车间的系统模型可以是基于如图2所示的全部上料组件模型、加工组件模型、 存储组件模型、辅助组件模型的子模块(即上料模块、不可跳过加工中心模块、 可跳过加工中心模块、工件缓冲区模块、分拣输送带模块、分拣辅助模块、工 件串行化模块)建立的系统模型，也可以是基于如图2所示的部分上料组件 模型、加工组件模型、存储组件模型、辅助组件模型的子模块建立的系统模 型(如基于辅助组件模型中分拣辅助模块和存储组件模型中分拣传送带模 块建立的用于分拣的系统模型)。在建立实际混合流水车间系统模型之前， 需要先将实际混合流水车间构建的系统进行分解，得到系统框架，用户可以 根据系统框架，从构建好的系统模型库中选择系统框架中对应的上料组件模型、 加工组件模型、存储组件模型、辅助组件模型的子模块，可以按照搭积木的 方式，将上述模块拖拽或添加到模型构建界面。具体的，在用户在使用 Modelica语言的仿真软件界面中实施模块的选择、拖拽、添加后，会触发生 成对应的第一指令，因此该仿真软件后台可以接收到第一指令。

S202：根据第一指令和连线指令构建系统模型，其中，连线指令用于连接 添加到模型构建界面的模块。

根据第一指令，将上述上料组件模型、加工组件模型、存储组件模型、 辅助组件模型的子模块添加在使用Modelica语言的仿真软件模型构建界面 中后。用户可以通过连线的方式方便的将上述模块进行搭建。具体的实现 流程为：接收到用户对上述模块的连线操作后，会生成对应的连线指令， 然后再根据连线指令将添加到模型构建界面的模块进行连接。

实际混合流水车间以首尾相连的方式依次分布着加工各道工序的机器， 其中有至少一道工序存在多台并行机同时加工，对实际混合流水车间系统进 行分解，得到系统框架。示例的，实际混合流水车间系统框架如图5所示。 为了构建如图5所示系统框架的系统模型，用户可以在仿真软件的模型构 建界面中选择加工组件模型和存储组件模型的子模块，上述加工组件模型 和存储组件模型的子模块放置在系统模型库中，并通过上述步骤S201、 S202对系统模型进行构建，构建的系统模型具体为：12个加工中心(即不 可跳过加工中心模块或可跳过加工中心模块)，7个缓冲区(即工件缓冲区模 块)，图中3个并联的加工中心为一组加工工序，每道加工工序前的缓冲区(即 工件缓冲区模块)用于存储待加工零件。然后将上述多个模块通过简单的连 接便可以构建系统模型。可以看到，通过本申请实施例中提供的构建系统 模型的方法，可以使用多个相同的子模块(如图5中的7个相同的缓冲站 模块等)，实现系统模型库的重用性。

各工件加工工艺路线大致相同，都是从首个加工中心依次加工直到最 后一个加工中心，但是在实际加工时，某些工件可能不需要经历某道工序 的加工，现有技术中需要根据不同的加工工序建立不同的模型，但在本申 请实施例中构建的系统模型可以在同一个模型中实现根据不同的加工工序 生产工件的效果。示例的，混合流水车间中包括4个加工工件、以及5条 加工工艺路线，混合流水车间中各工件可能的加工工艺路线如图6所示，具体为：工件1的加工工艺路线为1-3-4-5，工件1的工序2为可跳过加工 工序；工件2的加工工艺路线为1-2-3-5，工件2的工序4为可跳过加工工 序；工件3的加工工艺路线为1-3-5，工件3的工序2、4为可跳过加工工 序；工件4的加工工艺路线为1-2-3-4-5，工件4不存在可跳过加工工序。

进一步的，根据第一指令和连线指令构建系统模型之后，就可以对系 统模型进行仿真验证，具体为：根据预设工况条件，对系统模型中的模型 参数进行设置，预设工况条件指的是混合流水车间在实际生产中的条件， 模型参数可以包括上料组件模型、加工组件模型、存储组件模型、辅助组件 模型中的参数，具体是各工件工艺路线及其在各道工序上的加工时间、以 及工件加工序列；将设置参数后的系统模型进行仿真验证，确认系统模型 运行结果是否达到预设结果，优选的，在本申请实施例中的预设结果主要 是考察给定工件序列下总完工时间是否满足要求。若能达到预设结果，则 显示满足预设结果，那么用户就可以根据上述模型参数进行实际的生产； 若不能达到预设结果，则显示不满足预设结果，那么用户就需要调整模型 参数，继续进行仿真验证以达到预设结果。

从以上的描述中，可以看出，本申请实现了如下技术效果：

基于Modelica语言开发的模型库由于可重用性强和便于扩展，且基于其 构建的系统模型库对离散事件系统有强大的精确描述能力，使得工程技术人员 不必要花费大量精力在数学模型的构建上，在Modelica模型中更改参数并对 模块进行简单的组合就能构建符合实际情况的实际混合流水车间系统，为本领 域技术人员提供了高效便捷的辅助设计手段。因此基于本发明可以从不同角度 对混合流水车间进行仿真研究，在实际车间布局前提供支持，从而节约成本。

另外需要说明的是，现有技术在对实际混合流水车间进行系统仿真时，通 常在基于Modelica语言的仿真软件上使用连续模型来进行仿真。但是使用连 续模型进行建模时，不仅建模时间长，得到仿真结果的时间也很长，尤其是在 对单一系统(例如用于存储工件的系统)进行仿真验证时，不仅需要对整个 混合流水车间系统进行建模，还需要等待整个流水车间的仿真系统完整运行一 遍才能得到结果。而本申请实施例提供了一种基于离散系统进行建模仿真的系 统模型库，可以帮助仿真平台的建模范围拓展到离散和连续系统相结合， 便于本领域技术人员通过选择系统模型库中的模块来对系统进行建模，不仅建模时间短，得到仿真结果的时间也短。

根据本申请实施例，还提供了一种应用上述基于Modelica的混合流水车 间系统模型库构建方法的装置，如图7所示，该基于Modelica的混合流水车 间系统模型库构建装置30包括：

模型库架构确定单元301，用于将混合流水车间系统进行分解，得到基础 模型库架构；

组件模型构建单元302，用于基于Modelica语言并根据基础模型库架构， 构建上料组件模型、加工组件模型、存储组件模型、辅助组件模型；

基础模型构建单元303，用于根据上料组件模型、加工组件模型、存储组 件模型、辅助组件模型构建基础组件模型；

模型库构建单元304，用于根据基础组件模型构建基础模型库，并将基础 模型库作为混合流水车间的系统模型库。

进一步的，组件模型构建单元302还包括：

模块构建子单元，用于根据状态和状态转换条件构建上料模块、不可跳过 加工中心模块、可跳过加工中心模块、工件缓冲区模块、分拣输送带模块、分 拣辅助模块、工件串行化模块，其中，每一个模块包括模块状态描述信息，模 块接口的描述信息、模块参数定义信息、模块功能描述信息；

模型构建子单元，用于基于上料模块构建上料组件模型；基于不可跳过加 工中心模块、可跳过加工中心模块构建加工组件模型；基于工件缓冲区模块、 分拣输送带模块构建存储组件模型；基于分拣辅助模块、工件串行化模块构建 辅助组件模型。

进一步的，模块接口为信息交互的Job类接口，Job类中包含工件编号 和工件加工时间序列。

进一步的，装置30还包括：

基础模型验证单元，用于采用理论验证和调整基础组件模型中模型参 数的方式，对基础组件模型进行仿真验证，其中，模型参数为上料组件模 型、加工组件模型、存储组件模型、辅助组件模型中的模型参数。

具体的，本实施例中各模块的实现可以参考方法实施例中的相关实现，不 再赘述。

从以上的描述中，可以看出，本申请实现了如下技术效果：

在本申请实施例中，通过分解混合流水车间系统，生成基础模型库架构， 并基于Modelica语言按照基础模型库架构依次构建上料组件模型、加工组件 模型、存储组件模型、辅助组件模型，并根据构建后的基础组件模型构建基础 模型库，将构建好的基础模型库作为混合流水车间的系统模型库，本申请中 的基础模型库中包括了所有实际在构建混合流水车间系统时可能用到的所 有的模块，并且是基于Modelica语言构建的专门用于进行构建混合流水车 间仿真系统的基础库。通过本申请实施例中构建的系统模型库，以及结合 使用Modelica语言的仿真软件中的大量基础库，可以适应多变的加工生产 环境，进而解决了现有技术中仿真模型无法适应多变的加工生产环境的技 术问题。

根据本申请实施例，还提供了一种用于应用上述系统模型库的实际混合流 水车间系统模型构建方法的装置40，如图8所示，该实际混合流水车间系统 模型构建装置40包括：

指令接收单元401，用于接收从系统模型库进行上料组件模型、加工 组件模型、存储组件模型、辅助组件模型的子模块的选择并添加到模型构 建界面的第一指令；

系统模型构建单元402，用于根据第一指令和连线指令构建系统模型， 其中，连线指令用于连接添加到模型构建界面的模块。

进一步的，装置40还包括：

模型参数设置单元，用于根据预设工况条件，对系统模型中的模型参 数进行设置，模型参数包括上料组件模型、加工组件模型、存储组件模型、 辅助组件模型中的参数；

系统模型仿真单元，用于将设置参数后的系统模型进行仿真验证，确 认系统模型运行结果是否达到预设结果。

进一步的，装置40还包括：

自定义模型生成单元，用于接收自定义模型的生成指令，并根据生成指令 中包含的组件模块集合生成自定义模型，其中，组件模块包括上料模块、不可 跳过加工中心模块、可跳过加工中心模块、工件缓冲区模块、分拣输送带模块、 分拣辅助模块、工件串行化模块。

具体的，本实施例中各模块的实现可以参考方法实施例中的相关实现，不 再赘述。

本发明实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程 序，该计算机程序被处理器执行时实现基于Modelica的混合流水车间系统模 型库构建方法和/或实际混合流水车间系统模型构建方法的步骤。例如包括： 将混合流水车间系统进行分解，得到基础模型库架构；基于Modelica语言 并根据基础模型库架构，构建上料组件模型、加工组件模型、存储组件模 型、辅助组件模型；根据上料组件模型、加工组件模型、存储组件模型、 辅助组件模型构建基础组件模型；根据基础组件模型构建基础模型库，并 将基础模型库作为混合流水车间的系统模型库。

图4为本发明实施例提供的电子设备框图，如图4所示，该设备包括：处 理器501、存储器502和总线503；

其中，处理器501及存储器502分别通过总线503完成相互间的通信；处 理器501用于调用存储器502中的程序指令，以执行上述实施例所提供的基于 Modelica的混合流水车间系统模型库构建方法和/或实际混合流水车间系统模 型构建方法的步骤，例如包括：将混合流水车间系统进行分解，得到基础模 型库架构；基于Modelica语言并根据基础模型库架构，构建上料组件模型、 加工组件模型、存储组件模型、辅助组件模型；根据上料组件模型、加工 组件模型、存储组件模型、辅助组件模型构建基础组件模型；根据基础组 件模型构建基础模型库，并将基础模型库作为混合流水车间的系统模型库。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本申请的各模块或各步骤可以 用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多 个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码 来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们 分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集 成电路模块来实现。这样，本申请不限制于任何特定的硬件和软件结合。

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

Claims (10)

1.一种基于Modelica的混合流水车间系统模型库构建方法，其特征在于，包括：

将混合流水车间系统进行分解，得到基础模型库架构；

基于Modelica语言并根据所述基础模型库架构，构建上料组件模型、加工组件模型、存储组件模型、辅助组件模型；

根据所述上料组件模型、所述加工组件模型、所述存储组件模型、所述辅助组件模型构建基础组件模型；

根据所述基础组件模型构建基础模型库，并将所述基础模型库作为混合流水车间的系统模型库。

2.根据权利要求1所述的基于Modelica的混合流水车间系统模型库构建方法，其特征在于，所述方法还包括：

根据状态和状态转换条件构建上料模块、不可跳过加工中心模块、可跳过加工中心模块、工件缓冲区模块、分拣输送带模块、分拣辅助模块、工件串行化模块，其中，每一个模块包括模块状态描述信息，模块接口的描述信息、模块参数定义信息、模块功能描述信息；

基于上料模块构建上料组件模型；基于不可跳过加工中心模块、可跳过加工中心模块构建加工组件模型；基于工件缓冲区模块、分拣输送带模块构建存储组件模型；基于分拣辅助模块、工件串行化模块构建辅助组件模型。

3.根据权利要求2所述的基于Modelica的混合流水车间系统模型库构建方法，其特征在于，所述模块接口为信息交互的Job类接口，所述类中包含工件编号和工件加工时间序列。

4.根据权利要求1所述的基于Modelica的混合流水车间系统模型库构建方法，其特征在于，在所述根据所述基础组件模型构建基础模型库之前，所述方法还包括：

采用理论验证和调整基础组件模型中模型参数的方式，对所述基础组件模型进行仿真验证，其中，所述模型参数为上料组件模型、加工组件模型、存储组件模型、辅助组件模型中的模型参数。

5.一种应用权利要求1-4中任意一项所述的系统模型库的实际混合流水车间系统模型构建方法，其特征在于，包括：

接收从系统模型库进行上料组件模型、加工组件模型、存储组件模型、辅助组件模型的子模块的选择并添加到模型构建界面的第一指令；

根据第一指令和连线指令构建系统模型，其中，所述连线指令用于连接添加到模型构建界面的模块。

6.根据权利要求5所述的实际混合流水车间系统模型构建方法，其特征在于，在所述根据第一指令和连线指令构建系统模型之后，所述方法还包括：

根据预设工况条件，对系统模型中的模型参数进行设置，所述模型参数包括上料组件模型、加工组件模型、存储组件模型、辅助组件模型中的参数；

将设置参数后的系统模型进行仿真验证，确认系统模型运行结果是否达到预设结果。

7.一种基于Modelica的混合流水车间系统模型库构建装置，其特征在于，包括：

模型库架构确定单元，用于将混合流水车间系统进行分解，得到基础模型库架构；

组件模型构建单元，用于基于Modelica语言并根据所述基础模型库架构，构建上料组件模型、加工组件模型、存储组件模型、辅助组件模型；

基础模型构建单元，用于根据所述上料组件模型、所述加工组件模型、所述存储组件模型、所述辅助组件模型构建基础组件模型；

模型库构建单元，用于根据所述基础组件模型构建基础模型库，并将所述基础模型库作为混合流水车间的系统模型库。

8.一种应用权利要求1-4中任意一项所述的系统模型库的实际混合流水车间系统模型构建装置，其特征在于，包括：

指令接收单元，接收从系统模型库进行上料组件模型、加工组件模型、存储组件模型、辅助组件模型的子模块的选择并添加到模型构建界面的第一指令；

系统模型构建单元，根据第一指令和连线指令构建系统模型，其中，所述连线指令用于连接添加到模型构建界面的模块。

9.一种非暂态计算机可读存储介质，其特征在于，所述非暂态计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行权利要求1-4中任一项所述的基于Modelica的混合流水车间系统模型库构建方法和/或权利要求5或6中所述的实际混合流水车间系统模型构建方法。

10.一种电子设备，其特征在于，包括：至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器执行权利要求1-4中任一项所述的基于Modelica的混合流水车间系统模型库构建方法和/或权利要求5或6中所述的实际混合流水车间系统模型构建方法。

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