JP7037204B2 - Smart factory monitoring methods and systems - Google Patents

Smart factory monitoring methods and systems Download PDF

Info

Publication number
JP7037204B2
JP7037204B2 JP2019552526A JP2019552526A JP7037204B2 JP 7037204 B2 JP7037204 B2 JP 7037204B2 JP 2019552526 A JP2019552526 A JP 2019552526A JP 2019552526 A JP2019552526 A JP 2019552526A JP 7037204 B2 JP7037204 B2 JP 7037204B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
factory
model
data
equipment
real
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.)
Active
Application number
JP2019552526A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2020515958A (en
Inventor
強 劉
浩 張
新 陳
貴祥 林
定 張
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Guangdong University of Technology
Original Assignee
Guangdong University of Technology
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Guangdong University of Technology filed Critical Guangdong University of Technology
Publication of JP2020515958A publication Critical patent/JP2020515958A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7037204B2 publication Critical patent/JP7037204B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00Programme-control systems
    • G05B19/02Programme-control systems electric
    • G05B19/04Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
    • G05B19/05Programmable logic controllers, e.g. simulating logic interconnections of signals according to ladder diagrams or function charts
    • G05B19/056Programming the PLC
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00Program-control systems
    • G05B2219/10Plc systems
    • G05B2219/13Plc programming
    • G05B2219/13185Software function module for simulation
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00Program-control systems
    • G05B2219/30Nc systems
    • G05B2219/31From computer integrated manufacturing till monitoring
    • G05B2219/31372Mes manufacturing execution system
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P90/00Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
    • Y02P90/02Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]

Description

本発明は工業自動化技術の分野に関し、特に、スマート工場の透明なモニタリング方法及びシステムに関する。 The present invention relates to the field of industrial automation technology, in particular to transparent monitoring methods and systems of smart factories.

リアルタイムモニタリングはスマート製造工場の必須要件の一つである。 Real-time monitoring is one of the essential requirements of smart manufacturing plants.

次世代のスマート工場は、高度なダイナミズム、適応性とランダム性等の特徴を備え、スマート工場のモニタリングに対して、データモニタリングからデータとモデル混合の3D可視化モニタリングへ、平面モニタリングから3D多視点モニタリングへの発展の差し迫ったニーズが存在する。
従来のビデオモニタリング方法は、2Dモニタリングを主とし、工場の全景に対する微細なモニタリングを行うことはできない。
Next-generation smart factories have features such as advanced dynamism, adaptability and randomness, and for smart factory monitoring, from data monitoring to 3D visualization monitoring of data and model mixing, from planar monitoring to 3D multi-viewpoint monitoring. There is an urgent need for development into.
The conventional video monitoring method mainly uses 2D monitoring, and cannot perform fine monitoring of the entire view of the factory.

しかも、データ駆動の3D可視化モニタリングプラットフォームとツールを欠き、設備動作過程、製品移動過程に対するモニタリングがないため、ライン全体の作業過程における動作、データ、情報等に対するリアルタイムで透明なモニタリングを行うことができない。 Moreover, lacking a data-driven 3D visualization monitoring platform and tools, and lacking monitoring of equipment operation processes and product movement processes, it is not possible to perform real-time transparent monitoring of operations, data, information, etc. in the work process of the entire line. ..

従来技術の欠点は、以下の通りである。
カメラの視覚的モニタリングを主とし、平面2Dモニタリングに属するため、ライン全体に対して多視点モニタリングが行えず、ライン全体の細部に対してクロス粒度モニタリングを行うことができない。
The drawbacks of the prior art are as follows.
Since the main focus is on visual monitoring of the camera and it belongs to planar 2D monitoring, multi-viewpoint monitoring cannot be performed on the entire line, and cross-grain size monitoring cannot be performed on the details of the entire line.

データ情報モニタリングを主とし、データ駆動の3D可視化モデル運動とデータのモニタリングプラットフォームとツールを欠いている。
シミュレーションの形式を主とし、設備動作過程、製品移動過程に対するリアルタイムモニタリングがないため、ライン全体の作業過程をモニタリングできない。
It focuses on data information monitoring and lacks data-driven 3D visualization model movements and data monitoring platforms and tools.
Since there is no real-time monitoring of equipment operation process and product movement process, mainly in simulation format, it is not possible to monitor the work process of the entire line.

前記先行技術には、ライン全体に対して多視点モニタリングが行えず、ライン全体の細部に対してクロス粒度モニタリングを行うことができず、データ情報モニタリングを主としデータ駆動の3D可視化モデル運動とデータのモニタリングプラットフォームとツールを欠いており、シミュレーションの形式を主とし設備動作過程、製品移動過程に対するリアルタイムモニタリングがないため、ライン全体の作業過程をモニタリングできないという欠点がある。 In the above-mentioned prior art, multi-viewpoint monitoring cannot be performed for the entire line, cross-grain size monitoring cannot be performed for the details of the entire line, and data-driven 3D visualization model motion and data are mainly used for data information monitoring. There is a drawback that it is not possible to monitor the work process of the entire line because it lacks the monitoring platform and tools of, and there is no real-time monitoring of the equipment operation process and product movement process, mainly in the form of simulation.

本発明によるスマート工場モニタリング方法及びシステム3D可視化モジュールと透明なモニタリングプラットフォームに基づき、センサーデータを利用して、工場の各種設備のリアルタイム運転情報と状態に対して、追跡と3D可視化表現を行い、同時にリアルタイムコマンドデータと統計データを融合し、可視化表現を行い、物理的ライン全体の実行過程を、リアルタイム3D可視化表示及び関連実行性能データ動的表示を行う。 Based on the smart factory monitoring method and system 3D visualization module and transparent monitoring platform according to the present invention, using sensor data, tracking and 3D visualization representation of real-time operation information and status of various equipment in the factory are performed at the same time. Real-time command data and statistical data are fused and visualized, and the execution process of the entire physical line is displayed in real-time 3D visualization and related execution performance data dynamically.

現場情報をリアルタイムでモデルとシステムにフィードバックすることで、ライン全体とその3Dデジタルツインモデルの作業同期を実現し、これによりライン全体に対して全景で、クロス粒度リアルタイムモニタリングを行うスマート工場の透明なモニタリング方法及びシステムに関する。 By feeding back on-site information to the model and system in real time, work synchronization between the entire line and its 3D digital twin model is realized, which enables a transparent view of the entire line and cross-grain size real-time monitoring in a smart factory. Regarding monitoring methods and systems.

本発明によるスマート工場の透明なモニタリング方法は、以下のステップを含む。
ステップA:スマート工場の透明なモニタリングプラットフォームを構築し、それは以下を含む。
The transparent monitoring method of a smart factory according to the present invention includes the following steps.
Step A: Build a transparent monitoring platform for smart factories, including:

ステップA1:仮想モデルと物理的相互接続メカニズムを構築し、データ駆動の3D近物理的シミュレーションモニタリングプラットフォームをスマート工場モニタリングの3D可視化インターフェースとし、3D近物理的シミュレーションモニタリングプラットフォームに基づき、デジタルツイン技術を運用し、生産データのダウンコマンドチャンネルと現場生産データのアップ情報チャンネルを構築し、産業用イーサネットと仮想コントロールネットワークにより、ソフトウェアPLCとハードウェアPLCの通信メカニズム及びソフト/ハードウェアPLC非同期サイクル同期化保証メカニズムを構築し、上位MESモジュール及び下層制御ネットワークとの通信と統合を実現し、工場現場と等価なスマート工場の透明なモニタリングプラットフォームを構築する。 Step A1: Build a virtual model and physical interconnection mechanism, use a data-driven 3D near-physical simulation monitoring platform as a 3D visualization interface for smart factory monitoring, and operate digital twin technology based on the 3D near-physical simulation monitoring platform. Then, a down command channel for production data and an update channel for on-site production data are constructed, and a communication mechanism between software PLC and hardware PLC and a software / hardware PLC asynchronous cycle synchronization guarantee mechanism are provided by industrial Ethernet and virtual control network. To build a transparent monitoring platform for smart factories equivalent to the factory site by realizing communication and integration with the upper MES module and lower control network.

ステップA2:工場の静的モデリングはデータ駆動の3D近物理的シミュレーションモニタリングプラットフォームを利用し、工場生産設備及びそのレイアウト状況を結合し、工場設備の3Dモデリング可動部材と非可動部材に対する分類モデリングを完了し、3D可視化プラットフォーム上で、ライン全体の仮想アセンブリを行う。 Step A2: Factory static modeling uses a data-driven 3D near-physical simulation monitoring platform to combine factory production equipment and its layout status, and complete 3D modeling of factory equipment classification modeling for movable and non-movable members. Then, on the 3D visualization platform, perform virtual assembly of the entire line.

ステップA3:工場の動的モデリングはデータ駆動の3D近物理的シミュレーションモニタリングプラットフォームを利用し、工場設備動作と工場物流状況を結合し、専用機設備と中間設備動作計画を完了し、製品物流と運動計画を完了し、運動と動作コントロールスクリプトを編制し、工場のオフライン模擬運転を実現する。 Step A3: Factory dynamic modeling uses data-driven 3D near-physical simulation monitoring platform to combine factory equipment operation and factory logistics status, complete dedicated machine equipment and intermediate equipment operation plan, product logistics and movement. Complete the plan, organize the exercise and motion control scripts, and realize the offline simulated operation of the factory.

ステップA4:モデルと設備の統合:仮想モデルと物理的相互接続メカニズムに基づき、工場設備モデルとその物理的動作同期を完了し、単一機実物とデジタル化ライン全体上で対応する単一機デジタル化モデルの動作同期を実現する。該工場設備モデルは、静的モデルと動的モデルを含む。 Step A4: Model and Equipment Integration: Based on the virtual model and physical interconnection mechanism, complete the factory equipment model and its physical operation synchronization, single machine real and single machine digital corresponding on the whole digitization line. Achieves operation synchronization of the model. The factory equipment model includes a static model and a dynamic model.

ステップB:スマート工場の透明なモニタリング方法を実現し、それは以下を含む。
ステップB1:スマート工場3Dシミュレーションを具体的に実施する。
ステップB2:仮想モデルと物理的モデルを関連させる。
ステップB3:コマンドを発し、データを収集し、フィードバックする。
ステップB4:データを可視化し表示する。
Step B: Realize a transparent monitoring method for smart factories, including:
Step B1: Concretely carry out a smart factory 3D simulation.
Step B2: Associate the virtual model with the physical model.
Step B3: Issue a command, collect data, and give feedback.
Step B4: Visualize and display the data.

本発明は、3D可視化モジュールと透明なモニタリングプラットフォームに基づき、センサーデータを利用し、工場の各種設備のリアルタイム運転情報と状態に対して、追跡と3D可視化表現を行い、同時にリアルタイムコマンドデータと統計データを融合し、可視化表現を行い、物理的ライン全体の実行過程を、リアルタイム3D可視化表示及び関連実行性能データ動的表示を行う。 Based on the 3D visualization module and transparent monitoring platform, the present invention uses sensor data to track and represent real-time operation information and status of various equipment in the factory, and at the same time, real-time command data and statistical data. Is fused, a visualization expression is performed, and the execution process of the entire physical line is displayed in real-time 3D visualization and related execution performance data dynamic display.

現場情報をリアルタイムでモデルとシステムにフィードバックすることで、ライン全体とその3Dデジタルツインモデルの作業同期を実現し、これによりライン全体に対して全景で、クロス粒度リアルタイムモニタリングを行う。 By feeding back the site information to the model and system in real time, the work synchronization of the entire line and its 3D digital twin model is realized, which enables cross-grain size real-time monitoring of the entire line.

さらに、ステップB1におけるスマート工場3Dシミュレーションの具体的な実施の過程は、以下を含む。 Further, the specific process of implementing the smart factory 3D simulation in step B1 includes the following.

ステップB11:準備段階を開始し、工場サイト計画、製品外観性能、加工プロセスフロー、計画生産量、原材料投入量等に対して、詳細な調査研究を行い、生産ラインのレイアウトと具体的な単一機設備の設置及び関連資源の配置を結合し、最適化されたシミュレーションスマート工場レイアウトソリューションを設計する。 Step B11: Start the preparatory stage, conduct detailed research on factory site planning, product appearance performance, processing process flow, planned production volume, raw material input volume, etc., and perform detailed research on the layout of the production line and a concrete single. Combine the installation of equipment and related resources to design an optimized simulation smart factory layout solution.

ステップB12:3Dモデリングソフトウェアを利用し、単一機設備、中間設備に対して、3Dモデリングを完了し、3Dモデルを、シミュレーションソフトウェアに導入し、ステップB11における場所生産能力等のレイアウト計画を結合し、シミュレーションソフトウェアにおいて、対応する設備3Dモデルに対して1対1で対応する、嵌合接続を行い、3D仮想スマート工場生産ラインレイアウトを実現する。 Step B12: Using 3D modeling software, complete 3D modeling for single machine equipment and intermediate equipment, introduce the 3D model into simulation software, and combine layout plans such as location production capacity in step B11. , In the simulation software, a mating connection is performed with a one-to-one correspondence to the corresponding equipment 3D model, and a 3D virtual smart factory production line layout is realized.

ステップB13:シミュレーションソフトウェアにおいて、設備3Dモデルに対して、動作の動的設計の運動方式の性能計画を行い、シミュレーションソフトウェアにおいて、設備3Dモデルに対して、スクリプト編制を行い、ステップB12における設備3Dモデル動作と運動を実現し、センサーのコントロール、制御ロジックの設計、工場生産情報等のデータ収集等を利用し、3D仮想生産ラインに対する仮想デジタル化制御を完了する。 Step B13: In the simulation software, the performance plan of the motion method of the dynamic design of the operation is performed for the equipment 3D model, the script is organized for the equipment 3D model in the simulation software, and the equipment 3D model in step B12. It realizes motion and motion, and completes virtual digitization control for 3D virtual production lines by using sensor control, control logic design, data collection such as factory production information, and so on.

ステップB14:スタンドアロン機器3Dモデル或いはライン全体をサブモジュールに合理的に分割して区分し、デジタル化を行い、これにより仮想ライン全体のデジタル化モデルを構築し、MESモジュールを実行エンジンとし、設備3Dデジタル化モデルを対象とし、特定機能アルゴリズムを書き、このアルゴリズムをMESモジュールのコアとし、仮想生産ライン全体を最適化調整し、生産コマンドのダウンロードと工場情報のアップロードは、実行エンジンとシミュレーションソフトウェア間でデータインタラクションを実現する必要がある。 Step B14: Stand-alone device 3D model or the entire line is rationally divided into submodules and digitized, thereby constructing a digitization model of the entire virtual line, using the MES module as the execution engine, and equipment 3D. Targeting the digitization model, write a specific function algorithm, make this algorithm the core of the MES module, optimize and adjust the entire virtual production line, download production commands and upload factory information between the execution engine and simulation software. It is necessary to realize data interaction.

ステップB15:工場現場リアルタイムデータに対して、相応のデータレポートを分類制作し、これによりデータはモニタリングステーションにおいて3D可視化して示される。 Step B15: A corresponding data report is classified and produced for the factory site real-time data, whereby the data is shown in 3D visualization at the monitoring station.

さらに、ステップB2における仮想モデルと物理的モデルの関連は、以下を含む。 Further, the relationship between the virtual model and the physical model in step B2 includes the following.

上述のスマート工場の透明なモニタリングプラットフォームを運用し、PLCと仮想ネットワークを架け橋とし、3Dシミュレーション、設備モデルと物理的PLCの間の通信チャンネルを構築し、データ、コマンドと情報の相互接続を実現し、ステップA4に基づいて、デジタルツイン技術を運用し、オンラインセンサーデータ、物理的モデルフィードバックの現場リアルタイムデータを利用し、シミュレーションモデルを駆動し、製品移動状況をシミュレーションすることにより、仮想工場とリアル工場の間のインタラクティブな動きと同期を実現し、リアル設備と、モニタリングプラットフォームにマッピングされた対応モデルを、1対1でマッピングする。 Operate the transparent monitoring platform of the above-mentioned smart factory, bridge PLC and virtual network, build communication channel between 3D simulation, equipment model and physical PLC, and realize interconnection of data, command and information. , Virtual factory and real factory by operating digital twin technology, using online sensor data, on-site real-time data of physical model feedback, driving simulation model, and simulating product movement status based on step A4. It realizes interactive movement and synchronization between, and maps the real equipment and the corresponding model mapped to the monitoring platform on a one-to-one basis.

さらに、ステップB3におけるコマンドダウンロードとデータ収集フィードバックは、以下を含む。 In addition, the command download and data collection feedback in step B3 includes:

スマート工場の透明なモニタリングプラットフォームの構築完了とデータ同期通信構築に基づいて、コマンドの指示と現場リアルタイムデータの収集とフィードバックを実現し、スマート工場の透明なモニタリングプラットフォーム工場の各種設備のリアルタイム運転情報と状態に対して、追跡を行い、一方では、MESモジュールを介して、生産コマンドを各ユニット管理モジュールに発送し、各ユニット管理モジュールは、生産コマンドを受け取った後、機器コマンドに変換し、さらにバス(bus)制御ネットワークモジュール同期を経て底層PLCに送信し、ソフト/ハードウェアPLCを介して、シミュレーションプラットフォームと現場設備運動を駆動する。 Based on the completion of construction of the transparent monitoring platform of the smart factory and the construction of data synchronization communication, command instructions and real-time data collection and feedback at the site are realized, and the transparent monitoring platform of the smart factory and real-time operation information of various facilities of the factory Tracking the status, on the other hand, sending production commands to each unit management module via the MES module, each unit management module receives the production command, converts it to equipment command, and then bus. (Bus) Control network module Sends to the bottom PLC through synchronization and drives the simulation platform and field equipment movements via the software / hardware PLC.

一方、物理的モデルの現場情報及び運動状態は、センサー収集のリアルタイムデータを介して、バス(bus)制御ネットワークをSCADAモジュールにアップロードし、各リンクの状態とデータをMESモジュールにフィードバックし、これにより閉ループ(Closed loop)を形成する。
SCADAモジュールは工場データを収集し、MESモジュールにアップロードする。
On the other hand, for the field information and motion state of the physical model, the bus control network is uploaded to the SCADA module via the real-time data collected by the sensor, and the state and data of each link are fed back to the MES module. It forms a closed loop.
The SCADA module collects factory data and uploads it to the MES module.

ここで、工場データは設備運転状態、生産工程、製品加工工程、故障情報を含む。 Here, the factory data includes equipment operation status, production process, product processing process, and failure information.

さらに、ステップB4におけるデータの可視化表示は、以下を含む。 Further, the visualization display of the data in step B4 includes:

現場リアルタイムデータを、3Dシミュレーションソフトウェアに送信し、ソフトウェア内でデータを処理し、工場運転情報と生産データに対してレポートを統計作成し、工場生産状况、設備故障状况、製品加工状况等のリアルタイムデータの3D可視化表現を実現し、これによりスマート工場の全ビュー、クロス粒度、透明なモニタリングと管理を実現する。 On-site real-time data is sent to 3D simulation software, data is processed in the software, reports are created statistically for factory operation information and production data, and real-time data such as factory production status, equipment failure status, product processing status, etc. 3D visualization representation of, which provides full view, cross-grain size, transparent monitoring and management of smart factories.

スマート工場の透明なモニタリングシステムは、以下を含む。 A transparent monitoring system for smart factories includes:

MESモジュールは、生産コマンドを各ユニット管理モジュールに発送し、ユニット管理モジュールは、生産コマンドを受け取った後、機器コマンドに変換し、さらにバス(bus)制御ネットワークモジュール同期を経て底層PLCに送信し、ソフトウェアPLCとハードウェアPLCを介して、シミュレーションプラットフォームと現場設備運動を駆動し、SCADAモジュールは工場データを収集し、MESモジュールにアップロードする。 The MES module sends the production command to each unit management module, and after receiving the production command, the unit management module converts it into a device command, and further sends it to the bottom layer PLC via the bus control network module synchronization. Driving simulation platforms and field equipment movements via software PLC and hardware PLC, the SCADA module collects factory data and uploads it to the MES module.

ここで、工場データは設備運転状態、生産工程、製品加工工程、故障情報を含む。 Here, the factory data includes equipment operation status, production process, product processing process, and failure information.

バス(bus)制御ネットワークモジュールは、スマート工場の透明なモニタリングシステム内で構築される通信ネットワークである。 A bus control network module is a communication network built within a transparent monitoring system in a smart factory.

本発明は、上述の内容に基づき、スマート工場モニタリング方法及びシステムを提供し、3D可視化モジュールと透明なモニタリングプラットフォームに基づき、センサーデータを利用し、工場の各種設備のリアルタイム運転情報と状態に対して、追跡と3D可視化表現を行い、同時にリアルタイムコマンドデータと統計データを融合し、可視化表現を行い、物理的ライン全体の実行過程を、リアルタイム3D可視化表示及び関連実行性能データ動的表示を行う。 The present invention provides a smart factory monitoring method and system based on the above contents, and uses sensor data based on a 3D visualization module and a transparent monitoring platform for real-time operation information and status of various equipment in the factory. , Tracking and 3D visualization representation, at the same time fuse real-time command data and statistical data, perform visualization representation, and perform real-time 3D visualization display and related execution performance data dynamic display of the execution process of the entire physical line.

現場情報をリアルタイムでモデルとシステムにフィードバックすることで、ライン全体とその3Dデジタルツインモデルの作業同期を実現し、これによりライン全体に対して全景で、クロス粒度リアルタイムモニタリングを行う。 By feeding back the site information to the model and system in real time, the work synchronization of the entire line and its 3D digital twin model is realized, which enables cross-grain size real-time monitoring of the entire line.

本発明の実施形態のスマート工場の透明なモニタリングプラットフォームの通信模式図である。It is a communication schematic diagram of the transparent monitoring platform of the smart factory of the embodiment of this invention. 本発明の実施形態のスマート工場の透明なモニタリングシステムの構造図であり、位置関係により、構造図を図2と図3に分けた。図3は図2の続きである。It is a structural diagram of the transparent monitoring system of the smart factory of the embodiment of the present invention, and the structural diagram is divided into FIGS. 2 and 3 according to the positional relationship. FIG. 3 is a continuation of FIG. 本発明の実施形態のシミュレーションモデルと物理的モデル同期の模式図である。It is a schematic diagram of the simulation model and the physical model synchronization of the embodiment of this invention. 本発明の実施形態のスマート工場の透明なモニタリングプラットフォームの構造図である。It is a structural drawing of the transparent monitoring platform of the smart factory of embodiment of this invention.

(実施形態)
以下、図を参照して、具体的実施方式により本発明の技術解決案を説明する。
本発明は以下の前提に立っている。
(Embodiment)
Hereinafter, the technical solution of the present invention will be described by a specific implementation method with reference to the drawings.
The present invention is based on the following premise.

3Dデジタル化設計が可能なプラットフォームと対応する3D可視化エンジンを備え、内部にデータ処理機能を備え、単一機設備の仮想設備を実行でき、スクリプトを介して、設備の動作或いは製品の運動を制御でき、ソフトウェアPLC機能を備える。 Equipped with a platform capable of 3D digitization design and a corresponding 3D visualization engine, with internal data processing function, can execute virtual equipment of a single machine equipment, and control the operation of equipment or movement of products via scripts. It has a software PLC function.

デジタルツイン:物理モデル、センサー更新、運転履歴等データを十分に利用し、複合分野、マルチ物理量、マルチスケール、多重確率のシミュレーション過程を統合し、仮想空間にマッピングし、これにより対応する実体設備のすべてのライフサイクル過程を反映する。
”デジタルミラー”或いは“デジタルマッピング”とも別称される。
Digital twin: Fully utilize data such as physical models, sensor updates, and operation history, integrate simulation processes of complex fields, multi-physical quantities, multi-scale, and multiple probabilities, map them to virtual space, and thereby support physical equipment. Reflects all life cycle processes.
Also known as "digital mirror" or "digital mapping".

スマート工場の透明なモニタリング方法は、以下のステップを含む。
ステップA:スマート工場の透明なモニタリングプラットフォームを構築し、それは以下を含む。
A transparent monitoring method for smart factories involves the following steps:
Step A: Build a transparent monitoring platform for smart factories, including:

ステップA1:仮想モデルと物理的相互接続メカニズムを構築し、データ駆動の3D近物理的シミュレーションモニタリングプラットフォームをスマート工場モニタリングの3D可視化インターフェースとし、該シミュレーションモニタリングプラットフォームに基づき、デジタルツイン技術を運用し、生産データのダウンコマンドチャンネルと現場生産データのアップ情報チャンネルを構築し、産業用イーサネットと仮想コントロールネットワークにより、ソフトウェアPLCとハードウェアPLCの通信メカニズム及びソフト/ハードウェアPLC非同期サイクル同期化保証メカニズムを構築し、上位MESモジュール及び下層制御ネットワークとの通信と統合を実現する。 Step A1: Build a virtual model and physical interconnection mechanism, use a data-driven 3D near-physical simulation monitoring platform as a 3D visualization interface for smart factory monitoring, and operate and produce digital twin technology based on the simulation monitoring platform. Build a data down command channel and a field production data update channel, and build a software PLC and hardware PLC communication mechanism and a software / hardware PLC asynchronous cycle synchronization guarantee mechanism using industrial Ethernet and virtual control network. , Achieve communication and integration with upper MES modules and lower control networks.

本実施形態は、中空ガラスインテリジェント生産ラインを例とする(注:以下の各実施形態はすべて、中空ガラスインテリジェント生産ラインを例とする)。 This embodiment uses a hollow glass intelligent production line as an example (Note: all of the following embodiments use a hollow glass intelligent production line as an example).

この生産ラインの設計は、Demo3Dシミュレーションソフトウェアを第三者3Dデジタル化設計プラットフォームとし、3D可視化のモニタリングステーションインターフェースを構築する。 The design of this production line uses Demo3D simulation software as a third-party 3D digitization design platform to build a monitoring station interface for 3D visualization.

ダウンコマンドチャンネル構築は、以下の通りである。 The down command channel construction is as follows.

MESモジュールを介して、生産コマンドを制御システムに発送し、制御システムは、生産コマンドを受け取った後、機器コマンドに変換し、PLCを介して、現場設備とシミュレーションモデル運動を駆動する。
アップ情報チャンネル構築は、以下の通りである。
The production command is sent to the control system via the MES module, and after receiving the production command, the control system converts it into an equipment command and drives the field equipment and the simulation model movement via the PLC.
The up information channel construction is as follows.

設備とシミュレーションにおけるセンサー収集のリアルタイムデータと現場各リンクの状態とデータを、MESモジュールにフィードバックし、アップロード過程において、現場情報は逐次設備と製品状態に転換される。
仮想コントロールネットワークによるとは、以下のことを意味する。
The real-time data of sensor collection in the equipment and simulation and the state and data of each link in the field are fed back to the MES module, and the field information is sequentially converted into the equipment and product state in the upload process.
According to the virtual control network, it means the following.

産業用イーサネットを介して、シミュレーションモデルと物理的モデルを接続する。 Connect the simulation model and the physical model via Industrial Ethernet.

これによりソフトウェアPLCとハードウェアPLCの通信メカニズム(具体的な通信メカニズムは図1参照)、及びソフト/ハードウェアPLC非同期サイクル同期化保証メカニズム(ソフト/ハードウェアPLC非同期サイクル同期化保証メカニズムとは、ソフトウェアPLCとハードウェアPLCのそれぞれ一つの運転メカニズムで、非同期サイクル同期を実現)を構築し、上位MESモジュール及び下層制御ネットワークとの通信と統合を実現する。 As a result, the communication mechanism between software PLC and hardware PLC (see Fig. 1 for the specific communication mechanism) and the software / hardware PLC asynchronous cycle synchronization guarantee mechanism (software / hardware PLC asynchronous cycle synchronization guarantee mechanism) Asynchronous cycle synchronization is realized by one operation mechanism for each of software PLC and hardware PLC), and communication and integration with the upper MES module and lower control network are realized.

ステップA2:工場の静的モデリングはデータ駆動の3D近物理的シミュレーションモニタリングプラットフォームを利用し、工場生産設備及びそのレイアウト状況を結合し、工場設備の3Dモデリング可動部材と非可動部材に対する分類モデリングを完了し、3D可視化プラットフォーム上で、ライン全体の仮想アセンブリを行う。 Step A2: Factory static modeling uses a data-driven 3D near-physical simulation monitoring platform to combine factory production equipment and its layout status, and complete 3D modeling of factory equipment classification modeling for movable and non-movable members. Then, on the 3D visualization platform, perform virtual assembly of the entire line.

Demo3Dを、3Dデジタル化設計プラットフォームとし、工場設備及びそのレイアウト状況を結合し、工場設備に対する3Dモデリング(可動部材と非可動部材の分類モデリング)を完了する。 Using Demo3D as a 3D digitized design platform, the factory equipment and its layout status are combined, and 3D modeling (classification modeling of movable members and non-movable members) for the factory equipment is completed.

例えば、中空ガラスインテリジェント生産ラインソリューション中で元のフィルム倉庫、焼戻炉等に対するモデリングを完了する。 For example, complete modeling for the original film warehouse, tempering furnace, etc. in a hollow glass intelligent production line solution.

続いて、構築されたモデル3D可視化プラットフォーム上で、ライン全体の仮想アセンブリを行い、生産ラインの静的構築を完了する。 Then, on the built model 3D visualization platform, the virtual assembly of the entire line is performed, and the static construction of the production line is completed.

ステップA3:工場の動的モデリングはデータ駆動の3D近物理的シミュレーションモニタリングプラットフォームを利用し、工場設備動作と工場物流状況を結合し、専用機設備と中間設備動作計画を完了し、製品物流と運動計画を完了し、運動と動作コントロールスクリプトを編制し、工場のオフライン模擬運転を実現する。 Step A3: Factory dynamic modeling uses data-driven 3D near-physical simulation monitoring platform to combine factory equipment operation and factory logistics status, complete dedicated machine equipment and intermediate equipment operation plan, product logistics and movement. Complete the plan, organize exercise and motion control scripts, and realize offline simulated operation of the factory.

Demo3Dを、3Dデジタル化設計プラットフォームとし、工場設備動作と工場物流状況を結合し、静的3Dモデルに対して、スクリプト編制、ラダーダイヤグラム設計等を行い、専用機設備と中間設備動作計画を完了し、製品物流と運動計画を完了し、Demo3Dにおいて生産ラインを走らせ、工場のオフライン模擬運転を実現する。 With Demo3D as a 3D digitized design platform, factory equipment operation and factory distribution status are combined, script organization, ladder diagram design, etc. are performed for static 3D models, and dedicated machine equipment and intermediate equipment operation plans are completed. , Complete the product logistics and exercise plan, run the production line in Demo3D, and realize the offline simulated operation of the factory.

ステップA4:モデルと設備の統合:仮想モデルと物理的相互接続メカニズムに基づき、工場設備モデルとその物理的動作同期を完了し、単一機実物とデジタル化ライン全体上で対応する単一機デジタル化モデルの動作同期を実現する。該工場設備モデルは、静的モデルと動的モデルを含む。 Step A4: Model and Equipment Integration: Based on the virtual model and physical interconnection mechanism, complete the factory equipment model and its physical operation synchronization, single machine real and single machine digital corresponding on the whole digitization line. Achieves operation synchronization of the model. The factory equipment model includes a static model and a dynamic model.

シミュレーションモデルと物理的モデルは同期しており、ステップA2とステップA3の完了に基づいて、シミュレーションモデルと物理的モデルは工場レイアウト、モデルサイズ比、センサーの数量とデバイスの使用、PLCのロジック等の面で一致性を有し、物理的PLCを中間情報伝達と制御ブリッジとし、シミュレーションソフトウェアと物理的モデルを接続し、シミュレーションソフトウェア内のソフトウェアPLCと物理的PLCのI/O点アドレスは1対1で対応し、物理的モデルを主動部分とし、シミュレーションモデルは受動部分とし、しかも仮想運動だけを行い、制御ネットワークにより、リアルタイムデータを伝送し、これによりシミュレーションモデルと物理的モデルの同期を実現する(図4参照)。 The simulation model and the physical model are synchronized, and based on the completion of steps A2 and A3, the simulation model and the physical model are factory layout, model size ratio, sensor quantity and device usage, PLC logic, etc. It has surface consistency, the physical PLC is used as an intermediate information transmission and control bridge, the simulation software and the physical model are connected, and the I / O point addresses of the software PLC and the physical PLC in the simulation software are 1: 1. The physical model is the main part, the simulation model is the passive part, and only virtual motion is performed, and real-time data is transmitted by the control network, which realizes synchronization between the simulation model and the physical model ( See Figure 4).

ステップB:スマート工場の透明なモニタリング方法を実現し、それは以下を含む。
ステップB1:スマート工場3Dシミュレーションを具体的に実施する。
ステップB2:仮想モデルと物理的モデルを関連させる。
ステップB3:コマンドを発し、データを収集し、フィードバックする。
ステップB4:データを可視化し表示する。
Step B: Realize a transparent monitoring method for smart factories, including:
Step B1: Concretely carry out a smart factory 3D simulation.
Step B2: Associate the virtual model with the physical model.
Step B3: Issue a command, collect data, and give feedback.
Step B4: Visualize and display the data.

さらに、ステップB1におけるスマート工場3Dシミュレーションの具体的な実施の過程は、以下を含む。 Further, the specific process of implementing the smart factory 3D simulation in step B1 includes the following.

ステップB11:準備段階を開始し、工場サイト計画、製品外観性能、加工プロセスフロー、計画生産量、原材料投入量等に対して、詳細な調査研究を行い、生産ラインのレイアウトと具体的な単一機設備の設置及び関連資源の配置を結合し、最適化されたシミュレーションスマート工場レイアウトソリューションを設計する。 Step B11: Start the preparatory stage, conduct detailed research on factory site planning, product appearance performance, processing process flow, planned production volume, raw material input volume, etc., and perform detailed research on the layout of the production line and a concrete single. Combine the installation of equipment and related resources to design an optimized simulation smart factory layout solution.

ステップB12:3Dモデリングソフトウェアを利用し、単一機設備、中間設備に対して、3Dモデリングを完了し、3Dモデルを、シミュレーションソフトウェアに導入し、ステップB11における場所生産能力等のレイアウト計画を結合し、シミュレーションソフトウェアにおいて、対応する設備3Dモデルに対して1対1で対応する、嵌合接続を行い、3D仮想スマート工場生産ラインレイアウトを実現する。 Step B12: Using 3D modeling software, complete 3D modeling for single machine equipment and intermediate equipment, introduce the 3D model into simulation software, and combine layout plans such as location production capacity in step B11. , In the simulation software, a mating connection is performed with a one-to-one correspondence to the corresponding equipment 3D model, and a 3D virtual smart factory production line layout is realized.

ステップB13:シミュレーションソフトウェアにおいて、設備3Dモデルに対して、動作の動的設計の運動方式の性能計画を行い、シミュレーションソフトウェアにおいて、設備3Dモデルに対して、スクリプト編制を行い、ステップB12における設備3Dモデル動作と運動を実現し、センサーのコントロール、制御ロジックの設計、工場生産情報等のデータ収集等を利用し、3D仮想生産ラインに対する仮想デジタル化制御を完了する。 Step B13: In the simulation software, the performance plan of the motion method of the dynamic design of the operation is performed for the equipment 3D model, the script is organized for the equipment 3D model in the simulation software, and the equipment 3D model in step B12. It realizes motion and motion, and completes virtual digitization control for 3D virtual production lines by using sensor control, control logic design, data collection such as factory production information, and so on.

ステップB14:スタンドアロン機器3Dモデル或いはライン全体をサブモジュールに合理的に分割して区分し、デジタル化を行い、これにより仮想ライン全体のデジタル化モデルを構築し、MESモジュールを実行エンジンとし、設備3Dデジタル化モデルを対象とし、特定機能アルゴリズムを書き、このアルゴリズムをMESモジュールのコアとし、仮想生産ライン全体を最適化調整し、生産コマンドのダウンロードと工場情報のアップロードは、実行エンジンとシミュレーションソフトウェア間でデータインタラクションを実現する必要がある。 Step B14: Stand-alone device 3D model or the entire line is rationally divided into submodules and digitized, thereby constructing a digitization model of the entire virtual line, using the MES module as the execution engine, and equipment 3D. Targeting the digitization model, write a specific function algorithm, make this algorithm the core of the MES module, optimize and adjust the entire virtual production line, download production commands and upload factory information between the execution engine and simulation software. It is necessary to realize data interaction.

ステップB15:工場現場リアルタイムデータに対して、相応のデータレポートを分類制作し、これによりデータはモニタリングステーションにおいて3D可視化して示される。 Step B15: A corresponding data report is classified and produced for the factory site real-time data, whereby the data is shown in 3D visualization at the monitoring station.

さらに、ステップB2における仮想モデルと物理的モデルの関連は、以下を含む。 Further, the relationship between the virtual model and the physical model in step B2 includes the following.

上述のスマート工場の透明なモニタリングプラットフォームを運用し、PLCと仮想ネットワークを架け橋とし、3Dシミュレーション、設備モデルと物理的PLCの間の通信チャンネルを構築し、データ、コマンドと情報の相互接続を実現し、ステップA4に基づいて、デジタルツイン技術を運用し、オンラインセンサーデータ、物理的モデルフィードバックの現場リアルタイムデータを利用し、シミュレーションモデルを駆動し、製品移動状況をシミュレーションし、これにより仮想工場とリアル工場の間のインタラクティブな動きと同期を実現し、リアル設備と、モニタリングプラットフォームにマッピングされた対応モデルを、1対1でマッピングする。
さらに、ステップB3におけるコマンドダウンロードとデータ収集フィードバックは、以下を含む。
Operate the transparent monitoring platform of the above-mentioned smart factory, bridge PLC and virtual network, build communication channel between 3D simulation, equipment model and physical PLC, and realize interconnection of data, command and information. , Operate digital twin technology based on step A4, use online sensor data, on-site real-time data of physical model feedback, drive simulation model, simulate product movement situation, thereby virtual factory and real factory It realizes interactive movement and synchronization between, and maps the real equipment and the corresponding model mapped to the monitoring platform on a one-to-one basis.
In addition, the command download and data collection feedback in step B3 includes:

スマート工場の透明なモニタリングプラットフォームの構築完了とデータ同期通信構築に基づいて、コマンドの指示と現場リアルタイムデータの収集とフィードバックを実現し、スマート工場の透明なモニタリングプラットフォーム工場の各種設備のリアルタイム運転情報と状態に対して、追跡を行い、一方では、MESモジュールを介して、生産コマンドを各ユニット管理モジュールに発送し、各ユニット管理モジュールは、生産コマンドを受け取った後、機器コマンドに変換し、さらにバス(bus)制御ネットワークモジュール同期を経て底層PLCに送信し、ソフト/ハードウェアPLCを介して、シミュレーションプラットフォームと現場設備運動を駆動する。 Based on the completion of construction of the transparent monitoring platform of the smart factory and the construction of data synchronization communication, command instructions and real-time data collection and feedback at the site are realized, and the transparent monitoring platform of the smart factory and real-time operation information of various facilities of the factory Tracking the status, on the other hand, sending production commands to each unit management module via the MES module, each unit management module receives the production command, converts it to equipment command, and then bus. (Bus) Control network module Sends to the bottom layer PLC via synchronization and drives the simulation platform and field equipment movement via the software / hardware PLC.

一方、物理的モデルの現場情報及び運動状態は、センサー収集のリアルタイムデータを介して、バス(bus)制御ネットワークを経てSCADAモジュールへとアップロードし、各リンクの状態とデータをMESモジュールにフィードバックし、これにより閉ループ(Closedloop)を形成する。 On the other hand, the field information and motion state of the physical model are uploaded to the SCADA module via the bus control network via the real-time data collected by the sensor, and the state and data of each link are fed back to the MES module. This forms a closed loop.

SCADAモジュールは工場データを収集し、MESモジュールにアップロードする。 The SCADA module collects factory data and uploads it to the MES module.

ここで、工場データは設備運転状態、生産工程、製品加工工程、故障情報を含む。 Here, the factory data includes equipment operation status, production process, product processing process, and failure information.

さらに、ステップB4におけるデータの可視化表示は、以下を含む。 Further, the visualization display of the data in step B4 includes:

現場リアルタイムデータを、3Dシミュレーションソフトウェアに送信し、ソフトウェア内でデータを処理し、工場運転情報と生産データに対してレポートを統計作成し、工場生産状况、設備故障状况、製品加工状况等のリアルタイムデータの3D可視化表現を実現し、これによりスマート工場の全ビュー、クロス粒度、透明なモニタリングと管理を実現する。 On-site real-time data is sent to 3D simulation software, data is processed in the software, reports are created statistically for factory operation information and production data, and real-time data such as factory production status, equipment failure status, product processing status, etc. 3D visualization representation of, which provides full view, cross-grain size, transparent monitoring and management of smart factories.

スマート工場の透明なモニタリングシステムは、以下を含む。 A transparent monitoring system for smart factories includes:

MESモジュールは、生産コマンドを各ユニット管理モジュールに発送し、ユニット管理モジュールは、生産コマンドを受け取った後、機器コマンドに変換し、さらにバス(bus)制御ネットワークモジュール同期を経て底層PLCに送信し、ソフトウェアPLCとハードウェアPLCを介して、シミュレーションプラットフォームと現場設備運動を駆動し、SCADAモジュールは工場データを収集し、MESモジュールにアップロードする。 The MES module sends the production command to each unit management module, and after receiving the production command, the unit management module converts it into a device command, and further sends it to the bottom layer PLC via the bus control network module synchronization. Driving simulation platforms and field equipment movements via software PLC and hardware PLC, the SCADA module collects factory data and uploads it to the MES module.

ここで、工場データは設備運転状態、生産工程、製品加工工程、故障情報を含む。 Here, the factory data includes equipment operation status, production process, product processing process, and failure information.

バス(bus)制御ネットワークモジュールは、スマート工場の透明なモニタリングシステム内で構築される通信ネットワークである。 A bus control network module is a communication network built within a transparent monitoring system in a smart factory.

前述した本発明の実施形態は本発明を限定するものではなく、よって、本発明により保護される範囲は後述の特許請求の範囲を基準とする。 The embodiments of the present invention described above do not limit the present invention, and therefore, the scope protected by the present invention is based on the scope of claims described later.

Claims (4)

スマート工場のモニタリング方法であって、
スマート工場のモニタリングプラットフォームを構築するステップAと、スマート工場のモニタリング方法を実現するステップB、
を含むことを特徴とするスマート工場のモニタリング方法。
ステップAは、以下のステップA1乃至ステップA4を含み、
ステップA1:工場設備の仮想モデルと実物モデルとの相互接続メカニズムを構築し、3Dシミュレーションモニタリングプラットフォームをスマート工場モニタリングの3D可視化インターフェースとし、3Dシミュレーションモニタリングプラットフォームに基づき、デジタルツイン技術を運用し、生産データのダウンコマンドチャンネルと現場生産データのアップ情報チャンネルを構築し、産業用ネットワークと仮想コントロールネットワークにより、ソフトウェアPLCとハードウェアPLCの通信メカニズム及びソフト/ハードウェアPLC非同期サイクル同期化保証メカニズムを構築し、上位MESモジュール及び下層制御ネットワークとの通信と統合を実現し、工場現場と等価なスマート工場のモニタリングプラットフォームを構築し、
ステップA2:工場設備モデルの静的モデリングは3Dシミュレーションモニタリングプラットフォームを利用し、工場設備及びそのレイアウト状況を結合し、工場設備の3Dモデリング可動部材と非可動部材に対する分類モデリングを完了し、3D可視化プラットフォーム上で、ライン全体の仮想アセンブリを行い、
ステップA3:工場設備モデルの動的モデリングは3Dシミュレーションモニタリングプラットフォームを利用し、工場設備動作と工場物流状況を結合し、専用機設備と中間設備の動作計画を完了し、製品物流と運動計画を完了し、運動と動作コントロールスクリプトを編制し、工場設備のオフライン模擬運転を実現し、
ステップA4:工場設備の仮想モデルと実物モデルとの相互接続メカニズムに基づき、工場設備モデルとその物理的動作の同期を完了し、実物モデルの各工場設備モデルと仮想モデルのデジタル化ライン全体上で対応する各工場設備モデルのデジタル化モデルの動作同期を実現し、該工場設備モデルは、静的モデルと動的モデルを含み、
ステップBは以下のステップB1乃至ステップB4を含み、
ステップB1:スマート工場3Dシミュレーション実施し、
ステップB2:工場設備の仮想モデルと実物モデルを関連させ、
ステップB3:コマンドを発し、データを収集し、フィードバックし、
ステップB4:データを可視化し表示し、
前記ステップB2における工場設備の仮想モデルと実物モデルを関連させることは、上述のスマート工場のモニタリングプラットフォームにより、PLCと仮想ネットワークを架け橋として、3Dシミュレーション、工場設備モデルとハードウェアPLCの間の通信チャンネルを構築し、データ、コマンドと情報の相互接続を実現し、ステップA4に基づいて、デジタルツイン技術を運用し、オンラインセンサーデータ、実物モデルフィードバックの現場リアルタイムデータを利用し、仮想モデルを駆動し、製品移動状況をシミュレーションし、これにより仮想工場とリアル工場の間のインタラクティブな動きと同期を実現し、リアル設備と、モニタリングプラットフォームにマッピングされた対応モデルを、1対1でマッピングすることを含む。
It ’s a smart factory monitoring method.
Step A to build a smart factory monitoring platform and step B to realize a smart factory monitoring method,
A smart factory monitoring method characterized by including.
Step A includes the following steps A1 to A4.
Step A1: Build an interconnection mechanism between the virtual model of the factory equipment and the real model, use the 3D simulation monitoring platform as the 3D visualization interface for smart factory monitoring, operate the digital twin technology based on the 3D simulation monitoring platform, and produce production data. A down command channel and an update channel for on-site production data are constructed, and a communication mechanism between software PLC and hardware PLC and a software / hardware PLC asynchronous cycle synchronization guarantee mechanism are constructed by an industrial network and a virtual control network. Achieve communication and integration with the upper MES module and lower control network, build a smart factory monitoring platform equivalent to the factory site,
Step A2: Static modeling of factory equipment model uses 3D simulation monitoring platform, combines factory equipment and its layout status, completes 3D modeling of factory equipment, classification modeling for movable and non-movable members, and 3D visualization platform. Above, do a virtual assembly of the entire line and
Step A3: Dynamic modeling of factory equipment model uses 3D simulation monitoring platform to combine factory equipment operation and factory distribution status, complete operation plan of dedicated machine equipment and intermediate equipment, complete product distribution and exercise plan. Organize exercise and motion control scripts, realize offline simulated operation of factory equipment,
Step A4: Based on the interconnection mechanism between the virtual model of the factory equipment and the real model, the synchronization of the factory equipment model and its physical operation is completed, and each factory equipment model of the real model and the entire digitization line of the virtual model are completed. Achieves operation synchronization of the digitized model of each corresponding factory equipment model, the factory equipment model includes static model and dynamic model.
Step B includes the following steps B1 to B4.
Step B1: Perform a 3D simulation of a smart factory and
Step B2: Associate the virtual model of the factory equipment with the real model,
Step B3: Issue a command, collect data, give feedback,
Step B4: Visualize and display the data
Linking the virtual model and the real model of the factory equipment in step B2 is a 3D simulation, a communication channel between the factory equipment model and the hardware PLC, using the above-mentioned smart factory monitoring platform as a bridge between the PLC and the virtual network. Build, realize data, command and information interconnection, operate digital twin technology based on step A4, use online sensor data, real-time model feedback field real-time data, drive virtual model, It involves simulating product movements, enabling interactive movement and synchronization between virtual and real factories, and one-to-one mapping between real equipment and corresponding models mapped to monitoring platforms.
前記ステップB3におけるコマンドを発し、データ収集し、フィードバックすることは、以下を含むことを特徴とする請求項に記載のスマート工場のモニタリング方法。
スマート工場のモニタリングプラットフォームの構築完了とデータ同期通信構築に基づいて、コマンドの指示と現場リアルタイムデータの収集とフィードバックを実現し、スマート工場のモニタリングプラットフォーム工場の各種設備のリアルタイム運転情報と状態に対して、追跡を行い、一方では、MESモジュールを介して、生産コマンドを各ユニット管理モジュールに発送し、各ユニット管理モジュールは、生産コマンドを受け取った後、機器コマンドに変換し、さらにバス(bus)制御ネットワークモジュール同期を経て底層PLCに送信し、ソフト/ハードウェアPLCを介して、シミュレーションプラットフォームと現場の工場設備を駆動し、
一方、実物モデルの現場情報及び運動状態は、センサー収集のリアルタイムデータを介して、バス(bus)制御ネットワークを経てSCADAモジュールへとアップロードし、各リンクの状態とデータをMESモジュールにフィードバックし、これにより閉ループ(Closedloop)を形成し、
SCADAモジュールは工場データを収集し、MESモジュールにアップロードし、ここで、工場データは設備運転状態、生産工程、製品加工工程、故障情報を含む。
The smart factory monitoring method according to claim 1 , wherein issuing the command in step B3, collecting data, and providing feedback includes the following.
Based on the completion of construction of the monitoring platform of the smart factory and the construction of data synchronization communication, command instructions and real-time data collection and feedback at the site are realized, and the monitoring platform of the smart factory is used for the real-time operation information and status of various facilities of the factory. On the other hand, the production command is sent to each unit management module via the MES module, and each unit management module receives the production command, converts it into the device command, and further controls the bus (bus). It sends to the bottom layer PLC via network module synchronization and drives the simulation platform and the factory equipment in the field via the software / hardware PLC.
On the other hand, the site information and motion state of the actual model are uploaded to the SCADA module via the bus control network via the real-time data collected by the sensor, and the state and data of each link are fed back to the MES module. Form a closed loop by
The SCADA module collects factory data and uploads it to the MES module, where the factory data includes equipment operating status, production process, product processing process, failure information.
前記ステップB4におけるデータの可視化表示は、以下を含むことを特徴とする請求項1又は2に記載のスマート工場のモニタリング方法。
現場リアルタイムデータを、3Dシミュレーションソフトウェアに送信し、ソフトウェア内でデータを処理し、工場運転情報と生産データに対してレポートを統計作成し、工場生産状况、設備故障状况、製品加工状况のリアルタイムデータの3D可視化表現を実現する。
The smart factory monitoring method according to claim 1 or 2 , wherein the data visualization display in step B4 includes the following.
On-site real-time data is sent to 3D simulation software, data is processed in the software, reports are created statistically for factory operation information and production data, and real-time data of factory production status, equipment failure status, and product processing status. Realize 3D visualization representation.
以下を含むことを特徴とする請求項1-3のいずれか一項に記載のスマート工場のモニタリング方法を用いるスマート工場のモニタリングシステム。
MESモジュールは、生産コマンドを各ユニット管理モジュールに発送し、
ユニット管理モジュールは、生産コマンドを受け取った後、機器コマンドに変換し、さらにバス(bus)制御ネットワークモジュール同期を経て底層PLCに送信し、ソフトウェアPLCとハードウェアPLCを介して、シミュレーションプラットフォームと現場の工場設備を駆動し、
SCADAモジュールは工場データを収集し、MESモジュールにアップロードし、ここで、工場データは設備運転状態、生産工程、製品加工工程、故障情報を含み、
バス(bus)制御ネットワークモジュールは、スマート工場のモニタリングシステム内で構築される通信ネットワークである。
A smart factory monitoring system using the smart factory monitoring method according to any one of claims 1-3, which comprises the following.
The MES module sends production commands to each unit management module,
After receiving the production command, the unit management module converts it into an instrument command, sends it to the bottom layer PLC via bus control network module synchronization, and sends it to the bottom layer PLC via software PLC and hardware PLC, simulation platform and field. Drive factory equipment,
The SCADA module collects factory data and uploads it to the MES module, where the factory data includes equipment operating status, production process, product processing process, failure information, etc.
The bus control network module is a communication network constructed in a monitoring system of a smart factory.
JP2019552526A 2017-10-17 2018-10-11 Smart factory monitoring methods and systems Active JP7037204B2 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710960929.2A CN107870600B (en) 2017-10-17 2017-10-17 A kind of transparent monitoring method in intelligence workshop and system
CN201710960929.2 2017-10-17
PCT/CN2018/109859 WO2019076234A1 (en) 2017-10-17 2018-10-11 Transparent monitoring method and system for intelligent workshop

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2020515958A JP2020515958A (en) 2020-05-28
JP7037204B2 true JP7037204B2 (en) 2022-03-16

Family

ID=61753232

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019552526A Active JP7037204B2 (en) 2017-10-17 2018-10-11 Smart factory monitoring methods and systems

Country Status (4)

Country Link
JP (1) JP7037204B2 (en)
CN (1) CN107870600B (en)
DE (1) DE112018005583T5 (en)
WO (1) WO2019076234A1 (en)

Families Citing this family (84)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107870600B (en) * 2017-10-17 2018-10-19 广东工业大学 A kind of transparent monitoring method in intelligence workshop and system
CN108510866B (en) * 2018-04-04 2024-03-15 广东机电职业技术学院 Comprehensive practice teaching system of intelligent manufacturing technology
CN108427390B (en) * 2018-04-16 2021-03-30 长安大学 Digital twin-based inter-vehicle-level intelligent manufacturing system and configuration method thereof
CN108898510A (en) * 2018-06-29 2018-11-27 河南聚合科技有限公司 One kind is based on the twinborn Design of Intelligent Workshop O&M supervisory control simulation cloud platform of digitlization
CN108985711A (en) * 2018-06-29 2018-12-11 北京仿真中心 A kind of intelligent plant dynamic planning scheduling system
CN108898255A (en) * 2018-06-29 2018-11-27 河南聚合科技有限公司 One kind is based on the twinborn intelligence community O&M supervisory control simulation cloud platform of digitlization
CN108919760B (en) * 2018-07-05 2020-01-24 长安大学 Intelligent workshop autonomous production process dynamic linkage control method based on digital twins
CN108919765B (en) * 2018-07-20 2021-06-04 王德权 Intelligent manufacturing factory virtual debugging and virtual monitoring method and system based on digital twin
CN108958198B (en) * 2018-07-27 2021-05-04 北京航天云路有限公司 Three-dimensional intelligent production line simulation synchronization method and system
CN108983729A (en) * 2018-08-15 2018-12-11 广州易行信息技术有限公司 A kind of twin method and system of industrial production line number
CN109270899B (en) * 2018-09-03 2020-12-25 江苏科技大学 Digital twin-based marine diesel engine heavy part manufacturing process control method
CN109325736B (en) * 2018-09-11 2021-11-05 广东省智能制造研究所 Three-dimensional digital manufacturing system with full life cycle for industrial manufacturing and implementation method thereof
CN109115262A (en) * 2018-09-25 2019-01-01 郑州市泰科工控自动化有限公司 A kind of stirring factory production line monitoring method and system
CN109409800A (en) * 2018-10-15 2019-03-01 宁波吉利汽车研究开发有限公司 Logistics Tactics verification method, device and electronic equipment
CN109375595B (en) * 2018-10-25 2020-11-10 北京理工大学 Visual workshop monitoring method, device and equipment
CN109613895A (en) * 2018-11-12 2019-04-12 中国电子科技集团公司第三十八研究所 A kind of intelligence production line number twinned system
CN109542057B (en) * 2018-11-14 2023-11-07 中国电子工程设计院有限公司 Remote operation and maintenance system based on virtual machine structure and construction method thereof
CN109448118A (en) * 2018-11-20 2019-03-08 上海交大智邦科技有限公司 HVRT Digital Display method
CN109326239A (en) * 2018-11-20 2019-02-12 上海交大智邦科技有限公司 HVRT Digital Display system
CN109326003B (en) * 2018-11-28 2022-09-20 合肥哈工热气球数字科技有限公司 Factory three-dimensional monitoring system based on virtual simulation
JP2020091641A (en) * 2018-12-05 2020-06-11 Juki株式会社 Monitoring system
CN110059359A (en) * 2019-03-21 2019-07-26 江苏东方国信工业互联网有限公司 A kind of system and method for the control furnace body technique based on big data analysis
CN109947518B (en) * 2019-03-26 2022-04-08 珠海格力智能装备有限公司 Monitoring method and device of storage control system
CN110333698A (en) * 2019-03-30 2019-10-15 广东利元亨智能装备股份有限公司 Factory management system and its method based on the twin platform of number
CN110008605A (en) * 2019-04-10 2019-07-12 广东工业大学 Monitoring method and application based on the twin model of number its hit a machine equipment
CN110070791B (en) * 2019-04-16 2021-08-10 杭州百子尖科技股份有限公司 Wireless technology-based designable analytic intelligent simulation device and simulation method
CN110233987A (en) * 2019-04-24 2019-09-13 南京航空航天大学 A kind of method and device of monitoring device internal operation situation
CN110083119A (en) * 2019-05-08 2019-08-02 国网江苏省电力有限公司信息通信分公司 A kind of the visual power system machine room monitoring system and method twin based on number
CN110222450B (en) * 2019-06-14 2022-12-02 中国电子科技集团公司第三十八研究所 Construction method of physical behavior simulation system and control method of motion mechanism
CN110347136B (en) * 2019-08-02 2021-11-26 长春融成智能设备制造股份有限公司 Data simulation method based on OPC intelligent chemical equipment
CN110764869A (en) * 2019-09-11 2020-02-07 沪东中华造船(集团)有限公司 Ship production energy consumption condition real-time monitoring system based on multiple virtual systems
CN110908345B (en) * 2019-11-06 2022-08-05 苏州朗威电子机械股份有限公司 Monitoring feedback system for server cabinet production
CN111037635A (en) * 2019-11-14 2020-04-21 深圳市华星光电半导体显示技术有限公司 Display panel cutting system and display panel cutting method
CN111538294B (en) * 2019-11-15 2021-08-24 武汉理工大学 Industrial robot manufacturing system reconfigurable system and method based on digital twinning
CN110922228A (en) * 2019-11-29 2020-03-27 上海尤金斯智能农业科技有限公司 Container movable type organic fertilizer intelligent production line system and planning method
CN111176136B (en) * 2019-12-18 2023-04-25 中国船舶重工集团公司第七一五研究所 Virtual-real integrated simulation system for electromechanical liquid equipment
CN111654319B (en) * 2020-04-23 2022-03-15 中国电子科技集团公司第三十八研究所 Digital twin monitoring method for captive balloon system
CN111597637A (en) * 2020-05-19 2020-08-28 北京铁道工程机电技术研究所股份有限公司 Fault detection method, device, server and system for field parts of bullet train
CN111708332B (en) * 2020-05-28 2021-12-07 上海航天精密机械研究所 Digital twin system of production line
CN113888842B (en) * 2020-07-02 2023-03-17 上海宝信软件股份有限公司 Real-time monitoring and early warning system and method for molten iron desulphurization process flow
CN111932685A (en) * 2020-08-19 2020-11-13 苏州极鼎网络科技有限公司 Workshop three-dimensional visual display platform
CN111985111B (en) * 2020-08-26 2024-03-26 华中科技大学 Production line multi-unit real-time synchronous simulation method and system based on interpolation data
CN111966068A (en) * 2020-08-27 2020-11-20 上海电机系统节能工程技术研究中心有限公司 Augmented reality monitoring method and device for motor production line, electronic equipment and storage medium
CN111985112B (en) * 2020-08-27 2024-01-30 宝武集团鄂城钢铁有限公司 Digital twin system of blast furnace based on Unity3D
CN112184473A (en) * 2020-08-28 2021-01-05 江苏科技大学 Intelligent forming workshop for multi-specification marine pipes and control method
CN112182860A (en) * 2020-09-17 2021-01-05 俊杰机械(深圳)有限公司 Production line simulation system
CN112130534B (en) * 2020-09-18 2021-11-16 北京理工大学 Processing method and controller for constructing workshop digital twin body
CN112256751A (en) * 2020-10-10 2021-01-22 天津航天机电设备研究所 Warehouse logistics visualization system based on twin data and construction method thereof
CN112699439A (en) * 2020-12-29 2021-04-23 广东工业大学 Rapid design method of high-density stereoscopic warehouse
CN112668740B (en) * 2021-01-20 2023-12-26 大连海事大学 Management platform of wisdom shipyard
CN113721560B (en) * 2021-02-07 2023-08-01 贵州航天云网科技有限公司 Open collaborative manufacturing cloud architecture system oriented to bottom data and implementation method
CN112947294B (en) * 2021-02-22 2023-10-20 长春汽车工业高等专科学校 Automobile assembly workshop monitoring simulation system based on digital twinning
CN112822463B (en) * 2021-02-24 2023-12-08 北京计算机技术及应用研究所 Three-dimensional monitoring system and method based on intelligent factory
CN113031549A (en) * 2021-03-04 2021-06-25 常州信息职业技术学院 Industrial internet intelligent manufacturing solution and system based on digital twin
CN112991897B (en) * 2021-03-05 2023-09-15 西安热工研究院有限公司 Power station industrial control safety interactive electronic sand table and signal synchronization method
CN113010950A (en) * 2021-03-15 2021-06-22 珠海格力智能装备有限公司 Factory layout processing method, device, storage medium and processor
CN113050501A (en) * 2021-03-24 2021-06-29 上海海事大学 Workshop virtual monitoring system and service terminal
CN113672762A (en) * 2021-04-23 2021-11-19 国网浙江省电力有限公司金华供电公司 A logistics monitoring perception system for wisdom logistics storage garden
CN113496548A (en) * 2021-05-06 2021-10-12 中国电子科技集团公司第十四研究所 Transparent factory oriented production field data mapping method
CN113177086A (en) * 2021-05-06 2021-07-27 马鞍山钢铁股份有限公司 Three-dimensional visualization method applied to intelligent operation and maintenance system of transformer substation
CN113298920A (en) * 2021-05-13 2021-08-24 天海欧康科技信息(厦门)有限公司 Automatic mapping interaction method for material box based on real-time data driving
CN113377070A (en) * 2021-06-07 2021-09-10 西安交通大学 Tool method, system and equipment based on virtual manufacturing
CN113506082B (en) * 2021-06-17 2024-03-08 沈阳新松虚拟现实产业技术研究院有限公司 VR-based supervision method and system for digital factory production line
US20220414300A1 (en) * 2021-06-28 2022-12-29 Baker Hughes Holdings Llc Asset analysis
CN113313431B (en) * 2021-06-30 2023-05-23 中国电子科技集团公司第三十八研究所 Three-dimensional digital workshop system for multi-source heterogeneous data
CN113408142A (en) * 2021-07-06 2021-09-17 山东电力工程咨询院有限公司 Intelligent construction site data management method and system
CN113534760A (en) * 2021-08-02 2021-10-22 上海奇梦网络科技有限公司 Manufacturing industry factory management system based on digital twin platform
CN113695109B (en) * 2021-08-06 2023-05-09 成都飞机工业(集团)有限责任公司 Program matching and iterative optimization method for automatic spraying process
CN113822554B (en) * 2021-09-06 2024-02-23 江苏荣辉信息科技有限公司 Visual platform of digital factory
CN113763926B (en) * 2021-09-17 2024-03-15 中国第一汽车股份有限公司 Whole car voice interaction performance test system
CN114310870A (en) * 2021-11-10 2022-04-12 达闼科技(北京)有限公司 Intelligent agent control method and device, electronic equipment and storage medium
CN113778042B (en) * 2021-11-12 2022-02-11 江苏中科云控智能工业装备有限公司 Industrial control equipment instruction simulation operation communication system based on informatization modeling
KR20230081501A (en) * 2021-11-30 2023-06-07 주식회사 엘지에너지솔루션 Apparatus and method for estabilishing production plan
CN114417616A (en) 2022-01-20 2022-04-29 青岛理工大学 Digital twin modeling method and system for assembly robot teleoperation environment
CN114415575B (en) * 2022-01-27 2023-05-05 电子科技大学 Real-time data-driven welding workshop three-dimensional virtual monitoring and intelligent early warning system
CN114545880A (en) * 2022-02-23 2022-05-27 扬州云创科技信息有限公司 Visual production management and control method for discrete workshop
CN114822133A (en) * 2022-05-06 2022-07-29 中国电子信息产业集团有限公司第六研究所 Practice control platform and practice control method for space launch site and electronic equipment
CN114970783A (en) * 2022-05-30 2022-08-30 中电鹏程智能装备有限公司 Electric meter informatization post-packaging system and method
CN114967504B (en) * 2022-07-07 2023-02-17 广东长天思源环保科技股份有限公司 Environment monitoring operation and maintenance platform based on identification analysis
CN115310936B (en) * 2022-08-09 2024-02-20 盟立自动化科技(上海)有限公司 Intelligent logistics factory visualization and data service technical system based on digital twinning
CN115439031B (en) * 2022-11-09 2023-02-03 北京德汇伟业技术服务有限公司 Intelligent monitoring and management method and system for manufacturing of power equipment
CN116167217B (en) * 2023-02-10 2024-04-05 国网黑龙江省电力有限公司牡丹江水力发电总厂 Automatic control method for maintenance and hoisting of hydroelectric generating set
CN116227220B (en) * 2023-03-15 2023-11-03 广东工业大学 Construction method and system of three-dimensional virtual single machine configuration platform of SLT equipment
CN116384719A (en) * 2023-06-06 2023-07-04 天津市佳和食品科技有限公司 Intelligent control-based food production line automatic management system and implementation method thereof

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005202737A (en) 2004-01-16 2005-07-28 Tokyo Autom Mach Works Ltd Simulation apparatus
JP2014174993A (en) 2013-03-07 2014-09-22 General Electric Co <Ge> Improved plant control systems and methods

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2293164A1 (en) * 2009-08-31 2011-03-09 ABB Research Ltd. Cloud computing for a process control and monitoring system
DE112012007224T5 (en) * 2012-12-13 2015-10-22 Abb Technology Ag System and method for operation monitoring and / or diagnosis of a production line of an industrial plant
CN105260547B (en) * 2015-10-20 2018-11-09 南京航空航天大学 Digitlization workshop three-dimensional modeling method towards real-time virtual monitoring
CN106157377B (en) * 2016-08-22 2019-07-09 南京航空航天大学 A kind of matching process of the real-time three-dimensional visualization virtual monitor towards intelligence manufacture
CN106774223B (en) * 2017-02-14 2017-10-31 广州秉优信息科技有限公司 A kind of production line three-view diagram intelligent linkage method, system
CN107870600B (en) * 2017-10-17 2018-10-19 广东工业大学 A kind of transparent monitoring method in intelligence workshop and system

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005202737A (en) 2004-01-16 2005-07-28 Tokyo Autom Mach Works Ltd Simulation apparatus
JP2014174993A (en) 2013-03-07 2014-09-22 General Electric Co <Ge> Improved plant control systems and methods

Also Published As

Publication number Publication date
CN107870600A (en) 2018-04-03
JP2020515958A (en) 2020-05-28
WO2019076234A1 (en) 2019-04-25
CN107870600B (en) 2018-10-19
DE112018005583T5 (en) 2020-10-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7037204B2 (en) Smart factory monitoring methods and systems
JP6892704B2 (en) Smart factory parallel control method and system
CN108388146B (en) Three-dimensional assembly process design system based on information physical fusion and operation method
CN110083119A (en) A kind of the visual power system machine room monitoring system and method twin based on number
CN113887016A (en) Ship digital workshop simulation method and system based on digital twinning
CN103984333B (en) A kind of power plant monitoring and control management system
CN107832497A (en) A kind of intelligent workshop fast custom design method and system
CN108919765A (en) A kind of the intelligence manufacture factory Virtual Debugging and virtual monitor method and method twin based on number
CN110333698A (en) Factory management system and its method based on the twin platform of number
CN103247004B (en) A kind of approaches to IM based on the integrated BIM model of electromechanics and system
CN108022039B (en) Transformer substation simulation training system based on augmented reality
CN110399642A (en) It is a kind of for the twin body of number and its construction method of production line and application
CN107807539A (en) A kind of glass post-processing production line distributed integeration method and its system
Lin et al. Concept design of a system architecture for a manufacturing cyber-physical digital twin system
CN203204395U (en) DCS (distributed control system) experiment platform used for process control research by using semi-physical simulation technology
CN114372341A (en) Steel hot rolling pipe control system and method based on digital twinning
KR20180120454A (en) Apparatus for generating data model for smart factory and method for the same
CN103135536A (en) Data collection system (DCS) and information processing method of computer production simulation model
CN114003998A (en) Steel structure digital factory cooperation system and method based on digital twin technology
CN113946918A (en) Layout and digital twin management and control method for micro-assembly production line
Caiza et al. Digital twin for monitoring an industrial process using augmented reality
CN113128041A (en) Digital factory MES system development method based on digital twin virtual technology
CN112800606A (en) Digital twin production line construction method and system, electronic device and storage medium
CN117176763A (en) Modeling method and remote monitoring system for machining production line based on digital twin
CN100415124C (en) Self control designed teaching experiment platform for tobacco industry

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20190924

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20201027

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210125

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20210629

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210924

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20220201

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20220225

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7037204

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150