智能制造数字孪生虚拟仿真平台

软件主要功能如下：

      一、生产系统3D数字化建模

利用数字化建模技术在生产线仿真系统中建立制造产品的完整生产系统（物料、设备、工位、生产线），涵括原料进入生产现场后经过加工、物流、装配、检验等一系列生产活动构成的路线，使得产品、工艺 装备、厂房等实际生产中的人、机、料、法、环等要素对应镜像在虚拟仿真环境中，形成生产系统的“数字双胞胎”模型，可用于多维度的试验能力分析。

Ø  物料建模：基于零件或组件（装配体）的设计模型，在生产系统仿真环境中构建面向装配过程仿真、工艺规划与仿真的零件及部件对象模型，这些模型除了具有3D几何属性以外，还具有结构树组成、装配约束、质心/惯性矩等多种属性；

图：组件管理、装配树定义、装配约束定义

Ø  设备数字化建模：以组成设备的基本几何模型为基础，在生产系统仿真环境中构建生产设备的数字化功能模型，包括设备组成、设备的运动机构（含运动副）、设备的操作参数、设备运作方法等多种属性。所建立的设备模型能够与真实设备的工作参数、运作方法上一一对应，并能模拟真实设备的工作过程；

Ø  工位/站位数字化建模：以设备、工具、工装的数字化模型为基础，建立工位或工作站位3D数字化模型，该模型具有设备/工具/工装/边库等模型列表、这些模型之间的3D布局关系、基于这些模型及布局关系的工位/站位工作过程仿真方法，能够用于规划该工位/站位的工作过程，并进行3D数字化仿真，分析动态干涉等问题；

图：工位布局操作

Ø  生产线数字化建模：以工位/站位及设备/工具/工装的数字化模型为基础，通过图形化逻辑建模方式建立生产线模型，该模型含有多个工位或设备，具有上下游逻辑关系，能够调整工位或设备在生产线内的3D布局规划，并能对所含的工位、设备进行统一的运行规划，并仿真生产线运作过程，分析布局合理性及工位之间的协作运行情况。

图：生产线模型

      二、3D数字化工艺规划

Ø  工艺流程规划：以图形化建模的方式，在选定生产线模型基础上，规划工艺执行过程，形成工艺流程逻辑模型；

图：工艺过程逻辑模型定义

Ø  工艺内容规划：对于工艺流程的每一个工序，规划具体内容，主要包括：工序启动条件；工序执行过程；初始物料种类和数量；边库补料规则；工序内各设备和人员的动作顺序、时间和过程参数；上一工序输入物料；本工序输出对象。

      三、生产系统运行仿真

Ø  可选择仿真工艺过程模型，设置总仿真时间、初始物料种类与数量、仿真加速比例等参数；

图：工艺过程仿真工作界面

Ø  设备和物料根据仿真同步动作，并显示碰撞及动态干涉、物料阻塞、缓冲区/边库内的物料数量等；

Ø  产品自身的装配仿真验证功能：可通过直接移动产品零部件模型来初步仿真装配过程，评估顺序合理性、零部件之间的动态干涉等指标。

图：上海航天电源公司车用电池系统集成生产线仿真

      四、现场数据驱动的在线仿真

将生产系统数字化模型与对应的真实生产过程结合，通过MES系统的数据采集或从制造现场直接获取实时数据，通过实时采集的现场数据驱动数字化模型实现同步、在线仿真。并将生产数据按照种类和时序组织起来，进行生产过程的数据综合分析，实现对生产过程的监视和报警提示。

Ø  设备工作状态监视与报警提示：对设备工作参数进行监测，如出现工作参数异常则以报警、高亮闪烁灯多种方式提示；

Ø  工艺执行情况监测：将生产现场作业过程中采集的工艺参数数据与系统中的工艺要求对比，实现现场实际工艺执行过程中的符合性、适应性分析；

Ø  数据分析与记录：记录生产过程的各种重要参数，如质量数据、产量数据、工时数据等；对生产过程参数进行实时的综合分析，获得生产效率、设备/人员效率、质量稳定性等多种信息。

图：设备运行监控及工位上工艺获取

      五、VR沉浸、交互仿真

Ø  VR环境：运用特定的硬件和软件组合生成沉浸式虚拟现实环境，通过1:1 的展示尺度立体的完全真实的进行呈现，获得对产品的多角度、全面的正确认知，代替实物样机，缩短设计周期、降低成本；

Ø  交互操作仿真能力：将装配工艺仿真过程内容、结果在VR环境中可视化，直观、清晰表达产品的设计概念，从不同角度观察分析产品内部结构，对虚拟模型的多角度、多维度分析。用户可以身临特定的虚拟环境中，运用交互设备对虚拟模型的分析、拆除和组装，通过装配工艺仿真发现产品装配设计过程中的问题评估产品的可装配性如何，直观观察、分析装配的动态过程，指导完成虚拟装配顺序设计、装配路径设计和装配操作可行性分析等。