一种数字孪生机床全生命周期使用策略动态生成方法技术

本发明专利技术公开一种数字孪生机床全生命周期使用策略动态生成方法，包括如下步骤：S1)构建机床生命周期平行仿真模型DE；S2)构建用于描述机床使用情况的机床未来场景模型S；S3)构建机床即时使用策略模型T；S4)将机床生命周期平行仿真模型DE、机床未来场景模型S和机床即时使用策略模型T集成并构建成数字孪生机床，运行数字孪生机床即可动态生成全生命周期使用策略。本发明专利技术可以生成机床在指定周期或全生命周期内的整体使用策略，便于用户更全面了解机床可能的使用情况及效益，有利于用户从全局的角度做出更好的设备管理决策。角度做出更好的设备管理决策。角度做出更好的设备管理决策。

【技术实现步骤摘要】
一种数字孪生机床全生命周期使用策略动态生成方法


[0001]本专利技术涉及数字机床控制
具体地说是一种数字孪生机床全生命周期使用策略动态生成方法。

技术介绍

[0002]数字孪生技术已在机床管理中取得一些应用，目前的成果主要集中在基于三维模型的机床状态跟踪展现、机床操作优化以及预防性维修策略生成等。但上述成果尚不能完全满足要求。
[0003]具体地说，首先，已有数字孪生机床模型不具备动态生成全生命周期使用策略的能力，现有策略模型仅是依据当前状态得到的当前一步的策略，并不能向后推演出未来一段时间、甚至整个生命周期内的使用策略，而对用户来说，如果能够得到全生命周期策略显然更有利于整体工作的安排；其次，尽管机床在出厂后也带有维修策略，但这些策略基本是通用的经验性规则，缺乏依据实际使用情况个性化且动态生成的能力。
[0004]由上可见，有必要设计一种数字孪生机床构建方法，具体地说，有必要设计一种支持全生命周期使用策略动态生成的数字孪生机床构建方法。

技术实现思路

[0005]为此，本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种数字孪生机床全生命周期使用策略动态生成方法，可以生成机床在指定周期或全生命周期内的整体使用策略，便于用户更全面了解机床可能的使用情况及效益，有利于用户从全局的角度做出更好的设备管理决策。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：
[0007]一种数字孪生机床全生命周期使用策略动态生成方法，包括如下步骤：
[0008]S1)构建机床生命周期平行仿真模型DE；机床生命周期平行仿真模型DE包括参数化建模模块、虚实同步模块和仿真推演模块；
[0009]S2)构建用于描述机床使用情况的机床未来场景模型S；机床未来场景模型S包括事件定义模块和事件触发模块；
[0010]S3)构建机床即时使用策略模型T；机床即时使用策略模型T包括数据采集模块、策略推演模块和策略输出模块；
[0011]S4)将机床生命周期平行仿真模型DE、机床未来场景模型S和机床即时使用策略模型T集成并构建成数字孪生机床，运行数字孪生机床即可动态生成全生命周期使用策略。
[0012]上述数字孪生机床全生命周期使用策略动态生成方法，在步骤S1)中，参数化建模模块用于参数化描述机床的使用目标、使用场景和能力状态，其中，使用目标作为步骤S3)中训练生成机床即时策略的依据，使用场景用于描述机床的使用环境，能力状态描述机床典型性能与当前运行状况；虚实同步模块用于在全生命周期内同步物理机床E的使用场景S
t
与能力状态信息C
t
，其中，物理机床E的使用场景S
t
与能力状态信息C
t
作为后续生成使用
策略的输入；仿真推演模块用于依据假定的下一步使用场景S
t+1
与当前使用策略T
t
计算得到物理机床下一步的能力状态C
t+1
，其中，使用策略用于描述在什么时间执行什么任务。
[0013]上述数字孪生机床全生命周期使用策略动态生成方法，步骤S2)中，事件定义模块用于定义未来可能发生的事件，每个事件通过事件特征量表征，事件特征量至少包括事件类型、事件参数和影响效果，其中，事件类型包括能够或/和可能影响机床状态与能力的事件，触发规则通过定义事件一段时间内的出现概率分布得到，影响效果用于描述一旦某件事发生将对机床状态与能力的影响；事件触发模块用于基于事先设定的触发规则在相应时刻生成相应事件。
[0014]上述数字孪生机床全生命周期使用策略动态生成方法，步骤S3)中，数据采集模块用于实时获取当前使用场景S
t
、能力状态C
t
和假想下一步的使用场景S
t+1
，策略推演模块用于实现由使用场景S
t
和能力状态C
t
向即时策略T
t
的映射以及由下一步使用场景S
t+1
与下一步能力状态C
t+1
向下一步策略T
t+1
的映射，策略输出模块用于将通过策略推演模块得到的策略输出；其中，策略推演模块所用映射关系通过强化学习算法训练得到。
[0015]上述数字孪生机床全生命周期使用策略动态生成方法，进行强化学习算法训练时使用的训练原理以最大化实现定义的使用目标A为准则，依据掌握的使用场景S
t
与能力状态C
t
信息探索使用不同策略后的使用目标值，并以探索得到的使用目标值作为算法收敛的依据。
[0016]上述数字孪生机床全生命周期使用策略动态生成方法，在步骤S4)中，设机床全生命周期中的时间节点t
j
，j＝0,1,2,...，则机床全生命周期可以记作{t0,t1,t2,...,t
j
,...}，步骤S1)中构建出的机床生命周期平行仿真模型与物理机床在时间节点t
j
进行当前使用场景S
t
与当前能力状态信息C
t
同步。
[0017]上述数字孪生机床全生命周期使用策略动态生成方法，t0选择的时间节点不同，在步骤S4)中生成的全生命周期使用策略不同。
[0018]本专利技术的技术方案取得了如下有益的技术效果：
[0019]本专利技术能够生成机床在指定周期或全生命周期内的整体使用策略，有利于用户更全面了解机床可能的使用情况及效益，从而辅助用户从全局的角度做出更好的设备管理决策。
附图说明
[0020]图1为本专利技术中数字孪生机床全生命周期使用策略动态生成方法的流程示意图。
具体实施方式
[0021]如图1所示，本专利技术数字孪生机床全生命周期使用策略动态生成方法，包括如下步骤：
[0022]S1)构建机床生命周期平行仿真模型DE；机床生命周期平行仿真模型DE包括参数化建模模块、虚实同步模块和仿真推演模块；
[0023]S2)构建用于描述机床使用情况的机床未来场景模型S；机床未来场景模型S包括事件定义模块和事件触发模块；
[0024]S3)构建机床即时使用策略模型T；机床即时使用策略模型T包括数据采集模块、策
略推演模块和策略输出模块；
[0025]S4)将机床生命周期平行仿真模型DE、机床未来场景模型S和机床即时使用策略模型T集成并构建成数字孪生机床，运行数字孪生机床即可动态生成全生命周期使用策略。
[0026]本实施例中，在步骤S1)中，参数化建模模块用于参数化描述机床的使用目标、使用场景和能力状态。其中，使用目标作为步骤S3)中训练生成机床即时策略的依据，可以依据需求自行定义，如效益最大、寿命最长等；使用场景用于描述机床的使用环境，由一组正在发生的事件进行描述，如停电、执行临时紧急任务等；能力状态描述机床典型性能与当前运行状况，如每小时加工部件数量、平均故障时间、主轴噪声等；虚实同步模块用于在全生命周期内同步物本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种数字孪生机床全生命周期使用策略动态生成方法，其特征在于，包括如下步骤：S1)构建机床生命周期平行仿真模型DE；机床生命周期平行仿真模型DE包括参数化建模模块、虚实同步模块和仿真推演模块；S2)构建用于描述机床使用情况的机床未来场景模型S；机床未来场景模型S包括事件定义模块和事件触发模块；S3)构建机床即时使用策略模型T；机床即时使用策略模型T包括数据采集模块、策略推演模块和策略输出模块；S4)将机床生命周期平行仿真模型DE、机床未来场景模型S和机床即时使用策略模型T集成并构建成数字孪生机床，运行数字孪生机床即可动态生成全生命周期使用策略。2.根据权利要求1所述的数字孪生机床全生命周期使用策略动态生成方法，其特征在于，在步骤S1)中，参数化建模模块用于参数化描述机床的使用目标、使用场景和能力状态，其中，使用目标作为步骤S3)中训练生成机床即时策略的依据，使用场景用于描述机床的使用环境，能力状态描述机床典型性能与当前运行状况；虚实同步模块用于在全生命周期内同步物理机床E的使用场景S
t
与能力状态信息C
t
，其中，物理机床E的使用场景S
t
与能力状态信息C
t
作为后续生成使用策略的输入；仿真推演模块用于依据假定的下一步使用场景S
t+1
与当前使用策略T
t
计算得到物理机床下一步的能力状态C
t+1
，其中，使用策略用于描述在什么时间执行什么任务。3.根据权利要求1所述的数字孪生机床全生命周期使用策略动态生成方法，其特征在于，步骤S2)中，事件定义模块用于定义未来可能发生的事件，每个事件通过事件特征量表征，事件特征量至少包括事件类型、事件参数和影响效果，其中，事件类型包括能够或/和可能影响机床状态与能力的事件，触发规则通过定义事件一段时间内的出现概率分布得到，影响效果用于描述一旦某件事发生将对机床状态与能力的影响；...

【专利技术属性】
技术研发人员：程顺，
申请(专利权)人：北京安盟信息技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：