本發(fā)明涉及制造生產(chǎn)仿真的，具體為基于數(shù)字孿生的動態(tài)仿真優(yōu)化模型構(gòu)建方法。

背景技術(shù)：

1、隨著數(shù)字化技術(shù)的快速發(fā)展，傳統(tǒng)制造和生產(chǎn)模式正向智能化、數(shù)字化轉(zhuǎn)型。數(shù)字孿生技術(shù)和動態(tài)仿真技術(shù)成為這一轉(zhuǎn)型的重要支撐，制造業(yè)正在經(jīng)歷從傳統(tǒng)生產(chǎn)方式向智能制造的轉(zhuǎn)型，數(shù)字孿生和動態(tài)仿真技術(shù)能夠提供實(shí)時(shí)監(jiān)控、預(yù)測分析和優(yōu)化決策，幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)效率和質(zhì)量的提升。

2、例如公告號為cn117077458b的一種電子產(chǎn)品生產(chǎn)線的動態(tài)仿真模型構(gòu)建方法及裝置，包括：基于電子產(chǎn)品生產(chǎn)線的工藝路線，給出電子產(chǎn)品生產(chǎn)線的布局信息、制造信息及物流任務(wù)信息；根據(jù)電子產(chǎn)品生產(chǎn)線的布局信息，搭建電子產(chǎn)品生產(chǎn)線布局模型；根據(jù)電子產(chǎn)品生產(chǎn)線布局模型，結(jié)合預(yù)設(shè)的編碼策略，給出電子產(chǎn)品生產(chǎn)線的布局鏈接參數(shù)，布局鏈接參數(shù)用于關(guān)聯(lián)電子產(chǎn)品生產(chǎn)線的布局信息及制造信息；在電子產(chǎn)品生產(chǎn)線布局模型中嵌入調(diào)用模塊，得到電子產(chǎn)品生產(chǎn)線的動態(tài)仿真模型，調(diào)用模塊用于根據(jù)布局鏈接參數(shù)調(diào)用物流任務(wù)信息。本發(fā)明由電子產(chǎn)品生產(chǎn)線的布局模型快速、精確的得到動態(tài)仿真模型，具有極強(qiáng)的普適性，提升了電子產(chǎn)品生產(chǎn)線的動態(tài)仿真效果。

3、但是傳統(tǒng)的動態(tài)仿真優(yōu)化模型構(gòu)建過程中對工藝區(qū)塊、設(shè)備、物流路徑等進(jìn)行過度簡化，忽略實(shí)際中的細(xì)節(jié)和變化，同時(shí)通常采用固定的布局配置，缺乏靈活性來適應(yīng)生產(chǎn)需求的變化。限制了模型在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用效果。為了解決這些問題，需要通過提高模型精細(xì)度和數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，實(shí)現(xiàn)動態(tài)和靈活的布局調(diào)整，采用先進(jìn)的路徑規(guī)劃算法，并增強(qiáng)動態(tài)仿真和反饋機(jī)制，同時(shí)提高計(jì)算效率和擴(kuò)展能力。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了基于數(shù)字孿生的動態(tài)仿真優(yōu)化模型構(gòu)建方法，解決了上述背景技術(shù)的問題。

2、為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：基于數(shù)字孿生的動態(tài)仿真優(yōu)化模型構(gòu)建方法，其特征在于，包括以下步驟：s1.通過數(shù)字孿生根據(jù)電子產(chǎn)品生產(chǎn)線的構(gòu)建初始數(shù)字孿生模型；s2.基于初始數(shù)字孿生模型，識別電子產(chǎn)品生產(chǎn)線中的瓶頸區(qū)域，通過模擬退火算法分析工藝區(qū)塊之間的作業(yè)流動行和空間分配合理性，優(yōu)化工藝區(qū)塊布局；s3.使用k近鄰算法預(yù)測每個(gè)工藝區(qū)塊的路徑特性，生成每個(gè)工藝區(qū)塊的影響物流路徑規(guī)劃的關(guān)鍵特征，并結(jié)合迪杰斯特拉算法構(gòu)建圖模型，將影響物流路徑規(guī)劃的關(guān)鍵特征轉(zhuǎn)化為圖的邊權(quán)重，獲取每個(gè)工藝區(qū)塊布局之間的最優(yōu)路徑，對物流軌道路徑規(guī)劃進(jìn)行優(yōu)化；s4.將工藝區(qū)塊的位置和布局優(yōu)化信息和物流軌道布局優(yōu)化信息加載到初始數(shù)字孿生模型中，構(gòu)建電子產(chǎn)品生產(chǎn)線的動態(tài)仿真模型；s5.通過電子產(chǎn)品生產(chǎn)線優(yōu)化布局模型對不同的物流需求場景進(jìn)行測試，獲取工藝區(qū)塊布局優(yōu)化指數(shù)和物流軌道路徑規(guī)劃指數(shù)，并根據(jù)測試歷史數(shù)據(jù)，評估動態(tài)仿真模型的優(yōu)化程度。

3、進(jìn)一步地，識別電子產(chǎn)品生產(chǎn)線中的瓶頸區(qū)域的具體過程如下：根據(jù)工藝區(qū)塊歷史的作業(yè)時(shí)間、設(shè)備利用率和物料積壓數(shù)據(jù)確定各工藝區(qū)塊的工作負(fù)荷，識別負(fù)載過重的工藝區(qū)塊。

4、進(jìn)一步地，通過模擬退火算法分析工藝區(qū)塊之間的作業(yè)流動行和空間分配合理性的具體過程如下：將最大化生產(chǎn)線的總效率、最小化作業(yè)流動時(shí)間、最小化物料搬運(yùn)成本設(shè)置為定義目標(biāo)函數(shù)，目標(biāo)函數(shù)用于量化和反映工藝區(qū)塊之間的作業(yè)流動和空間分配的合理性；將每個(gè)工藝區(qū)塊之前的作業(yè)流動時(shí)間、物料搬運(yùn)成本和空間利用率定義工藝區(qū)塊的空間約束和作業(yè)流動的約束條件，并計(jì)算每個(gè)工藝區(qū)塊之間的目標(biāo)函數(shù)值；通過模擬退火算法，目標(biāo)函數(shù)會在每次迭代中計(jì)算當(dāng)前工藝區(qū)塊布局的優(yōu)劣值，找到目標(biāo)函數(shù)值最小，確定最佳的工藝區(qū)塊布局。

5、進(jìn)一步地，使用k近鄰算法預(yù)測每個(gè)工藝區(qū)塊的路徑特性，生成每個(gè)工藝區(qū)塊的影響物流路徑規(guī)劃的關(guān)鍵特征的具體過程如下：獲取工藝區(qū)塊之間的物流數(shù)據(jù)和歷史路徑數(shù)據(jù)，構(gòu)建特征向量和標(biāo)簽數(shù)據(jù)；使用k近鄰算法根據(jù)特征向量計(jì)算路徑特性，選擇k值和距離度量，并對查詢點(diǎn)的路徑特性進(jìn)行加權(quán)平均預(yù)測，生成每個(gè)工藝區(qū)塊的影響物流路徑規(guī)劃的關(guān)鍵特征；所述影響物流路徑規(guī)劃的關(guān)鍵特征包括運(yùn)輸時(shí)間、運(yùn)輸成本、路徑容量、延誤風(fēng)險(xiǎn)。

6、進(jìn)一步地，結(jié)合迪杰斯特拉算法構(gòu)建圖模型，將影響物流路徑規(guī)劃的關(guān)鍵特征轉(zhuǎn)化為圖的邊權(quán)重，獲取每個(gè)工藝區(qū)塊布局之間的最優(yōu)路徑的具體過程如下：結(jié)合迪杰斯特拉算法構(gòu)建圖模型，基于k近鄰算法預(yù)測的影響物流路徑規(guī)劃的關(guān)鍵特征，轉(zhuǎn)化為圖模型中的邊權(quán)重；計(jì)算每條邊的綜合權(quán)重進(jìn)行加權(quán)，使用迪杰斯特拉算法在圖模型上執(zhí)行最短路徑計(jì)算，初始化每個(gè)節(jié)點(diǎn)的距離為無窮大，起點(diǎn)節(jié)點(diǎn)的距離設(shè)置為零，通過迭代更新最短路徑距離，選取當(dāng)前未處理節(jié)點(diǎn)中距離最小的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行更新，直到確定所有節(jié)點(diǎn)的最短路徑。

7、進(jìn)一步地，獲取工藝區(qū)塊布局優(yōu)化指數(shù)和物流軌道路徑規(guī)劃指數(shù)的具體過程如下：通過電子產(chǎn)品生產(chǎn)線優(yōu)化布局模型在不同的物流需求場景的測試，獲取各工藝區(qū)塊的作業(yè)時(shí)間、沖突發(fā)生率和空間利用率，分別與設(shè)定的優(yōu)化閾值進(jìn)行比較，獲取工藝區(qū)塊布局優(yōu)化指數(shù)；獲取各工藝區(qū)塊的運(yùn)輸時(shí)間、運(yùn)輸成本和延誤風(fēng)險(xiǎn)率，分別與設(shè)定的優(yōu)化閾值進(jìn)行比較，獲取物流軌道路徑規(guī)劃指數(shù)。

8、進(jìn)一步地，根據(jù)測試歷史數(shù)據(jù)，評估動態(tài)仿真模型的優(yōu)化程度的具體過程如下：基于工藝區(qū)塊布局優(yōu)化指數(shù)和物流軌道路徑規(guī)劃指數(shù)，分別與歷史工藝區(qū)塊布局優(yōu)化指數(shù)和歷史物流軌道路徑規(guī)劃指數(shù)進(jìn)行綜合運(yùn)算，獲取動態(tài)仿真模型的優(yōu)化指數(shù)；將動態(tài)仿真模型的優(yōu)化指數(shù)與設(shè)定的動態(tài)仿真模型的優(yōu)化指數(shù)閾值進(jìn)行比較，評估動態(tài)仿真模型的優(yōu)化程度。

9、本發(fā)明具有以下有益效果：

10、（1）、該基于數(shù)字孿生的動態(tài)仿真優(yōu)化模型構(gòu)建方法，通過識別電子產(chǎn)品生產(chǎn)線中的瓶頸區(qū)域，提高了生產(chǎn)線的整體效率和產(chǎn)能，通過模擬退火算法分析工藝區(qū)塊之間的作業(yè)流動行和空間分配合理性，減少了無效工藝流動和空間浪費(fèi)，優(yōu)化了生產(chǎn)線資源的配置。

11、（2）、該基于數(shù)字孿生的動態(tài)仿真優(yōu)化模型構(gòu)建方法，通過k近鄰算法與迪杰斯特拉算法的結(jié)合提高了路徑規(guī)劃的準(zhǔn)確性和效率。通過預(yù)測關(guān)鍵特征和優(yōu)化路徑，減少了運(yùn)輸時(shí)間和成本，提升了物流軌道的運(yùn)行效率和可靠性。通過對不同物流需求場景的測試和評估，能夠不斷優(yōu)化和調(diào)整生產(chǎn)線布局和路徑規(guī)劃，確保優(yōu)化方案的有效性和可持續(xù)性。優(yōu)化指數(shù)的計(jì)算和評估提供了量化指標(biāo)，幫助持續(xù)改進(jìn)生產(chǎn)線的性能和效率。

12、當(dāng)然，實(shí)施本發(fā)明的任一產(chǎn)品并不一定需要同時(shí)達(dá)到以上所述的所有優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)特征：

1.基于數(shù)字孿生的動態(tài)仿真優(yōu)化模型構(gòu)建方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于數(shù)字孿生的動態(tài)仿真優(yōu)化模型構(gòu)建方法，其特征在于：識別電子產(chǎn)品生產(chǎn)線中的瓶頸區(qū)域的具體過程如下：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于數(shù)字孿生的動態(tài)仿真優(yōu)化模型構(gòu)建方法，其特征在于：通過模擬退火算法分析工藝區(qū)塊之間的作業(yè)流動行和空間分配合理性的具體過程如下：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于數(shù)字孿生的動態(tài)仿真優(yōu)化模型構(gòu)建方法，其特征在于：使用k近鄰算法預(yù)測每個(gè)工藝區(qū)塊的路徑特性，生成每個(gè)工藝區(qū)塊的影響物流路徑規(guī)劃的關(guān)鍵特征的具體過程如下：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于數(shù)字孿生的動態(tài)仿真優(yōu)化模型構(gòu)建方法，其特征在于：結(jié)合迪杰斯特拉算法構(gòu)建圖模型，將影響物流路徑規(guī)劃的關(guān)鍵特征轉(zhuǎn)化為圖的邊權(quán)重，獲取每個(gè)工藝區(qū)塊布局之間的最優(yōu)路徑的具體過程如下：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于數(shù)字孿生的動態(tài)仿真優(yōu)化模型構(gòu)建方法，其特征在于：獲取工藝區(qū)塊布局優(yōu)化指數(shù)和物流軌道路徑規(guī)劃指數(shù)的具體過程如下：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于數(shù)字孿生的動態(tài)仿真優(yōu)化模型構(gòu)建方法，其特征在于：根據(jù)測試歷史數(shù)據(jù)，評估動態(tài)仿真模型的優(yōu)化程度的具體過程如下：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了基于數(shù)字孿生的動態(tài)仿真優(yōu)化模型構(gòu)建方法，涉及制造生產(chǎn)仿真的技術(shù)領(lǐng)域。該基于數(shù)字孿生的動態(tài)仿真優(yōu)化模型構(gòu)建方法，通過識別電子產(chǎn)品生產(chǎn)線中的瓶頸區(qū)域，并通過模擬退火算法分析工藝區(qū)塊之間的作業(yè)流動行和空間分配合理性，提高了生產(chǎn)線的整體效率和產(chǎn)能，減少了無效工藝流動和空間浪費(fèi)，優(yōu)化了生產(chǎn)線資源的配置。通過K近鄰算法與迪杰斯特拉算法的結(jié)合提高了路徑規(guī)劃的準(zhǔn)確性和效率。通過預(yù)測關(guān)鍵特征和優(yōu)化路徑，減少了運(yùn)輸時(shí)間和成本，提升了物流軌道的運(yùn)行效率和可靠性。通過對不同物流需求場景的測試和評估，能夠不斷優(yōu)化和調(diào)整生產(chǎn)線布局和路徑規(guī)劃，幫助持續(xù)改進(jìn)生產(chǎn)線的性能和效率。

技術(shù)研發(fā)人員：丁丁,孫建龍,黃四鑫,魏星
受保護(hù)的技術(shù)使用者：深圳市同立方科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/9/29