一种基于数字孪生的索具生产进度监测方法与流程

本发明涉及数字孪生制造领域，尤其涉及一种基于数字孪生的索具生产进度监测方法。

背景技术：

1、索具生产通常包括下料、压接、装配、拉力检测、外观检测和返修处理多个环节，生产过程涉及工件流转、设备运行、资源占用和质量检测结果的连续变化。现有生产进度监测方式多依赖人工报工、条码扫描、设备状态采集和生产管理系统记录，能够获得部分工序完成信息，但通常只对单一工件的当前工序进行显示，难以反映工件在不同工位、加工设备、检测设备之间的动态关联。

2、在现有技术中，进度监测与质量检测、返修记录、资源占用信息之间的关联程度较低。当压接压力异常、拉力检测未通过、视觉检测缺陷、设备占用冲突同时出现时，现有系统往往只能给出滞后性的工序状态，难以准确判断进度停滞由设备等待、检测不合格还是返修回流造成，也难以确定返修对后续工序和资源节点产生的影响范围。

3、现有索具生产进度监测技术仍存在工序状态表达粗略、返修流转影响难以追踪、共享资源阻塞原因不清、预计完成时间准确性不足的问题，难以满足索具生产过程精细化进度监测和异常原因定位的要求。

4、因此，如何提供一种基于数字孪生的索具生产进度监测方法是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

1、本发明的一个目的在于提出一种基于数字孪生的索具生产进度监测方法，本发明采集索具生产过程中的生产采集数据，形成索具生产观测数据，构建索具数字孪生生产图和相位孪生stg-ncde模型，通过双路径控制单元生成双控制路径，利用工艺相位时间ncde单元生成工件时间隐藏状态和相位停滞状态，再通过多关系空间ncde单元沿正向工艺边、返修回流边和资源占用边进行空间传播，生成资源影响状态和返修影响状态，并由分段向量场单元生成加工推进状态、等待延误状态、检验确认状态和返修回退状态，输出工件实时完成度、预计完成时间、阻塞资源节点、返修影响范围和进度异常原因，具备进度监测精度高、返修影响定位清楚、资源阻塞判断准确的优点。

2、根据本发明实施例的一种基于数字孪生的索具生产进度监测方法，包括如下步骤：

3、采集索具生产过程中的生产采集数据，按照工件编码和采集时间进行对应，形成索具生产观测数据；

4、基于索具生产观测数据，构建索具数字孪生生产图；

5、构建相位孪生stg-ncde模型，包括双路径控制单元、工艺相位时间ncde单元、多关系空间ncde单元和分段向量场单元；

6、在双路径控制单元中，基于索具生产观测数据，构建观测时间路径和工艺相位路径，组合生成双控制路径；

7、基于工艺相位时间ncde单元，构建连续生产状态，以双控制路径作为连续驱动路径，进行时间演化处理，生成工件时间隐藏状态和相位停滞状态；

8、多关系空间ncde单元基于索具数字孪生生产图建立正向工艺边、返修回流边、资源占用边，并基于工件时间隐藏状态和相位停滞状态进行空间传播，生成资源影响状态和返修影响状态；

9、基于分段向量场单元，进行进度演化修正，生成加工推进状态、等待延误状态、检验确认状态和返修回退状态，构建索具生产进度监测结果。

10、可选的，所述生产采集数据包括工件编码、订单规格、物料批次、工位编码、加工设备编码、检测设备编码、采集时间、工序流转记录、设备运行状态、资源占用状态、压接压力采样序列、拉力检测数据、视觉检测结果和返修记录；

11、其中，工序流转记录包括工序标识和工序发生时间，返修记录包括返修工件编码和返修返回工序。

12、可选的，所述构建索具数字孪生生产图包括：

13、基于工件编码、工位编码、加工设备编码、检测设备编码和物料批次，建立工件编码节点、工位节点、加工设备节点、检测设备节点和物料批次节点，并写入索具数字孪生生产图；

14、将工位节点、加工设备节点和检测设备节点作为资源节点进行归并，并将订单规格关联至工件编码节点；

15、根据同一工件编码对应的工序流转记录，确定同一工件编码节点在相邻工序之间的流转顺序，形成工艺流转关系；

16、根据各工件编码节点对应的最新工序标识，生成工件当前工序状态，根据资源占用状态确定工件编码节点在采集时间下占用的资源节点，生成生产状态集中的资源占用状态，根据设备运行状态确定加工设备节点和检测设备节点在采集时间下的运行状态，生成生产状态集中的设备运行状态；

17、根据拉力检测数据和视觉检测结果，构建质量检测状态，根据返修记录中的返修工件编码和返修返回工序确定返修状态；

18、将工件当前工序状态、资源占用状态、设备运行状态、质量检测状态和返修状态写入生产状态集。

19、可选的，所述构建相位孪生stg-ncde模型包括：

20、调用原始stg-ncde模型中的连续路径输入结构、时间处理ncde结构和空间处理ncde结构；

21、基于连续路径输入结构，将单一连续控制路径输入方式改造为观测时间路径与工艺相位路径共同驱动的双路径输入方式，构建双路径控制单元；

22、基于时间处理ncde结构，将时间状态演化方式改造为由双控制路径驱动的工艺相位时间演化方式，构建工艺相位时间ncde单元；

23、基于空间处理ncde结构，将单一空间依赖传播方式改造为正向工艺边、返修回流边和资源占用边共同参与的多关系空间传播方式，构建多关系空间ncde单元；

24、基于ncde中的隐藏状态更新向量场结构，将统一状态更新方式改造为分段状态更新方式，构建分段向量场单元，并设置加工向量场、等待向量场、检验向量场和返修向量场；

25、基于双路径控制单元、工艺相位时间ncde单元、多关系空间ncde单元和分段向量场单元，构建相位孪生stg-ncde模型。

26、可选的，所述组合生成双控制路径包括：

27、在双路径控制单元中，从索具生产观测数据中按照工件编码节点读取采集时间，顺序排列生成每个工件编码节点对应的观测时间路径；

28、基于同一工件编码节点对应的工序流转记录，按照工序发生时间将工序标识排列，并将相邻两个工序标识与工艺流转关系进行匹配，生成工序相位递进顺序；

29、将生产状态集对应至工序相位递进顺序，形成状态相位数据；

30、将压接压力采样序列、拉力检测数据、视觉检测结果和状态相位数据按照工序相位递进顺序连续排列，生成工艺相位路径；

31、将观测时间路径与工艺相位路径按照工件编码节点和采集时间进行对应，生成双控制路径。

32、可选的，所述生成工件时间隐藏状态和相位停滞状态包括：

33、按照工件编码节点和采集时间，将同一工件编码节点在同一采集时间下的生产状态集组成连续生产状态；

34、工艺相位时间ncde单元将双控制路径作为连续驱动路径，对连续生产状态进行连续时间更新，形成时间演化序列；

35、当观测时间路径中的采集时间递增且工艺相位路径中的工序标识保持不变时，将对应采集时间段标记为相位停滞，生成相位停滞状态；

36、当观测时间路径中的采集时间递增且工艺相位路径中的工序标识变为工艺流转关系中的下一工序标识时，标记相位推进，并将对应的工序标识变化写入时间演化序列；

37、基于时间演化序列，计算各采集时间对应的隐藏状态，按序排列生成工件时间隐藏状态。

38、可选的，所述生成资源影响状态和返修影响状态包括：

39、调用多关系空间ncde单元，按照工艺流转关系中的工序标识先后顺序，将当前工序对应的工位节点连接至下一工序对应的工位节点，建立正向工艺边；

40、将返修工件编码与工件编码节点进行匹配，将匹配成功的工件编码节点连接至返修返回工序对应的工位节点，建立返修回流边；

41、从资源占用状态中读取每个工件编码节点在采集时间下占用的资源节点，当2个以上工件编码节点在同一采集时间占用同一资源节点时，将占用同一资源节点的工件编码节点互相连接，建立资源占用边；

42、沿正向工艺边，传播工件时间隐藏状态，沿返修回流边，传播返修状态，生成返修影响状态，沿资源占用边，传播相位停滞状态和资源占用状态，形成资源影响状态。

43、可选的，所述构建索具生产进度监测结果包括：

44、基于分段向量场单元，根据设备运行状态，调用加工向量场，读取工件当前工序状态、工序推进变化和设备运行变化，标记已推进工序记录，从压接压力采样序列中提取最大压力值、最小压力值和压力持续时长，生成加工推进状态；

45、根据资源占用状态和相位停滞状态，调用等待向量场，读取资源影响状态，确定阻塞资源节点标识，生成等待延误状态；

46、根据质量检测状态，调用检验向量场，读取拉力检测数据和视觉检测结果，确定检测阶段结果，生成检验确认状态；

47、根据返修状态，调用返修向量场，读取返修影响状态和工件时间隐藏状态，确定回退工序范围，生成返修回退状态；

48、根据加工推进状态和检验确认状态，确定工件实时完成度；

49、根据加工推进状态和等待延误状态，确定预计完成时间和阻塞资源节点；

50、根据返修回退状态，确定返修影响范围；

51、根据检验确认状态、等待延误状态和返修回退状态，确定进度异常原因；

52、输出索具生产进度监测结果，包括工件实时完成度、预计完成时间、阻塞资源节点、返修影响范围和进度异常原因。

53、本发明的有益效果是：

54、首先，本发明通过索具生产观测数据构建索具数字孪生生产图，将工件编码节点、工位节点、加工设备节点、检测设备节点、物料批次节点以及工艺流转关系、返修回流边和资源占用边进行关联，使索具生产过程中的工序流转、设备运行、资源占用、质量检测和返修状态能够在同一数字化结构中表达，从而减少现有进度监测只记录单一工序状态、难以反映多节点关联影响的问题，提高生产进度监测的完整性和准确性。

55、其次，本发明通过双路径控制单元生成双控制路径，并利用工艺相位时间ncde单元生成工件时间隐藏状态和相位停滞状态，使采集时间变化和工序相位变化能够共同参与生产进度判断，从而能够区分工件处于正常推进、相位停滞和返修回退的不同状态，避免仅依赖采集时间或当前工序判断进度造成的误判，提高工件实时完成度和预计完成时间的判断精度。

56、此外，本发明通过多关系空间ncde单元沿正向工艺边、返修回流边和资源占用边进行空间传播，并通过分段向量场单元分别生成加工推进状态、等待延误状态、检验确认状态和返修回退状态，使资源阻塞、质量检测异常和返修回退异常能够分别被识别，并进一步确定阻塞资源节点、返修影响范围和进度异常原因，从而提高异常定位的清晰度，便于及时调整生产资源和返修处理流程。