1.一种基于数字孪生的船用柴油机关重件制造过程管控方法,其特征在于:包括以下步骤:(1)创建关重件制造服务平台:对船用柴油机关重件制造车间进行数字化建模,在计算机虚拟空间中生成制造车间的数字仿真模型,并与车间中的实物形成一对一的映射,构建关重件制造服务平台;
(2)实时数据采集:对船用柴油机关重件车间进行实时数据采集,采集的数据内容包括过程数据、资源设备数据和扰动数据;
(3)建立数字孪生模型:将采集的实时数据上传至关重件制造服务平台,然后对采集到的各类数据进行处理,去除冗余数据,整合异构数据,通过采集的实时数据、历史数据以及与车间实物一一对应的数字仿真模型,基于数字孪生技术建立关重件制造车间的数字孪生模型;
(4)质量预测:基于采集的实时数据以及关重件制造服务平台中的历史数据,利用数字孪生质量预测模型,运用实时仿真和工艺数据,以工件应变量作为质量判断依据,对关重件制造的加工过程进行质量预测,最终将优化后的工艺参数上传至关重件制造车间中的加工设备来指导实际加工过程;
(5)制造流程同步执行和管控:关重件服务平台基于数字孪生模型得到优化后的生产加工计划,关重件车间执行该优化生产计划,其数字孪生模型同步执行该计划,并通过数字孪生模型的预测仿真功能监控船用柴油机关重件制造过程的整个周期活动,实现关重件制造过程的动态管控。
2.根据权利要求1所述的基于数字孪生的船用柴油机关重件制造过程管控方法,其特征在于:步骤(4)包括以下过程:(41)将加工参数输入至关重件制造服务平台;
(42)基于数字孪生模型,通过仿真得到工艺结束时关重件的应力应变分析结果;
(43)对关重件制造服务平台中的关重件应力应变历史数据与实时数据对比各应变量结果,通过质量比对算法判断是否满足加工质量要求,如果满足,则按照该工艺参数指导关重件的物理加工,并对工件质量进行监测,质量合格则将制造数据和质量数据进行上传服务系统,并更新数字孪生模型;
(44)如果判断不满足加工质量要求,则通过应力应变预测和仿真优化,根据迭代循环得到最优的工艺参数,指导实际加工,加工完成后存储优化参数和实际制造数据作为历史数据,用于下一次质量控制。
3.根据权利要求2所述的基于数字孪生的船用柴油机关重件制造过程管控方法,其特征在于:步骤(4)中所述的质量比对算法包括以下过程:(431)创建船用柴油机关重件制造阶段应变初始解空间;
(432)判断加工过程应变是否发生变化,若变化则产生新解;
(433)判断新解是否发生编辑操作,包括插入、产出和替换;
(434)计算编辑距离,并匹配相似度;
(435)将合格的解放入目标函数;
(436)目标函数的解放入调和函数中,并上传关重件制造服务平台。
4.根据权利要求1所述的基于数字孪生的船用柴油机关重件制造过程管控方法,其特征在于:步骤(5)包括以下过程:(51)关重件服务平台基于船用柴油机关重件物理模型和加工设备资源的实时数据;
(52)关重件服务平台将得到的生产计划通过指令的形式传输给物理车间,指导物理车间的加工;
(53)通过企业资源计划ERP系统下发生产加工计划,基于数字孪生模型,对关重件进行加工过程模拟和仿真优化,关重件加工工艺进行循环迭代优化,得到最优工艺参数和工艺路线;
(54)优化产生的结果上传到关重件服务平台:服务平台根据数字孪生质量预测模型上传的优化仿真结果,对生产加工计划进行更改,并通过技术数据的形式传输到数字孪生工艺模型;
(55)数字孪生模型与实际加工同步执行加工过程,从而提前对产品质量进行预测,并对生产工件进行全周期监测。
(56)数字孪生模型通过企业生产过程执行系统MES进行产品质量以及制造资源的全周期监测;
(57)关重件在加工过程中产生的实时数据通过信息物理系统传输到数字孪生模型,数字孪生模型监测加工过程中出现的扰动因素,调整加工步骤、顺序,并同步更新数字孪生模型。
5.根据权利要求1所述的基于数字孪生的船用柴油机关重件制造过程管控方法,其特征在于:所述的实时数据采集通过传感器、射频识别进行数据的实时采集,在船用柴油机关重件的整个制造过程中不间断的进行数据采集。
6.根据权利要求1所述的基于数字孪生的船用柴油机关重件制造过程管控方法,其特征在于:所述的数字孪生模型包括产品定义孪生模型、数字孪生工艺模型、数字孪生质量预测模型和数字孪生加工设备资源模型。
7.根据权利要求1所述的基于数字孪生的船用柴油机关重件制造过程管控方法,其特征在于:所述的数字孪生加工设备资源模型包括:数字孪生机床模型、数字孪生刀具模型和数字孪生夹具模型。