(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211161061.7 (22)申请日 2022.09.22 (71)申请人 北京工业大 学 地址 100124 北京市朝阳区平乐园10 0号 (72)发明人 闫俊　赵永胜　张月泽　张彩霞　 查佶明　 (74)专利代理 机构 北京思海天达知识产权代理 有限公司 1 1203 专利代理师 王兆波 (51)Int.Cl. G06Q 10/06(2012.01) G06Q 10/10(2012.01) G06Q 50/04(2012.01) (54)发明名称 一种基于数字孪生的车间排产与动态调度 平台 (57)摘要 本发明公开了一种基于数字孪生的车间排 产与动态调度平台， 该平台由订单数据处理模 块、 实时异常监控模块、 车间环境配置模块、 物料 需求处理模块、 核心算法管理模块、 静态排产计 算模块、 动态调度调整模块七个功能模块和生产 车间环境基础数据、 核心算法、 生产状态实时数 据三个数据模块组成。 基于数字孪生平台获得车 间物理设备的实时状态与异常信息， 通过静态排 产计算获得初始任务下的排产计划， 通过动态调 度调整计算， 及时处理异常信息对正常生产的影 响。 通过静态排产与动态调度相结合的方式， 解 决实际生产中不确定突发事件下生产即时状态 不明确、 生产过程偏离原本排产计划、 生产效率 严重滞后的问题。 权利要求书2页 说明书5页 附图1页 CN 115526482 A 2022.12.27 CN 115526482 A 1.一种基于数字孪生的车间排产与动态调度平台， 其特征在于： 包括订单数据处理模 块、 实时异常监控模块、 车间环 境配置模块、 物料需求处理模块、 核心 算法管理模块、 静态 排 产计算模块、 动态调 度调整模块七个功能模块和生产车间环 境基础数据、 核心 算法、 生产状 态实时数据三个数据模块； 基于数字孪生平台获得车间物理设备 的实时状态与异常信息， 通过静态排产计算获得初始任务下 的排产计划， 通过动态调度调整计算， 及时处理异常信 息对正常生产的影响； 所述的订单数据处理模块用于预估订单工期， 分解订单任务； 计算所有订单在现有生 产能力下的预估完成工期， 根据订单要求分解并下发任务给排产计算； 所述的实时异常监控模块用于监测实际生产过程； 实时异常监控模块与车间数字孪生 系统实时通讯， 一旦检测到实际生产与排产计划的偏差， 将分析异常偏差扰动的影响， 制定 重调度触发方案； 所述的车间环境配置模块用于定义与设置生产环境下排产调度的基础数据； 初始化设 置新车间的设备种类、 设备数量生产能力基本数据， 定义产品种类、 加工工艺过程、 预计工 时产品相关基本数据； 所述的物料需求处理模块用于集中化处理当前排产与任务下的物料需求； 统计物料库 存情况， 分析新的排产任务下的物料需求， 发布 物料订购需求； 所述的核心算法管理模块用于管理排产与调度算法库； 包含用于排产的遗传算法以及 用于动态调度的强化学习算法， 对排产与调度算法进行增删改查、 参数设置； 所述的静态排产计算模块用于计算订单任务下的排产计划； 获取分配的订单任务需 求， 调用排产优化算法进 行计算， 获得排产计划甘特图， 发布物料需求以及各设备的加工任 务； 所述的动态调度调 整模块用于快速计算不确定事件扰动后的调度计划； 根据不确定扰 动因素影响下的任务特点， 获取监控下实际生产过程的即时物料状态、 生产状态， 调用动态 调度算法， 获得高响应、 快反馈的动态调度调整方案， 并发布调整之后各设备的加工任务； 所述的生产车间环境基础数据用于存储车间设备固有信 息和产品基本信 息； 设备固有 信息包括设备编号、 设备类型、 设备数量、 能耗， 产品基本信息包括产品编号、 产品类别、 工 艺过程、 预估工时； 所述的核心算法用于集中存储静态排产与动态调度的所有算法， 封装算法及其对应的 调度模型， 提供排产与调度算法的输入接口与调用接口； 所述的生产状态实时数据用于存储实际生产过程中的状态信 息； 基于数字孪生系统获 取并实时存储当前即时生产状态， 包括正在进行中的订单、 设备、 工件信息， 为实时异常监 控模块、 动态调度调整模块 提供实时数据保障； 所述的订单数据处理模块与实时异常监控模块为平台的输入部分， 分别触发生产排产 与动态调 度； 所述的车间环境配置模块、 物料需求处理模块、 核心算法管理模块是平台的主 要执行部分； 所述的静态排产计算模块与动态调度调整模块为平台的输出部分， 将排产与 调度计算的结果输出； 所述的生产车间环境基础数据、 核心 算法、 生产状态实时数据是平台 数据库部分。 2.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生的车间排产与动态调度平台， 其特征在于： 所述的基于数字孪生的车间排产与动态调 度平台用于车间的排产与动态调 度； 生产排产过权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115526482 A 2程包括： 步骤一订单数据处理模下发订单任务需求到静态排产计算模块； 步骤二静态排产计算模块读取生产环境基础数据， 获得排产与生产调度问题的基本环 境配置数据； 步骤三静态排产计算模块调用生产排产算法； 步骤四静态排产计算模块发布 物料需求； 步骤五静态排产计算模块输出排产结果。 3.根据权利要求2所述的一种基于数字孪生的车间排产与动态调度平台， 其特征在于： 动态调度过程包括： 步骤一实时异常监控 模块监测到生产环境异常扰动并触发异常给动态调度调整模块； 步骤二动态调度调 整模块读取生产环境基础数据， 获得排产与生产调度问题的基本环 境配置数据； 步骤三动态调度调整模块获取订单任务需求； 步骤三动态调度调整模块获取生产状态实时数据； 步骤四动态调度调整模块调用动态调度算法； 步骤五动态调度调整模块发布 物料需求； 步骤六动态调度调整模块输出调整后的排产调度结果。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115526482 A 3