(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 202211226549.3 (22)申请日 2022.10.09 (71)申请人 广东工业大 学 地址 510062 广东省广州市越秀区东 风东 路729号 (72)发明人 赵荣丽　包泽仁　刘强　赖苑鹏　 邹尚文　 (74)专利代理 机构 佛山市禾才知识产权代理有 限公司 4 4379 专利代理师 梁永健 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06T 17/00(2006.01) (54)发明名称 一种面向数字孪生生产线的离线仿真方法 及其系统 (57)摘要 一种面向数字孪生生产线的离线仿真方法 及其系统， 其中所述系统包括仿真运行模块、 事 件管理模块、 仿真模型管理模块以及数据统计模 块； 所述仿真运行模块用于数字孪生生产线离线 仿真的初始化和推进工作； 所述事件 管理模块用 于管理仿真过程中所产生的所有事件， 其中所有 事件包括包括对新进入的事件进行排序、 对事件 进行执行前的条件判断和对满足条件的事件进 行传递； 所述仿真模型管理模块用于提供数字孪 生模型的导入、 分析、 三维显示、 用户交互、 修改、 保存。 将孪生产线的控制逻辑由整线拆 分为了单 个设备的控制逻辑， 并以抽象模 型的工作生命周 期为具体体 现， 从而降低了产线控制逻辑中各设 备的耦合 程度， 使得产线的布局调整更加灵活。 权利要求书3页 说明书7页 附图2页 CN 115544766 A 2022.12.30 CN 115544766 A 1.一种面向数字孪生生产线的离线仿真系统， 其特征在于， 包括仿真运行模块、 事件管 理模块、 仿真模型 管理模块以及数据统计模块； 所述仿真运行模块用于数字 孪生生产线离线仿真的初始化和推进工作； 所述事件管理模块用于管理仿真过程中所产生的所有事件， 其中所有事件包括包括对 新进入的事 件进行排序、 对 事件进行执行前的条件判断和对 满足条件的事 件进行传递； 所述仿真模型管理模块用于提供数字孪生模型的导入、 分析、 三维显示、 用户交互、 修 改、 保存； 并在对数字 孪生模型的信号接口分析后自动生成其对应的抽象模型； 提供抽象模型工作生命周期和各种模型 前后连接顺序的图形化编辑； 所述数据统计模块用于记录存储仿真过程中产生的所有有 效数据信 息， 其中所述有效 数据信息包括： 事 件信息、 模型信息以及错 误信息。 2.根据权利要求1所述的一种面向数字孪生生产线的离线仿真系统， 其特征在于， 所述 仿真运行模块还 包括仿真推进模块、 仿真初始化模块和仿真时钟； 其中所述仿真推进模块在开启仿真后用于向事件管理模块读取可执行事件， 并解析事 件的执行内容， 然后通过对应的抽象模型代为执 行； 在执行事件的同时向数据统计模块输出事件的事件名、 产生模型、 目标的数字孪生模 型和执行时间信息； 所述仿真初始化模块用于创建仿真初始化程序， 仿真初始化程序在仿真启动时根据输 入的生产订单 数据对系统的各个模块进行初始化操作； 所述仿真时钟为连续时钟， 当所述仿真时钟被所述仿真初始化模块初始化后， 开始计 时并将时间信息发送到其 他模块； 当用户对仿真进行暂停、 结束、 调速时仿真时种会进行对应的响应并通知系统其他模 块进行对应的响应。 3.根据权利要求2所述的一种面向数字孪生生产线的离线仿真系统， 其特征在于， 其中 所述初始化操作包括： 对抽象模型的进行状态、 数据、 工作生命周期的重置， 以及通过抽象模型下发动作指令 让数字孪生模型回到预设状态； 根据订单 数据调整并激活工件生成器抽象模型的工作生命周期； 接受来自抽象模型的反馈信息， 反馈信息为是否 完成初始化； 对仿真时钟进行时间归零； 清空事件管理模块的所有事 件； 清空数据统计模块记录的所有统计数据。 4.根据权利要求2所述的一种面向数字孪生生产线的离线仿真系统， 其特征在于， 单个 事件记录存 储有事件名、 产生模型、 目标模型、 工件 模型集、 执 行条件以及执 行内容； 所述执行内容为动作指令和非动作指令的逻辑组合； 所述工件 模型集中存 储一个或多个工件 模型。 5.一种面向数字孪生生产线的离线仿真方法， 应用于权利要求1～4任一项所述一种面 向数字孪生生产线的离线仿真系统， 其特 征在于， 包括以下步骤： 步骤S1： 仿真启动后系统自动根据输入的生产订单数据启动仿真初始化模块， 通过仿权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115544766 A 2真初始化创建初始化 程序； 步骤S2： 运行仿真初始化模块， 所述仿真初始化模块初始化其他模块， 其中仿真时钟从 0时刻开始， 抽象模型的状态、 数据和生命周期重置， 工件生成器对应抽象模型的生命周期 被调整并激活产生事 件， 事件管理模块和数据统计模块数据清空以及数字 孪生模型复位； 步骤S3： 仿真初始化模块接受来自抽象模型的反馈信息， 并根据所述反馈信息判断初 始化是否成功， 若成功则执 行步骤S4， 若不成功则终止程序； 步骤S4： 从事 件管理模块读取 所有可执行事件， 并依次执 行； 步骤S5： 执行完可执行事件后， 判断事件管理模块是否还存在等待执行条件满足的事 件， 若没有则执 行步骤S6， 若 有则等待 有事件的执行条件满足后执 行步骤S4； 步骤S6： 判断抽象模型是否还有任务未结束， 若无则认为当前仿真已经结束， 若有则应 等待任务结束后执 行步骤S4。 6.根据权利要求5所述的一种面向数字孪生生产线的离线仿真方法， 其特征在于， 所述 步骤S4的具体过程如下： 步骤S41： 仿真推进模块从事 件管理模块读取任一可 执行事件； 步骤S42： 仿真推进模块根据事件记录的目标数字孪生模型信息找到对应的抽象模型 并处理事件执行内容， 同时将事 件信息传递给 数据统计模块； 步骤S43： 判断事件管理模块中是否还有可执行事件， 若有则进入步骤S41， 若无则说明 步骤S4结束， 执 行步骤S5 。 7.根据权利要求6所述的一种面向数字孪生生产线的离线仿真方法， 其特征在于， 所述 步骤S42中， 所述处 理事件执行内容的步骤如下： 仿真推进模块将事件执行内容传递给目标的抽象模型后， 将由抽象模型代为处理， 此 时仿真推进模块处 理其它事 件。 8.根据权利要求7所述的一种面向数字孪生生产线的离线仿真方法， 其特征在于， 所述 由抽象模型代为处 理的具体步骤如下： 步骤B1： 抽象模型判断事件内信号指令的种类， 若信号指令的种类为非动作指令， 则所 述抽象模型直接对其进行处理， 若信号指令的种类为动作指令， 则以信号的方式按既定的 逻辑顺序下发给 数字孪生模型， 执 行步骤B2， 若无信号指令， 则执 行步骤B4； 步骤B2： 数字孪生模型接受到信号指令后根据 预先编写的脚本在虚拟三维空间进行运 动， 待全部信号指令执 行完后执 行步骤B3； 步骤B3： 当数字孪生模型执行完运动后， 抽象模型将收到反馈信息并进行判断， 其中若 反馈信息为是否成功执行， 若成功执行， 则进入步骤B4， 若不成功执行， 则应该向数据统计 模块输出错 误信息， 然后结束； 步骤B4： 激活抽象模型的工作生命周期， 根据工作生命周期中记录的下一步的内容来 修改抽象模型状态或产生新事件加入到事件管理模块中， 若工作生命周期已经运行完最后 一步则重新从第一 步开始； 若抽象模型状态被修改， 修改信息被送入数据统计模块， 然后结束。 9.根据要求5所述的一种面向数字孪生生产线的离线仿真方法， 其特征在于， 在执行步 骤S1前， 还 包括仿真前的准备工作， 其中具体步骤如下： 步骤A1： 在三维显示界面中根据自身的产线设计需求对数字孪生生产线的产线布局、权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115544766 A 3