【摘 要】
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当前,我国的造船技术日新月异,造船业的快速发展使我国的船舶需求急剧增多。但是,大型船舶的生产过程涉及许多部门和许多制造环节,而管子加工车间是船舶制造中的重要环节,生产能力和进度计划直接影响整艘船的生产进度,而及时满足管子需求是许多造船企业的公认难题。直管生产线作为管子加工车间重要组成部分,其智能化、机械化、自动化至关重要,所以将数字孪生技术应用到直管生产线。本文结合数字孪生与直管生产线的研究现状与
【基金项目】
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2017年工信部项目智能制造专项“船舶智能制造技术集成应用研究”子课题；
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当前,我国的造船技术日新月异,造船业的快速发展使我国的船舶需求急剧增多。但是,大型船舶的生产过程涉及许多部门和许多制造环节,而管子加工车间是船舶制造中的重要环节,生产能力和进度计划直接影响整艘船的生产进度,而及时满足管子需求是许多造船企业的公认难题。直管生产线作为管子加工车间重要组成部分,其智能化、机械化、自动化至关重要,所以将数字孪生技术应用到直管生产线。本文结合数字孪生与直管生产线的研究现状与特点,设计一套船舶直管生产线关键工位数字孪生系统,并围绕其组成部分仿真模型、控制器与仓储管理系统的设计与搭建过程进行详细的研究,最终经过仿真流程与数据分析满足设计要求。首先,结合直管生产线的特点与存在的问题的分析和直管加工工艺与工序的调研,按工序划分直管柔性生产线工位,概述各个工位的单元组成与主要功能,并将各个工位单元按照功能与组成三维建模。以工位单元的三维模型与整体生产线的工序流程为参考,搭建整体直管生产线的三维模型。其次,以数字孪生的概念与应用场景为引,以立体仓库为线,提出船舶直管生产线关键工位数字孪生系统。将其与传统系统比较的同时,并介绍其组成部分。利用Visual Components软件将三维模型向仿真模型转化,以Python脚本对其行为进行程序设定。利用倍福PLC与Twin CAT软件对控制器系统进行设计,综合考虑立体仓库工作流程与结构性文本编程语言与Python脚本进行数据通讯,达到控制与仿真的目的。然后,针对上层信息系统-仓储管理系统设计搭建,对系统框架与系统接口集成。将系统以模块划分,对各个模块以C++编程语言与My SQL数据库进行设计搭建。对入库模块与出库模块等核心模块重点流程与逻辑设计,确保完成入库库位分配与出库管子选择顺利完成。通过Twin CAT ADS组件的特性建立与控制器系统的数据通讯接口。最后,对系统整体的使用范围与功能进行简述,以入库流程、出库流程和库存管理为序对整体流程多任务实例仿真,针对仿真数据采集与简单分析得出组件距离与时间、管子平均入库与出库时间等结果。本文对直管生产线关键工位设计的虚拟调试与早期验证有一定的参考价值。
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