基于数字孪生的生产线仿真方法及其相关设备

1.本发明涉及仿真系统技术领域，尤其涉及一种基于数字孪生的生产线仿真方法及其相关设备。


背景技术：

2.全球的制造工业正在由传统自动化制造转向智能制造，随着知识融入和算法训练，更多工作通过智能技术来完成，其核心技术就是以信息物理融合系统为基础，以生产高度数字化、网络化、智能化、集成化为标志的智能自动化。智能自动化关键技术包含数字孪生，其是基于物理对象在数字空间的映射，通过实际数据训练算法，自学习得到优化方案并实现决策控制。
3.目前数字孪生在各领域的研究都有了不错的进展，在工业领域也展现出了巨大的应用潜力，许多学者也对相关应用进行了尝试。数字孪生技术是实现孪生生产线的理论基础，其目的主要是将生产线模型化和数字化，并通过数据的辅助实现在信息空间的精确表达和全面呈现。在孪生生产线中，数字化设备是仿真的核心，其对时间、逻辑控制都有较高的要求。所以利用数字孪生技术快速设计生产线并进行验证或对已有生产线进行改进以满足新产品制造需求，是目前企业数字化转型过程中期望的解决方案。
4.我国在数字孪生车间领域已有研究，但大多依托于国外的生产线数字孪生软件，制造成本高且定制化效果较弱。受到生产线对象复杂、开发难度大、互联互通协议复杂以及着眼于生产线仿真的初衷限制，少见通用的场景搭建框架和平台级的工作。因此，在面临需求变更频繁，需求响应快速的情况下，传统的定制化代码开发模式难以应对，无法适应不同的业务需求。


技术实现要素：

5.本发明提供一种基于数字孪生的生产线仿真方法及其相关设备，用以解决现有技术中数字孪生生产线的代码开发模式难以快速响应，无法适应不同业务需求的缺陷，实现面向生产线场景的数字孪生系统，通过孪生生产线模型的建立，图形化编辑、实时运行数据驱动的仿真功能，构建一个通用的可视化生产线场景的生产线仿真系统，以适应不同生产需求下的场景变化，快速构建或修改可视化场景，解决了当前制造企业所面临的生产线设计与检验问题。并与实际的物理设备通信，实现采集实时运行数据并驱动孪生生产线的运行，在线监控生产线运行的功能。
6.本发明提供一种基于数字孪生的生产线仿真方法，应用于运行系统，所述方法包括：
7.获取目标项目对应的项目文件，所述项目文件包括孪生设备模型与所述孪生设备模型之间的拓扑关系；
8.解析所述项目文件，以图形化显示所述孪生生产线模型，得到孪生生产线；
9.基于所述孪生生产线中各节点的孪生设备模型与物理设备之间的通信连接，获取
所述物理设备的实时运行数据；
10.基于所述实时运行数据和所述目标项目对应的生产线调度策略，映射所述孪生生产线的生产加工过程，得到在线监控信息。
11.根据本发明提供的一种基于数字孪生的生产线仿真方法，所述基于所述实时运行数据和所述目标项目对应的生产线调度策略，映射所述孪生生产线的生产加工过程，得到在线监控信息的步骤之后，所述方法还包括：
12.基于所述在线监控信息，分析所述孪生生产线的运行指标数据；
13.获取所述目标项目的预设运行需求；
14.基于所述运行指标数据与所述预设运行需求，验证所述孪生生产线的设计合理性。
15.根据本发明提供的一种基于数字孪生的生产线仿真方法，所述基于所述运行指标数据与所述预设运行需求，验证所述孪生生产线的设计合理性的步骤，包括：
16.当所述运行指标数据不符合所述预设运行需求时，根据所述实时运行数据、所述在线监控信息确定调试信息，以供建模系统基于所述调试信息更新所述项目文件，所述调试信息包括新的孪生设备模型与新的拓扑关系；
17.获取更新后的项目文件，重新执行所述解析所述项目文件的步骤，直至更新后的孪生生产线符合所述预设运行需求，得到目标孪生生产线。
18.根据本发明提供的一种基于数字孪生的生产线仿真方法，所述基于所述孪生生产线中各节点的孪生设备模型与物理设备之间的通信连接，获取所述物理设备的实时运行数据的步骤，包括：
19.基于opc ua协议建立opc ua客户端、数据解析接口、数据采集接口，通过所述数据解析接口将用户编辑的数据采集项转换为所述opc ua协议可读的数据节点；
20.建立所述孪生设备模型对应的所述opc ua客户端与所述物理设备端内置的opc ua服务器通信连接；
21.通信连接成功后，创建数据采集线程，通过数据采集接口实时读取所述物理设备的数据项的实时运行数据。
22.根据本发明提供的一种基于数字孪生的生产线仿真方法，所述物理设备包括实体设备与仿真设备。
23.根据本发明提供的一种基于数字孪生的生产线仿真方法，应用于建模系统，所述方法包括：
24.当所述建模系统中存在设备模板文件时，基于目标项目和所述设备模板文件，生成孪生设备模型；
25.根据所述目标项目的工艺流程顺序依次连接所述孪生设备模型，经过拓扑排序确定所述孪生设备模型之间的拓扑关系；
26.基于所述孪生设备模型与所述孪生设备模型之间的拓扑关系，创建项目文件，所述项目文件用于在运行系统中重绘孪生生产线模型。
27.本发明还提供一种基于数字孪生的生产线仿真装置，包括：
28.文件获取模块，用于获取目标项目对应的项目文件，所述项目文件包括孪生设备模型与所述孪生设备模型之间的拓扑关系；
29.文件解析模块，用于解析所述项目文件，以图形化显示所述孪生生产线模型，得到孪生生产线；
30.数据获取模块，用于基于所述孪生生产线中各节点的孪生设备模型与物理设备之间的通信连接，获取所述物理设备的实时运行数据；
31.仿真运行模块，用于基于所述实时运行数据和所述目标项目对应的生产线调度策略，映射所述孪生生产线的生产加工过程，得到在线监控信息。
32.本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述基于数字孪生的生产线仿真方法。
33.本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述基于数字孪生的生产线仿真方法。
34.本发明还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述基于数字孪生的生产线仿真方法。
35.本发明提供的基于数字孪生的生产线仿真方法及其相关设备，获取目标项目对应的项目文件，所述项目文件包括孪生设备模型与所述孪生设备模型之间的拓扑关系；解析所述项目文件，以图形化显示所述孪生生产线模型，得到孪生生产线；基于所述孪生生产线中各节点的孪生设备模型与物理设备之间的通信连接，获取所述物理设备的实时运行数据；基于所述实时运行数据和所述目标项目对应的生产线调度策略，映射所述孪生生产线的生产加工过程，得到在线监控信息。也即，通过孪生生产线模型的建立，图形化编辑、实时运行数据驱动的仿真功能，构建一个通用的可视化生产线场景的生产线仿真系统，以适应不同生产需求下的场景变化，快速构建或修改可视化场景，并与实际的物理设备通信，实现采集实时运行数据并驱动孪生生产线的运行，在线监控生产线运行的功能。
附图说明
36.为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
37.图1是本发明提供的基于数字孪生的生产线仿真方法的流程示意图之一；
38.图2是本发明提供的基于数字孪生的生产线仿真系统架构；
39.图3是本发明提供的基于数字孪生的生产线仿真系统的框架示意图；
40.图4是本发明提供的基于数字孪生的生产线仿真系统运行流程图之一；
41.图5是本发明提供的基于数字孪生的生产线仿真系统的运行流程图之二；
42.图6为本发明提供的基于数字孪生的生产线仿真方法中建模系统软件结构示意图；
43.图7为本发明提供的基于数字孪生的生产线仿真方法中物理设备与孪生设备模型映射示意图；
44.图8是本发明提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
45.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
46.下面结合图1-图8描述本发明的基于数字孪生的生产线仿真方法，应用于运行系统，参照图1，所述基于数字孪生的生产线仿真方法包括：
47.步骤s100，获取目标项目对应的项目文件，所述项目文件包括孪生设备模型与所述孪生设备模型之间的拓扑关系；
48.步骤s200，解析所述项目文件，以图形化显示所述孪生生产线模型，得到孪生生产线；
49.步骤s300，基于所述孪生生产线中各节点的孪生设备模型与物理设备之间的通信连接，获取所述物理设备的实时运行数据；
50.步骤s400，基于所述实时运行数据和所述目标项目对应的生产线调度策略，映射所述孪生生产线的生产加工过程，得到在线监控信息。仿真所得设备运行数据经过存储和运算分析，在数据表控件中直观展示，通过动态曲线控件和静态曲线控件绘制以时间为轴的指标数据，分析设备运行状态和运行趋势。
51.本实施例旨在：本实施例的面向生产线场景的数字孪生系统，通过孪生生产线模型的建立，图形化编辑、实时运行数据驱动的仿真功能，构建一个通用的可视化生产线场景的生产线仿真系统，以适应不同生产需求下的场景变化，帮助用户快速设计配置和修改生产线的布局方案和工艺流程顺序，解决了数字孪生生产线模型的设计快速建立的问题，另一方面解决了柔性制造过程汇总频繁修改场景并快速响应的问题。并将孪生生产线中的孪生设备模型与实际的物理设备通信，采集实时运行数据并驱动孪生生产线的运行，映射生产线的生产加工过程，实现在线监控功能。
52.在本实施例中，针对的具体应用场景是：
53.利用数字孪生技术快速设计生产线并进行验证或对已有生产线进行改进以满足新产品制造需求，是目前企业数字化转型过程中期望的解决方案。
54.我国在数字孪生车间领域已有研究，但大多依托于国外的生产线数字孪生软件，制造成本高且定制化效果较弱。受到生产线对象复杂、开发难度大、互联互通协议复杂以及着眼于生产线仿真的初衷限制，少见通用的场景搭建框架和平台级的工作。因此，在面临需求变更频繁，需求响应快速的情况下，传统的定制化代码开发模式难以应对，无法适应不同的业务需求。
55.作为一种示例，基于数字孪生的生产线仿真方法可以应用于基于数字孪生的生产线仿真系统，所述基于数字孪生的生产线仿真系统应用于基于数字孪生的生产线仿真设备中。
56.作为一种示例，参照图2，本发明公开了一种基于数字孪生的生产线仿真系统架构，在生产线场景下建立的数字孪生生产线仿真系统架构包含：物理设备层，通信层，数字孪生模型层和应用层。
57.作为一种示例，物理设备层包含执行加工操作或物流操作等具体功能的设备实
体，或模拟设备运行的仿真软件，作为孪生设备模型的数据源。可以理解，孪生生产线由物理设备组成。
58.作为一种示例，通信层是实现物理设备层和孪生模型层交互的重要通道，通过规定统一的数据传输接口保证多源数据采集和数据采集的实时性。
59.可以理解，通信层用于实现多源数据采集和数据上传功能，由于生产线上设备类型众多且不同厂家的通信接口也不同，所以本发明基于opc ua(opc unified architecture，opc统一体系架构)协议来实现面向生产线场景的多源数据采集。
60.作为一种示例，数字孪生模型层是物理设备层的映射，建立了孪生设备模型、孪生生产线模型，通过实时运行数据驱动孪生模型的运行达到仿真调试的作用。
61.其中，设备孪生模型包含设备模型、工站模型和数据模型。
62.作为一种示例，设备模型指代对应物理设备的基本属性，包括设备编号、设备名称、设备工序号、设备类型、映射对象的类型(虚拟/实体)等。
63.作为一种示例，工站模型表示该设备在生产线中的相对位置，包含设备对象、输入工站、输出工站、工站状态等。
64.作为一种示例，数据模型表示该设备运行过程中形成的数据，就数控机床来说，包含设备运行的程序名称、设备运行状态、主轴转速、刀具位置信息、加工零件数量、加工时间等。
65.可以理解，孪生模型层主要映射生产线运行过程在信息空间的再现，并将运行数据存储分析。
66.作为一种示例，应用层基于孪生模型在信息空间中的实时映射和仿真运行，通过对孪生生产线运行过程中的状态监测实现物理生产线的在线监控功能，实现生产过程分析、生产线设计方案的检验、效率分析等功能。
67.作为一种示例，基于数字孪生的生产线仿真系统属于工控软件，底层需要与硬件打交道，所以基于mfc(microsoft foundation classes，简称mfc，微软基础类库)应用框架实现，以符合工业软件对系统稳定性和安全性的要求。
68.其中，基于数字孪生的生产线仿真系统包括建模系统与运行系统，二者均基于mfc框架创建了capp类、cmainframe类，cdoc类以及cview类；app类包含程序运行的主线程，用于控制应用程序的初始化、启动、主消息循环等；cmainframe类负责主框架窗口，包含标题栏、菜单栏、工具栏及状态栏的生成；cdoc类存储app数据并同步基于文档的视图；cview类用于显示界面，接受用户的输入和编辑。
69.参照图3，建模系统包括编辑模块，运行系统包括运行模块，通信模块和数据资源池模块。需要说明的是，数据资源池模块、通信模块在逻辑上与运行模块分开，但在实际运行时是一个整体。
70.作为一种示例，编辑模块面向用户，用于组合和定义制造资源模板，定义设备物理模型，编辑生产线拓扑结构，构造生产线的运行策略。物理设备通过opc ua通信模块与孪生设备模型“连接”。其中，孪生设备模型由设备物理模型、工站模型和数据模型组成。
71.作为一种示例，设备物理模型包括设备名称、编号、设备类型、工艺流程编号、数据采集信息、图元信息等。图元信息为用户在界面操作设备的接口，包含图元位置信息，图元绘制，图元移动，图元缩放等操作。数据采集信息为用户编辑想要获取的数据项，依据数据
采集信息，建立数据模型，通过数据模型来表征设备运行过程中的状态变化和基本部件的数据变化，例如机床数据模型包含主轴转速、主轴倍率、实际进给速度，绝对坐标、运行状态、运行时间，加工时间等；机器人数据模型包含各轴的转角和转速以及运行状态，运行时间等。
72.作为一种示例，通信模块包含opc ua客户端和数据采集接口，一方面向物理设备(仿真设备或实体设备)定期请求数据；一方面驱动孪生生产线模型的运行并持久化存储数据用于其他应用服务。
73.作为一种示例，数据资源池模块，负责处理、运算和存储运行系统中的数据，包括物理设备层产生的加工数据、设备状态信息，处理后的数据作为分析生产线方案的数据支撑。数据资源池通过数据计算与分析、数据存储与传输来支持分布式应用，通过分析运行过程中物理设备的数据，以可视化形式统计显示各工序，各设备的生产节拍，利用率等指标。
74.数据资源池在结构上由数据缓存区、数据库、数据转存和数据处理单元组成，如图3。数据缓存区的数据来源为运行系统的设备模型和工站模型数据，以及通信模块读取的物理设备产生的实时运行数据。在内存中实时运行数据存储在设备数据模型，并以循环队列csampledataqueue的结构存放模型。数据缓存区的数据有两个流向：一方面驱动运行环境下的画面更新，即向数据模型队列输入数据模型的结构体(包括cncstruct、robstruct、plcstruct)，另一方面通过数据转存存储至数据库和数据文件，用作数据备份便于以后基于数据的重演和查询。数据库用于实时运行数据的批量存储。由于在工业数据采集环境中，工业数据采集系统主要面向的是结构化数据或者半结构化的时间序列数据采集。数据处理单元用于进行各种运算和数据处理，如计算设备运行节拍和设备oee(overall equipment effectiveness，设备综合效率)、时间利用率、性能利用率等指标，并持久化存储。通过系统界面上的数据表控件直观展示所有设备的运行数据；动态曲线控件展示以时间为x轴，指标数值为y轴的动态绘制的曲线图，通过指标数据对比不同时间下的设备运行状态；静态曲线控件由用户指定设备和指标，以时间为x轴，指标数值为y轴，以直观展示不同设备的运行趋势。指标数据为生产线设计方案的分析提供依据，作为检验生产线设计方案合理性的标准。数据转存区是通过xml文件的格式存储源数据和处理后的数据分析结果。
75.作为一种示例，运行模块是孪生生产线的运行环境，按照编辑模块设计的生产线模型，基于物理设备的数据信息和生产线调度策略，映射生产线的生产加工过程，实现在线监控功能。
76.作为一种示例，运行系统还包括第一文件管理模块，第一文件管理模块负责生产线项目文件的读取，解析形成孪生生产线模型。获取的孪生设备模型的图元信息和界面绘制接口实现孪生生产线模型的重绘。
77.所述基于数字孪生的生产线仿真方法，应用于运行系统，具体步骤如下：
78.步骤s100，获取目标项目对应的项目文件，所述项目文件包括孪生设备模型与所述孪生设备模型之间的拓扑关系。
79.作为一种示例，项目文件是存储孪生设备模型和孪生生产线模型的文件，其中，孪生生产线模型包括孪生设备模型与孪生设备模型之间的拓扑关系。
80.步骤s200，解析所述项目文件，以图形化显示所述孪生生产线模型，得到孪生生产线。
81.作为一种示例，用户通过选择目标生产线项目，通过项目文件的解析接口生成孪生生产线模型，孪生生产线模型包括孪生设备模型和孪生设备模型之间的连接关系，并通过图元绘制接口以图形化的形式显示生产线模型。
82.作为一种示例，在运行系统中，项目文件通过initprjbyriff()函数解析，按层次解析，首先依据数据块类型解析出项目属性数据块、设备数据块组、工站数据块组、开始/结束标志图元数据块组和连接线数据块组。再依次解析出设备数据块组包含的孪生设备模型数据块、工站数据块组包含的工站数据块，其他同理。以孪生设备模型为例，每个孪生设备数据块包含若干属性数据块，依次依据数据名称解析，其他同理。
83.作为一种示例，在运行系统中，ondraw()函数依据孪生设备模型的图元信息、开始/结束图元信息和连接线图元信息将孪生生产线模型在界面上重新绘制。
84.步骤s300，基于所述孪生生产线中各节点的孪生设备模型与物理设备之间的通信连接，获取所述物理设备的实时运行数据。
85.作为一种示例，在运行系统中，由于对于数据实时性要求较高且需要合理利用计算资源，所以仿真运行过程由多线程实现，仿真运行流程如图4。其中，在仿真运行线程threadupdatestatemachine负责创建物理设备与孪生设备模型的通信连接，初始化工站状态、孪生生产线的运行调度以及基于工站状态的运行界面刷新。数据采集线程threaddataacquisition负责读取物理设备中的数据项并填充到孪生设备模型的数据模型中，并对所有设备的数据模型以数据队列缓存在内存中。数据存储线程threadwritedatafile负责将缓存在内存中的数据队列存储在数据库或数据文件中。
86.作为一种示例，所述基于所述孪生生产线中各节点的孪生设备模型与物理设备之间的通信连接，获取所述物理设备的实时运行数据的步骤，包括：
87.步骤s310，基于opc ua协议建立opc ua客户端、数据解析接口、数据采集接口，通过所述数据解析接口将用户编辑的数据采集项转换为所述opc ua协议可读的数据节点；
88.步骤s320，建立所述孪生设备模型对应的所述opc ua客户端与所述物理设备端内置的opc ua服务器通信连接；
89.步骤s330，通信连接成功后，创建数据采集线程，通过数据采集接口实时读取所述物理设备的数据项的实时运行数据。
90.作为一种示例，运行系统创建opc ua客户端使孪生设备模型与物理设备(仿真设备/实体设备)通信，通过数据采集接口采集相关数据项，数据项为孪生设备模型的数据模型所包含的部分。该数据队列一方面用于驱动孪生生产线运行并在运行界面显示，一方面通过数据库或数据文件存储，用于应用服务(例如设备利用率分析，生产线合理性检验)。
91.作为一种示例，数据采集以用户规定的频率，默认为250ms，采集后在内存中形成数据队列。
92.具体的，在创建和启动仿真运行线程后，依据设备模型的ip/port属性数据，动态创建了与孪生设备模型对应的opc ua客户端对象，基于opc ua协议设计了数据解析接口、数据采集接口和数据订阅接口。物理设备端内置opc ua服务器，运行系统创建的客户端依次与物理设备端的opc ua服务器连接。
93.需要说明的是，opc ua服务器和客户端的数据交互主要有两种形式：其一是直接传输机制，客户端直接对保存于服务器地址空间中的一个或多个节点属性进行读取或写
入；其二是订阅机制，客户端对服务器中持续变化的数据进行订阅和监听。
94.作为一种示例，在启动数据采集线程后，数据解析接口将孪生设备模型中数据模型所需的数据项转换为客户端可访问的物理设备服务器端节点nodeid。数据采集采集接口实现了直接传输机制，来获取该设备数据模型中数据项的值。数据订阅接口实现了订阅机制下的对数据项变化时的监听。数据采集线程按照设备顺序依次调用对应opc ua客户端的数据采集接口，并将数据模型按时间顺序存入内存直至分配的空间饱和。如果存储空间饱和，则启动数据存储线程。
95.数据存储线程在内存空间饱和后，读取存储在内存中的数据模型数据，连接数据库并批量存储到mysql数据库中，并定期以xml文件存储为离线文件，存储完成后将内存清空，用于数据的持续采集。
96.在本实施例中，通过数据资源池实现实时数据的存储和分析，为应用服务提供决策依据，评估生产线配置方案。运行模块在实现过程中创建了数据采集、数据存储和仿真运行三个线程分别执行设备数据的读取功能、实时数据的存储功能和控制仿真运行过程实现状态映射的功能，进一步实现设备监控，可视化演示，生产线分析与优化功能。
97.步骤s400，基于所述实时运行数据和所述目标项目对应的生产线调度策略，映射所述孪生生产线的生产加工过程，得到在线监控信息。
98.在运行系统中，系统围绕孪生设备的物理模型队列建立数据采集的顺序，数据采集后形成数据模型队列用于驱动仿真运行和状态演示。仿真所得设备运行数据经过存储和运算分析，在数据表控件中直观展示，通过动态曲线控件和静态曲线控件绘制以时间为轴的指标数据，分析设备运行状态和运行趋势。
99.作为一种示例，参照图5，在运行系统中，首先选择需要调试的项目文件，系统读入项目文件并通过对riff(resource interchange file format，资源交换档案标准)文件的解析，在运行系统界面初始化形成孪生生产线模型，执行仿真运行操作后，运行系统基于每个孪生设备模型存储的ip和端口号(port)属性值，依次动态创建客户端与对应ip/port的物理设备建立连接，连接成功后开启仿真线程threadupdatestatemachine，同步创建数据采集线程threaddataacquisition和数据存储线程threadwritedatafile。在仿真运行线程中，依次将工站状态初始化为等待状态，通过设备状态数据的更新和输入、输出工站的调度策略结合来更新工站状态，并在界面刷新函数中通过图片边框的颜色变化来显示工站状态的变化。数据采集线程循环执行对设备数据项的采集，更新设备状态。数据存储线程在存储容量到达指定要求时，执行存储函数，否则线程挂起。
100.作为一种示例，在运行系统中为每个工站创建五个稳定的状态，包括：关机、等待、加工、加工完成、阻塞。通过有限状态机模式来建立工站模型中工站状态的切换机制。当获取到设备状态为“等待”状态时，即发送开机信号，工站切换为“等待”状态。当设备执行加工程序(即设备状态为加工)，系统获取到设备运行的信号，判断物料缓冲区是否有物料，如果有则发送物料到达的信号，当前工站切换状态为“加工”状态。当工位输入物料时，有以下两种情况：a.工位物料缓冲区容量已满，则不更改工位当前状态；b.工位物料缓冲区容量未满，可继续输入。当程序执行结束，即发送加工完成信号，状态切换为“加工完成”状态。当工站处于“加工完成”状态，有三种情况：a.判断输出工站数组是否有处于“等待”状态的工站，如果有则输出即切换状态为“等待”状态；b.如果输出工站数组没有“等待”状态的工站，则
设置为“阻塞”状态，物料将滞留在工位中且等待物料输出判断；c.如果没有输出工站，则证明该工站是最后工序，设备状态改变为“等待”状态。当设备处于“阻塞”状态，需不断判断是否有可以输出的工站，如果有，则切换为“加工完成”状态。如果在“阻塞”状态时接收到设备状态为“暂停”，则立即切换为“阻塞”状态，等待设备恢复运行。
101.在仿真运行线程中，初始化所有工站状态为等待，首先从所采集的所有数据项中读取设备状态数据，在调度过程中通过物料输入/输出信号、工站状态切换策略和工站调度策略结合来判断当前工站是否可以向输出工站发送输出信号。当工站a从空闲状态转变为加工状态，其物料缓冲区“物料”标志变为false，等到加工完成状态，该工站有输出工站b且其处于空闲状态时，认为其可以输出，则从“加工完成”切换为“等待”状态，此时将输出工站b的物料缓冲区置为true，并触发输出信号，该信号还作为输出工站b的状态切换条件。当更新完所有工站状态数据，再调用动画演示接口，通过工站状态改变界面上的设备图元的边框颜色，来演示生产加工的运行过程和设备状态映射。当仿真运行结束时，仿真运行线程为每个工站赋值关机状态。
102.作为一种示例，所述基于所述实时运行数据和所述目标项目对应的生产线调度策略，映射所述孪生生产线的生产加工过程，得到在线监控信息的步骤之后，所述方法还包括：
103.步骤a1，基于所述在线监控信息，分析所述孪生生产线的运行指标数据；
104.步骤a2，获取所述目标项目的预设运行需求；
105.步骤a3，基于所述运行指标数据与所述预设运行需求，验证所述孪生生产线的设计合理性。
106.孪生生产线模型由孪生设备模型以及孪生设备模型连接形成的拓扑结构构成，孪生设备模型的映射实现数据驱动下的设备仿真，体现设备的运行细节。数字孪生生产线模型的映射实现生产过程的预演和产线布局的验证，体现生产线运行状态。也即，运行系统基于物理设备的实时运行数据和孪生生产线的运行数据实现生产线状态和生产数据的监控，进一步的实现生产过程分析和生产线设计方案的检验。
107.具体的，基于在线监控信息，分析出孪生生产线的运行指标数据，通过数据表控件、动态曲线控件、静态曲线控件绘制指标曲线图直观判断运行指标数据是否满足目标项目的预设运行需求，验证该孪生生产线的设计合理性。其中，预设运行需求可以是生产效率、加工成本等需求，根据实际的目标项目确定，在此不做具体限定。
108.因此，在本实施例中，该基于数字孪生的生产线仿真系统有两个应用场景内，一是针对未形成的生产线方案可以进行设计和调试，并基于实际运行数据检验设计的合理性；二是对已有的生产线映射，实现生产线在线监控和生产效率分析。
109.作为一种示例，所述基于所述运行指标数据与所述预设运行需求，验证所述孪生生产线的设计合理性的步骤，包括：
110.步骤a31，当所述运行指标数据不符合所述预设运行需求时，根据所述实时运行数据、所述在线监控信息确定调试信息，以供建模系统基于所述调试信息更新所述项目文件，所述调试信息包括新的孪生设备模型与新的拓扑关系；
111.步骤a32，获取更新后的项目文件，重新执行所述解析所述项目文件的步骤，直至更新后的孪生生产线符合所述预设运行需求，得到目标孪生生产线。
112.作为一种示例，孪生生产线模型实现生产线物理布局、调度策略和运行状态的映射。其中物理布局是各设备的连接关系在系统界面上的显示，调度策略表示设备之间的物料流关系形成的拓扑结构表示，运行状态表示生产线在运行过程中的状态演示。
113.当运行指标数据不符合预设运行需求时，根据实时运行数据、在线监控信息、运行指标数据确定对孪生生产线模型进行调整的调试信息。可以理解，当前孪生生产线模型不符合目标项目的预设需求时，可以对当前孪生生产线模型中的孪生设备模型的选用、位置、数量、型号等进行调整，调整后的数据创建新的项目文件，用新的项目文件更新当前的项目文件，基于更新后的项目文件创建新的孪生生产线模型，并进行在线监控、生产线设计合理性校验等。
114.目前大部分数字孪生系统是运用在已有物理生产线的基础上，在信息空间构造一比一还原的孪生生产线，用以在线监控物理生产线并对物理生产线的数据分析形成优化方案。在本实施例中，将数字孪生系统的应用场景提前到设计阶段，具备在无物理生产线对象的情况下，图形化设计孪生生产线模型，并通过连接组成生产线的物理设备或仿真设备来获取运行数据，驱动孪生生产线的运行，从而实现在线监控和生产线运行数据的分析功能。
115.本发明提供一种基于数字孪生的生产线仿真方法及其相关设备，与目前数字孪生生产线的代码开发模式难以快速响应，无法适应不同业务需求相比，在本发明中，获取目标项目对应的项目文件，所述项目文件包括孪生设备模型与所述孪生设备模型之间的拓扑关系；解析所述项目文件，以图形化显示所述孪生生产线模型，得到孪生生产线；基于所述孪生生产线中各节点的孪生设备模型与物理设备之间的通信连接，获取所述物理设备的实时运行数据；基于所述实时运行数据和所述目标项目对应的生产线调度策略，映射所述孪生生产线的生产加工过程，得到在线监控信息。也即，通过孪生生产线模型的建立，图形化编辑、实时运行数据驱动的仿真功能，构建一个通用的可视化生产线场景的生产线仿真系统，以适应不同生产需求下的场景变化，快速构建或修改可视化场景，并与实际的物理设备通信，实现采集实时运行数据并驱动孪生生产线的运行，在线监控生产线运行的功能。
116.基于上述的第一实施例，提出基于数字孪生的生产线仿真方法的第二实施例，所述基于数字孪生的生产线仿真方法，应用于建模系统，具体步骤如下：
117.步骤s500，当所述建模系统中存在设备模板文件时，基于目标项目和所述设备模板文件，生成孪生设备模型；
118.步骤s600，根据所述目标项目的工艺流程顺序依次连接所述孪生设备模型，经过拓扑排序确定所述孪生设备模型之间的拓扑关系；
119.步骤s700，基于所述孪生设备模型与所述孪生设备模型之间的拓扑关系，创建项目文件，所述项目文件用于在运行系统中重绘孪生生产线模型。
120.作为一种示例，参照图5，图5为基于数字孪生的生产线仿真系统运行流程图。
121.建模系统是用户为编辑生产线设计方案所必须依赖的工作环境。其作为一个开发环境，负责设备模板的创建与管理、孪生设备模型的创建和管理、孪生生产线模型的编辑和生产线项目的设置等工作。在生产线设计阶段有两种设计思路：一是完全自主设计生产线布局与设备配置，二是基于已有的物理生产线在信息空间中还原物理生产线配置。
122.作为一种示例，建模系统的组成结构和运行过程如图6所示。所述建模系统包括资源管理库，生产线编辑模块，第二文件管理模块。
123.作为一种示例，资源管理库负责设备模板模型的创建、编辑和展示。设备模板复用来提高孪生设备模型的可扩展性、可重用性。设备模板包括设备模板编号、设备模板名称、设备模板类型和图片信息形成设备模板模型。资源管理库通过读取文件，在资源管理库界面排列展示模板信息。
124.设备模板模型基于用户在系统界面的输入的设备模板信息，对每一项数据创建字段名为属性名称的字段，形成子数据块。对每个设备模板创建字段名为模板名称的数据块，其中包含该模板属性的子数据块，形成树形结构，用于存储。
125.作为一种示例，生产线编辑模块主要负责基于设备模板的孪生设备模型的创建，生产线编辑模块主要负责基于设备模板的孪生设备模型的创建，生产线模型在系统界面的绘制和编辑，基于aov网的生产线模型建立。
126.作为一种示例，第二文件管理模块主要负责资源文件和项目文件的存储解析，将设备模板和生产线项目信息以文件的形式存储在系统中。生产线项目信息包括项目名称，项目文件的存储地址，创建者和创建时间以及孪生生产线模型。
127.其中，资源文件是存储设备模板的文件，其内容来源于用户在系统交互界面的编辑，所定义的设备模板以图片形式在资源管理库界面展示。项目文件是存储孪生设备模型和孪生生产线模型的文件。
128.作为一种示例，生产线编辑模块依据工艺流程顺序设计孪生设备模型的位置与数量，形成链接后建立的有向物流路径形成了生产线运行方案。对于有严格顺序关系的生产线工艺流程布置，在建模上采用有向无环图来描述，以顶点表示活动，有向边表示活动之间的先后关系。用一个有向无环图表示各流程之间的相互制约的关系，其中以顶点表示工站，每个工站有且执行一道工艺，用弧表示工站之间的优先制约关系，称这种图结构为aov网(activity on vertex network)。基于aov网构建生产线拓扑结构模型，将工站对象作为节点，以虚拟的连接线节点来构建工站的输入流及输出流。给定工站节点mi及工站节点mj这两个节点，如果存在从节点mi输出的工件可以到达节点mj中进一步处理，那么从节点mi到节点mj之间存在一条有向连接边《m
i,
mj》，表示工件加工顺序为先在mi工站执行加工，加工后的部件经过传送带或者物流设备到mj工站再执行进一步加工，在工站的配置和工艺流程的设计下，则形成了生产线aov模型。
129.图元组件类cpixel提供图形缩放和移动的编辑接口，基于cobject类来建立，通过鼠标操作来调用接口，与界面刷新机制相结合实现实现图形化编辑过程。
130.作为一种示例，当建模系统中存在设备模板文件时，用户在资源管理库界面中选择设备模板，并进一步实例化形成可视化的孪生设备模型，以图元形式在建模系统界面呈现。孪生生产线模型基于设备图元、连接线图元和开始/结束图元的连接形成，并基于aov网的结构描述，经过拓扑排序确定每个孪生设备模型的拓扑关系，基于孪生设备模型与孪生设备模型之间的拓扑关系，最终存储为项目文件。
131.作为一种示例，在建模系统中，系统查询是否存在设备模板文件，如果存在则读入，否则提醒用户创建设备模板。在建模系统中，基于设备模板实例化和用户在交互界面上编辑的内容结合生成孪生设备模型，包括设备模型、工站模型和数据模型。
132.其中，建模系统通过资源管理类resmanager实现设备模板prol_res的增添、删除。在系统交互界面的设计资源模板，数据按照设备模板编号、设备模板名称、设备模板类型以
及图片信息建立模型，其中图元用户须从本地导入“.jpg”、“.bmp”、“.jpeg”、“.icon”、“.png”、“.gif”类型的图片，其他图片格式暂不支持。设备模板与图片绑定，系统通过解析riff资源文件，加载显示具备设备模板信息的缩略图在资源管理库界面。
133.作为一种示例，当所述建模系统中存在设备模板文件时，基于目标项目和所述设备模板文件，生成孪生设备模型的具体过程如下：
134.建模系统基于设备模板创建孪生设备模型，通过交互界面为当前创建的设备赋予设备名称、设备编号、设备工序号、设备ip和port、物理设备的类型(仿真设备/实体设备)以及采集数据种类，创建完成后即在建模系统界面显示该设备所关联的图片。物理设备与孪生设备模型的映射如图7，创建设备物理模型时系统同步生成对应的工站模型，工站模型中的设备信息与创建的设备模型匹配。
135.孪生设备模型以图形化组件的形式封装，即形成设备图元。在系统界面根据目标项目所需的生产设备与工艺流程，通过拖拽设备图元编辑孪生设备模型在系统界面上的位置与图元尺寸。通过在生产线模型入口和出口处放置开始图元和结束图元作为生产线的物料入口处和物料出口处，按照工艺流程顺序通过连接线图元依次连接，直至所有生产线组成部分配置完毕，保存文件即关闭编辑状态。
136.需要说明的是，在建模系统中，以图元组件的形式封装了设备物理模型cdevctrl，故该物理模型基于cpixel类实现了绘制、移动和缩放操作的接口，所以能在建模系统界面显示。同样基于cpixel类创建了开始/结束图元类和连接线图元类，在各自的类中实现了绘制，移动和缩放操作等接口。在建模系统界面上，用户通过创建这些设备图元、开始/结束图元和连接线图元来编辑孪生生产线模型。孪生生产线模型建立完成后，系统通过拓扑排序遍历基于aov网的数字孪生生产线模型，在每个工站模型中存储了当前工站的输入、输出工站。由于工站之间的关系代表了工艺流程顺序和生产线配置(即每个工艺流程所配置的设备数量)，所以为孪生生产线的运行建立了基础。
137.作为一种示例，基于设备物理模型创建对应的工站模型，工站模型为物理设备(虚拟设备/实际设备)的功能映射。在生产线中，设备包括物流设备，加工设备和仓储设备，由于本设计只关注生产线的运行状况，故将各类型设备统一映射为工站，包括对当前工站的输入输出工站、状态转移以及时间推进步长的模型。对工站建立统一的逻辑模型抽象表达为七个参数：s＝《s
in
,s
out
,w
in
,c,k,t
mach
,rule》。其中s
in
为当前工站的输入工站集合，s
out
为当前工站的输出工站集合。c代表工站状态集，用以表示工站的瞬态特性，同一时刻工站只能存在一种状态。即c＝{off,wait,working,block,done}，该状态集分别描述了工站元素在生产线中的关机、等待、工作、阻塞和加工完成五种状态。k代表设备状态集合，用以反映设备运行情况，即k＝{working,waiting,stop,alarm}，该状态集分别描述了设备元素在生产线中的工作、等待、停止和报警四种状态。其中工站状态是基于设备状态的映射，但数据采集的准确性决定了设备状态不能完全作为工站状态映射的依据，所以设备状态作为切换信号同时辅以状态切换策略共同决定工站状态的切换。w
in
为物料的输入，可以为一组工件或为空集，即t
mach
为工站工作时间步长，表示工站在t
mach
(s)时间后基于当前状态发生状态切换，即t
mach
(s)＝t∪{+∞}。rule为状态切换规则，包括处理时间、物料输入输出规则、工站切换规则等。
138.作为一种示例，在建模系统中，创建了资源文件和项目文件的存储和读取接口，资
源文件和项目文件类型为具有层级结构的riff文件。每一层级为一个数据块(chunk)，chunk是组成riff文件的基本单元，数据块由数据块id、数据块内存大小、数据内容组成。数据块组即是由若干数据块组成的，其类型为list。以项目文件为例，项目文件数据块包含项目属性、设备、工站的数据块组，项目属性数据块组的id为项目名称，数据块包含项目创建人、项目创建时间的子数据块和设备、工站的子数据块组。设备子数据块组由若干孪生设备模型子数据块构成，每个孪生设备模型数据块又包含若干设备属性数据块，工站数据块组同理。
139.在本实施例中，建模系统建模系统基于资源管理库中的设备模板实例化不同设备对象，设备对象用于以图形化方式建立配置孪生生产线、形成孪生生产线模型，并构造生产线运行策略。建模系统是一个按项目分类、图形化设计生产线模型项目的通用工具，每个项目定义一个生产线模型，以适应不同业务，不同用户的需求。图形化的配置方式旨在实现数字孪生生产线模型的帮助用户快速设计配置和修改生产线的布局方案和工艺流程顺序，一方面解决了数字孪生生产线模型的设计快速建立问题，另一方面解决了柔性制造过程中频繁修改场景并快速响应的问题。也即，建模系统高度开放和模块化的系统结构，使企业可自由定制生产线数字孪生系统，设计生产线方案；系统提供设计和调试虚拟生产线的平台，用户自主配置设备通过统一采集接口实现数据传递。
140.下面对本发明提供的基于数字孪生的生产线仿真装置进行描述，下文描述的基于数字孪生的生产线仿真装置与上文描述的基于数字孪生的生产线仿真方法可相互对应参照。
141.本发明还提供一种基于数字孪生的生产线仿真装置，所述装置包括：
142.文件获取模块，用于获取目标项目对应的项目文件，所述项目文件包括孪生设备模型与所述孪生设备模型之间的拓扑关系；
143.文件解析模块，用于解析所述项目文件，以图形化显示所述孪生生产线模型，得到孪生生产线；
144.数据获取模块，用于基于所述孪生生产线中各节点的孪生设备模型与物理设备之间的通信连接，获取所述物理设备的实时运行数据；所述物理设备包括实体设备与仿真设备；
145.仿真运行模块，用于基于所述实时运行数据和所述目标项目对应的生产线调度策略，映射所述孪生生产线的生产加工过程，得到在线监控信息。
146.和/或，所述装置还包括：
147.数据分析模块，用于基于所述在线监控信息，分析所述孪生生产线的运行指标数据；
148.信息获取模块，用于获取所述目标项目的预设运行需求；
149.产线验证模块，用于基于所述运行指标数据与所述预设运行需求，验证所述孪生生产线的设计合理性。
150.和/或，所述产线验证模块还包括：
151.产线验证子模块，用于当所述运行指标数据不符合所述预设运行需求时，根据所述实时运行数据、所述在线监控信息确定调试信息，以供建模系统基于所述调试信息更新所述项目文件，所述调试信息包括新的孪生设备模型与新的拓扑关系；
152.产线更新子模块，用于获取更新后的项目文件，重新执行所述解析所述项目文件的步骤，直至更新后的孪生生产线符合所述预设运行需求，得到目标孪生生产线。
153.和/或，所述数据获取模块还包括：
154.连接创建子模块，用于基于opc ua协议建立opc ua客户端、数据解析接口、数据采集接口，通过所述数据解析接口将用户编辑的数据采集项转换为所述opc ua协议可读的数据节点；
155.通信连接子模块，用于建立所述孪生设备模型对应的所述opc ua客户端与所述物理设备端内置的opc ua服务器通信连接；
156.数据获取子模块，用于通信连接成功后，创建数据采集线程，通过数据采集接口实时读取所述物理设备的数据项的实时运行数据。
157.和/或，所述装置还包括：
158.模型创建模块，用于当所述建模系统中存在设备模板文件时，基于目标项目和所述设备模板文件，生成孪生设备模型；
159.模型拓扑模块，用于根据所述目标项目的工艺流程顺序依次连接所述孪生设备模型，经过拓扑排序确定所述孪生设备模型之间的拓扑关系；
160.文件生产模块，用于基于所述孪生设备模型与所述孪生设备模型之间的拓扑关系，创建项目文件，所述项目文件用于在运行系统中重绘孪生生产线模型。
161.本发明基于数字孪生的生产线仿真装置的具体实施方式与上述基于数字孪生的生产线仿真方法各实施例基本相同，在此不再赘述。
162.图8示例了一种电子设备的实体结构示意图，如图8所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)810、通信接口(communications interface)820、存储器(memory)830和通信总线840，其中，处理器810，通信接口820，存储器830通过通信总线840完成相互间的通信。处理器810可以调用存储器830中的逻辑指令，以执行基于数字孪生的生产线仿真方法的步骤。
163.此外，上述的存储器830中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
164.另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序，计算机程序可存储在非暂态计算机可读存储介质上，所述计算机程序被处理器执行时，计算机能够执行上述各方法所提供的基于数字孪生的生产线仿真方法的步骤。
165.本技术计算机程序产品的具体实施方式与上述基于数字孪生的生产线仿真方法方法各实施例基本相同，在此不再赘述。
166.又一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各方法提供的基于数字孪生的生产线仿
真方法的步骤。
167.本技术存储介质具体实施方式与上述基于数字孪生的生产线仿真方法方法各实施例基本相同，在此不再赘述。
168.以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
169.通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
170.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

技术特征：
1.一种基于数字孪生的生产线仿真方法，其特征在于，应用于运行系统，所述方法包括：获取目标项目对应的项目文件，所述项目文件包括孪生设备模型与所述孪生设备模型之间的拓扑关系；解析所述项目文件，以图形化显示所述孪生生产线模型，得到孪生生产线；基于所述孪生生产线中各节点的孪生设备模型与物理设备之间的通信连接，获取所述物理设备的实时运行数据；基于所述实时运行数据和所述目标项目对应的生产线调度策略，映射所述孪生生产线的生产加工过程，得到在线监控信息。2.根据权利要求1所述的基于数字孪生的生产线仿真方法，其特征在于，所述基于所述实时运行数据和所述目标项目对应的生产线调度策略，映射所述孪生生产线的生产加工过程，得到在线监控信息的步骤之后，所述方法还包括：基于所述在线监控信息，分析所述孪生生产线的运行指标数据；获取所述目标项目的预设运行需求；基于所述运行指标数据与所述预设运行需求，验证所述孪生生产线的设计合理性。3.根据权利要求2所述的基于数字孪生的生产线仿真方法，其特征在于，所述基于所述运行指标数据与所述预设运行需求，验证所述孪生生产线的设计合理性的步骤，包括：当所述运行指标数据不符合所述预设运行需求时，根据所述实时运行数据、所述在线监控信息确定调试信息，以供建模系统基于所述调试信息更新所述项目文件，所述调试信息包括新的孪生设备模型与新的拓扑关系；获取更新后的项目文件，重新执行所述解析所述项目文件的步骤，直至更新后的孪生生产线符合所述预设运行需求，得到目标孪生生产线。4.根据权利要求1所述的基于数字孪生的生产线仿真方法，其特征在于，所述基于所述孪生生产线中各节点的孪生设备模型与物理设备之间的通信连接，获取所述物理设备的实时运行数据的步骤，包括：基于opc ua协议建立opc ua客户端、数据解析接口、数据采集接口，通过所述数据解析接口将用户编辑的数据采集项转换为所述opc ua协议可读的数据节点；建立所述孪生设备模型对应的所述opc ua客户端与所述物理设备端内置的opc ua服务器通信连接；通信连接成功后，创建数据采集线程，通过数据采集接口实时读取所述物理设备的数据项的实时运行数据。5.根据权利要求1-4中任一项所述的基于数字孪生的生产线仿真方法，其特征在于，所述物理设备包括实体设备与仿真设备。6.根据权利要求1所述的基于数字孪生的生产线仿真方法，其特征在于，应用于建模系统，所述方法包括：当所述建模系统中存在设备模板文件时，基于目标项目和所述设备模板文件，生成孪生设备模型；根据所述目标项目的工艺流程顺序依次连接所述孪生设备模型，经过拓扑排序确定所述孪生设备模型之间的拓扑关系；
基于所述孪生设备模型与所述孪生设备模型之间的拓扑关系，创建项目文件，所述项目文件用于在运行系统中重绘孪生生产线模型。7.一种基于数字孪生的生产线仿真装置，其特征在于，所述装置包括：文件获取模块，用于获取目标项目对应的项目文件，所述项目文件包括孪生设备模型与所述孪生设备模型之间的拓扑关系；文件解析模块，用于解析所述项目文件，以图形化显示所述孪生生产线模型，得到孪生生产线；数据获取模块，用于基于所述孪生生产线中各节点的孪生设备模型与物理设备之间的通信连接，获取所述物理设备的实时运行数据；仿真运行模块，用于基于所述实时运行数据和所述目标项目对应的生产线调度策略，映射所述孪生生产线的生产加工过程，得到在线监控信息。8.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至6任一项所述基于数字孪生的生产线仿真方法。9.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6任一项所述基于数字孪生的生产线仿真方法。10.一种计算机程序产品，包括计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6任一项所述基于数字孪生的生产线仿真方法。

技术总结
本发明提供一种基于数字孪生的生产线仿真方法及其相关设备，该方法包括：获取目标项目对应的项目文件，项目文件包括孪生设备模型与孪生设备模型之间的拓扑关系；解析项目文件，以图形化显示孪生生产线模型，得到孪生生产线；基于孪生生产线中各节点的孪生设备模型与物理设备之间的通信连接，获取物理设备的实时运行数据；基于实时运行数据和目标项目对应的生产线调度策略，映射孪生生产线的生产加工过程，得到在线监控信息。也即，通过孪生生产线模型的建立、图形化编辑、实时运行数据驱动的仿真功能，构建一个通用的可视化生产线场景的生产线仿真系统，以适应不同生产需求下的场景变化，快速构建或修改可视化场景，实现在线监控功能。控功能。控功能。


技术研发人员：高连生 马思敏
受保护的技术使用者：北京航空航天大学
技术研发日：2023.05.10
技术公布日：2023/9/23