CN114365136B 用于校准生产线的仿真模型的方法和装置 （西门子股份公司）

2022.03.03PCT/CN2019/1092432019.09.29WO2021/056590ZH2021.04.01描述(102)；获得生产线在实际生产过程中所产生的历史生产数据(103)；对形式化模型和历史的产品工序和历史生产数据所体现的产品工序是否一致(104)；以及当确定形式化模型中的产品工序和历史生产数据所体现的产品工序不一致时，对仿真模型进行调整(105)。通过上述方2获得生产线的仿真模型，所述仿真模型用于对所述生产线的生产过将所述仿真模型转换为形式化模型，所述形式化模型用于对所述获得所述生产线在实际生产过程中所产生的对所述形式化模型和所述历史生产数据进行一致性检查，以确定当确定所述形式化模型中的产品工序和所述历史生产数据所体现的产品工序不一致其中，当确定所述形式化模型中的产品工序和所述历史生产数确定所述形式化模型中的产品工序与所述历史生产数据所体现的产品工序之间的差基于所述差异确定需要添加到所述仿真模型和/或从所述仿真模型中删除的产品工基于所确定的需要添加的和/或需要删除的产品工序来调整所从所述仿真模型提取模型布线信息，所述模型布线信息包括所述多个根据所述模型布线信息获得多组子线信息，每组子线信息包括从表示始位置的仿真模块到表示所述生产线的结束位置的仿真模块的线性连接的各仿真模块的将所述历史生产数据在所述形式化模型上重演，所述重演用于确定所是否存在所述历史生产数据未体现的产品工序或者所述历史生产数据是否体现所述形式从所述历史生产数据中获得所述配置参数的历基于所述配置参数的所述历史数据确定所述配置参数在所述实际生产过程中的频率在经调整的所述仿真模型中设置所述配置参数3仿真模型获取单元，其被配置为获得生产线的仿真模型，仿真模型转换单元，其被配置为将所述仿真模型转换为形式化模型生产数据获取单元，其被配置为获得所述生产线在实际生一致性检查单元，其被配置为对所述形式化模型和所述历史生产数据进行一致性检查，以确定所述形式化模型中的产品工序和所述历史生产数据所体现的产品工序是否一仿真模型调整单元，其被配置为当确定所述形式化模型中的产品确定所述形式化模型中的产品工序与所述历史生产数据所体现的产品工序之间的差基于所述差异确定需要添加到所述仿真模型和/或从所述仿真模型中删除的产品工基于所确定的需要添加的和/或需要删除的产品工序来调整所从所述仿真模型提取模型布线信息，所述模型布线信息包括所述多个将所述模型布线信息拆分为多组子线信息，每组子线信息包括从表示始位置的仿真模块到表示所述生产线的结束位置的仿真模块的线性连接的各仿真模块的将所述历史生产数据在所述形式化模型上重演，所述重演用于确定所是否存在所述历史生产数据未体现的产品工序或者所述历史生产数据是否体现所述形式4历史数据获取单元，其被配置为从所述历史生产数据中获得所述配置参数的历史数分布特征确定单元，其被配置为基于所述配置参数的配置参数设置单元，其被配置为在经调整的所述仿真模型存储器，其用于存储计算机可执行指令，当所述计算机可执18.计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质具有存储在其上的计算机可执行5的仿真模型主要依赖于生产线的结构以及制造物料清单(BOM)中产品的加工工序或工艺路[0004]实际生产过程中，某一设备的修复时间TTR(TimetoRepair)和无故障时间TBF(TimeBetweenFailure)可能随情况发生变化，将它们设置为固定值必然会影响仿真结6一致性检查，以确定形式化模型中的产品工序和历史生产数据所体现的产品工序是否一[0020]图7(a)示出了利用正态分布函数对图2中工作站202处的设备的修复时间TTR进行[0021]图7(b)利用泊松分布函数对图2中工作站202处的设备的修复时间TTR进行拟合的[0022]图8示出了利用指数分布函数对图2中工作站202处的设备的无故障时间TBF进行7及[0025]图11示出了根据本公开的一个实施例的用于校准生产线的仿真模型的计算设备[0029]图1示出了根据本公开的一个实施例的用于校准生产线的仿真模型的方法。生产toRepair)和无故障时间TBF(TimeBetweenFailure)、由于原料供应临时短缺而导致人利用具有预设语法语义定义的语言对系统的状态行为等特征进行描述。在一些实施例中，形式化模型为Petri网模型。Petri网模型可以用于描述离散并行系统，由库所(P)、变迁8[0032]鉴于Petri网模型能够描述离散并行系统的特性，可以使用它来表示产品在生产[0034]包括从表示生产线的起始位置的仿真模块到表示生产线的结束位置的仿真模块的线性连接的各仿真模块的标识信息和操作顺序；以及根据多组子线信息构建形式化模产线的仿真模型中的各仿真模块也呈网状连接的关系。为了满足构建形式化模型的要求，程序接口(API)或建模软件支持的建模语言，从备或人工工位时，模型布线信息还可以包括在该机器设备或人工工位处加工或处理的产成部分所实现的工序(包括加工工序和人工操作工序)作为模型布线信息位置的仿真模块开始，根据模型布线信息查找该仿真模块的后续仿真模块(即后续对象)，9中，形式化模型为Petri网模型，可以使用InductiveMiner、AlphaMiner等算法来实现经过的工序以及相应的时间戳。在生产线的实际生产过程中会产生大量的生产数据(也称多个检查结果来确定形式化模型中的产品工序与历史生产数据所体现的产品工序是否一多个检查结果中超过该阈值比例的检查结果指示生产数据中具有形式化模型中不存在的某个工序时，可以认为形式化模型中的产品工序与历史生产数据所体现的产品工序不一[0046]否存在历史生产数据未体现的产品工序或者历史生产数据是否体现形式化模型数据未体现的产品工序或历史生产数据是否体现形式化模型中不存在产过程中的产品工序。由于产品工序在仿真模型中通过仿真模块及仿真模块的位置来体致性检查的检查结果可以包括形式化模型中的产品工序与历史生产数据所体现的产品工在但历史生产数据未体现的产品工序也未必是仿真模型中冗余的工序(例如，某种产品返[0051]当确定需要添加到仿真模型和/或从仿真模型中删除的产品工序之后，可以根据待删除的工序或该工序对应的机器设备/人工工位的名称作为对象名称，并从仿真模型的算来获得配置参数的历史数据。例如，当关心某个机器设备的修复时间TTR和无故障时间TBF时，可以在历史生产数据中获得该机器设备的多个故障发生时间和相应的多个故障消修复时间TTR，将每个故障发生时间分别减去上一个故障消除时间便得到该机器设备的多[0059]通过利用工厂中的生产线在实际生产过程中所产生的历史生产数据对生产线的并根据经验调整仿真模型中的某个配置参数来缩小两个输出之间的差距，不仅耗时费力，而且每次需调整的配置参数都可能不同。在本公开的用于校准生产线的仿真模型的方法[0061]下面参照一个具体的实施例来说明图1所示的用于校准生产线的仿真模型的方[0062]图2示出了根据本公开的一个实施例的示例的生产线仿真模型200。为了简单起产生的原材料或零部件被依次输送到工作站202和203，仿真模块204处产生的原材料或零个零部件被输送到组装站206，之后分别经由组装站206和工作站207处的工序后到达仿真[0063]现在参考图3，图3示出了根据本公开的一个实施例的用于校准图2中生产线的仿以在模型布线信息中包括各工作站或组装站处的加工时息包括从表示生产线的起始位置的仿真模块到表示生产线的结束位置的仿真模块的线性表示从源204经过工作站205、组装站206和工作站207处的各道工序到出口208的线性无分1源111112源2222子线信息的文件转换为XES文件格式的文件。图4示出了根据图3的生产线仿真模型所构建[0077]表3中示出了产品在待校准的生产线上的实际生产过程中，从产生原材料或零部本实施例中，将.csv文件格式的保存有清洗后的历史生产数据的文件转换为XES文件格式中是否存在历史生产数据未体现的产品工序或历史生产数据是否体现Petri网模型中不存结果。因此可以确定该Petri网模型中的产品工序与历史生产数据所体现的产品工序不一[0079]在步骤308中，确定形式化模型中的产品工序与历史生产数据所体现的产品工序上重演后可以确定该Petri网模型中的产品工序与历史生产数据所体现的产品工序不一与变迁408(对应于仿真模型中的出口208)之间，在实际生产过程中还有人工检查的工序。在其它实施例中，还可能存在不同实例中的工序与形式化模型中的工序的差异不同的情的虚线框表示Petri网模型中的产品工序与表3中示例的生产数据除时间分别减去相应的故障发生时间便得到该设备的多个历史修复时间TTR，将每个故障发生时间分别减去上一个故障消除时间便得到该设备的多个历史无故障时间TBF。在其它为历史修复时间TTR选取的分布函数为正态分布函数和泊松分布函数，为历史无故障时间TBF选取的分布函数为指数分布函数。图7(a)示出了利用正态分布函数对图2中工作站202处的设备的修复时间TTR进行拟合的拟合结果，图7(b)利用泊松分布函数对图2中工作站作站202处的设备的无故障时间TBF进行拟合的拟[0089]随后在步骤315中，在布线经校准的仿真模型中设置上述配置参数的频率分布特便实现了利用生产线的历史生产数据对该生产线的仿真模型的配置参数进行校准的过程。据修复时间TTR的频率分布特征(正态分布)和无故障时间TBF的频率分布特征(指数分布)[0090]通过利用工厂中的生产线在实际生产过程中所产生的历史生产数据对生产线的[0091]另外，利用实际生产过程中所产生历史生产数据获得配从而能够在仿真模型中设置更准确的配置参数，进一步提高了仿真模型的准确性和有效[0092]图9示出了根据图3的实施例的用于校准生产线的仿真模型的系统的示例性架件902执行图3的校准生产线的仿真模型的方法。校准软件902中的模型信息处理模块9021用于从建模软件901中获得生产线的仿真模型9011，从仿真模型提取模型布线信息并将模的数据库9032和制造执行系统MES90形式化模型和预处理后的历史生产数据进行一致性检查，以实现对仿真模型的布线的校产线的起始位置的仿真模块到表示生产线的结束位置的仿真模块的线性连接的各仿真模[0107]图11示出了根据本公开的一个实施例的用于检测机械设备零部件的计算设备1100的框图。从图11中可以看出，用于检测机械设备零部件的计算设备1100包括处理器算机可执行指令被执行时使得处理器1101执行计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器[0113]用于执行本公开的各个实施例的计算机可读程序指令或者计算机程序产品也能