1．目的及意义

1.1 研究目的及意义

随着智能制造时代的到来以及计算机技术和人工智能技术的飞速发展，虚拟制造成为了智能制造的重要组成部分。智能制造这种由人类专家和智能机器人一起组成的智能系统，可以在制造过程中进行分析、推理、判断和决策。通过在制造的各个环节中人与机器的紧密合作，可以部分取代人类在制造过程中的脑力劳动。而虚拟制造则是实现智能制造的关键技术，是当今制造业中的研究热点。

虚拟制造通过计算机仿真来对产品的设计、制造等过程进行统一建模，可以在产品设计之时就实时模拟出产品未来制造的全过程以及各个因素产品设计的影响。虚拟制造技术可以预测产品性能、产品制造成本以及产品的可制造性，由此使用更加有效的方法来组织生产，使得工厂和车间的资源能够合理的得到配置，从而达到产品的开发周期以及开发成本的最小化。

然而目前大多数的虚拟制造车间只是基于虚拟仿真软件模拟真实的车间的工作流程，缺乏远程监视车间设备运行状态以及控制车间制造资源的交互机制，使得虚拟制造技术对产品制造的帮助不能达到最大化。而基于Web的虚拟制造车间监控系统可以对实时数据驱动下的复杂机构运动状态以及设备的运行方法进行研究，从而全方位的模拟车间运行的状态，可以也间接的实时监视真实车间的情况，以此协助企业更加高效、智能的管理制造车间的生产活动。因此本设计旨在实现上述基于Web的虚拟制造车间监控系统从而最大化对产品制造的帮助。

1.2 国内外研究现状

为了间接的实时监控真实车间的情况需要研究虚实融合车间，研究虚实融合车间之前需要了解数字孪生的含义，因为增加了控制能力的数字孪生系统就是虚实融合系统。

密歇根大学的Michael Grieves最早将数字孪生的思想描述为“信息镜像模型”，然后才改进为“数字孪生”的术语。2012年NASA详细给出了数字孪生的概念：数字孪生是指充分利用物理模型、传感器、运行历史等数据，集成多学科、多尺度的仿真过程，它作为虚拟空间中对实体产品的镜像，反映了相对物理实体产品的全生命周期过程。庄存波等人为了方便数字孪生的理解提出了数字孪生体的概念，其认为采用信息技术将物理实体的特征、功能、组成和性能进行数字化定义以及建模的过程就是数字孪生。2011年MichaelGrieves教授给出了数字孪生的三个组成部分：物理空间的实体产品、虚拟空间的虚拟产品以及物理空间和虚拟空间之间的数据和信息交互接口。

北京航空航天大学的张萌和陶飞等人基于数字孪生提出了数字孪生车间的概念，其认为数字孪生车间的发展需要依次经过生产仅限于物理车间、物理车间与数字孪生车间相对独立以及物理车间与数字孪生车间交互融合这三个阶段。同济大学的唐堂等人认为数字孪生是整个企业的制造流程，实现产品从设计到维护整个过程的数字化，通过集成信息实现生产过程的可视化，形成从分析到控制最后到分析的闭合回路，优化整个生产系统。

对于车间管控系统来说，20世纪60年代之后，随着自动控制技术的成熟，出现了控制精度高以及价格低廉的控制设备，如PLC等，这个时候车间的自动化控制程度不高，仅在大型企业车间能够看到自动控制的应用。20世纪80年代以前，车间管控系统不成体系，企业车间管理混乱，企业上层决策者难以获得车间的生产计划管理等基础数据，导致决策失败。为了应对这些问题，ERP（EnterpriseResource Planning）和MSE（Manufacturing ExecuteSystem）在这样的背景下被提出。Gartener公司在1990年初首次提出ERP的概念，旨在整合大型企业管理概念、疏通生产业务流程、管理基础数据，降低生产成本的企业资源管理系统。20世纪90年代初，ARM公司提出了MES的概念，MES的目的是为了把ERP指定的相关计划下达给车间级现场控制层，MES作为中间层存在。未来敏捷制造的智能化MES会变为MES的未来。

基于上述虚实融合系统与车间管控系统的分析，将车间管控系统引入到虚实融合车间，使得间接地实时监控真实车间的运行状态向实际应用迈出了一大步。
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2. 研究的基本内容与方案

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本文以虚拟制造以及车间管控系统为背景，使用Demo 3d软件构建一个简易的工业机器人制造系统，并使用JScript编程语言实现对Demo 3d中构建的工业机器人制造系统进行制造任务流程的控制。通过JScript语言的控制，并利用Java Web技术以B/S架构在浏览器端实现对工业机器人制造系统的各项制造参数的实时监控；通过操作SQL Server数据库还可以对工业机器人制造系统的资源，如：物料、工业机器人、传送带、传感器等，实现基本的控制。