(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 202210762283.8 (22)申请日 2022.06.30 (71)申请人 北京航空航天大 学 地址 100191 北京市海淀区学院路37号 (72)发明人 陶飞　王雨澄　左颖　张萌　 (74)专利代理 机构 北京科迪生专利代理有限责 任公司 1 1251 专利代理师 金怡　顾炜 (51)Int.Cl. G06F 30/10(2020.01) G06F 30/20(2020.01) G06F 111/04(2020.01) G06F 119/08(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种基于分布及约束的运维数字孪生数据 生成方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于分布及约束的运维 数字孪生数据生成方法， 包括： 虚拟模型构建模 块能够针对具体对象， 从几何、 物理、 行为和规则 维度刻画对象特征； 数据生 成驱动模块能够将抽 象的物理对象和运维过程参数化为影响数据生 成结果的初始及过程参数， 并将实际运维过程仿 真作为数据生成的驱动； 组合分析模块能够针对 物理实体及运维过程的特征进行趋势、 范围等组 合分析， 确认生成数据的基本特征； 分布及约束 构建模块构建生成数据的统计与机理分布并设 置范围与条件约束； 数据生 成模块能够基于驱动 生成符合分布与约束构建的数字孪生数据。 本发 明能够解决设备智能运维优化过程中的可用数 据不全面问题， 使优化方法的实现和验证具备充 足数据支撑的条件。 权利要求书2页 说明书4页 附图1页 CN 115146329 A 2022.10.04 CN 115146329 A 1.一种基于分布及约束的运维数字 孪生数据生成方法， 包括如下步骤： 步骤(1)、 构建虚拟模型， 其具体实现如下： ①针对车间内具体物理设备， 根据该物理设备的结构、 尺寸、 装配关系， 描述该物理设 备的二维、 三维特 征并集成， 构建其几何模型； ②选择该物理设备与运维过程高度相关的零部件及其内部空间， 描述其力学、 声学、 热 力学的物理属性， 并与所述几何模型一 一对应； ③根据该物理设备运维的过程及特征， 添加运维行为， 包括驱动设备运行维护进行的 具体行为以及设备 各个组成部分面对该 行为的响应； ④根据该物理设备运维过程的具体领域， 设置运维规则， 包括控制规则、 历史数据； 步骤(2)、 生成 驱动数据， 其具体实现如下： ①选择运维系统的参数， 包括环境温度、 环境压力的运行环境参数， 加工时间、 运行时 长的工艺要求参数， 为上述参数添加相应的数据接口， 便于参数转化并输入到构建的虚拟 模型中， 用于后续的数据生成； ②配置数据生成参数， 包括虚拟模型中涉及的材料属性参数、 运行参数及边界条件参 数、 还包括生成次数、 生成时间、 生成范围的使用者需求的参数； ③仿真运行初始化， 包括仿真的运维行为、 生成参数、 虚拟模型状态、 分布与约束状态 的初始化； 步骤(3)、 对所述 步骤(1)和步骤(2)进行组合分析， 其具体实现如下： ①针对物理实体的特征进行分析， 所述特征包括设备的工艺、 控制、 维护、 故障规则、 关 键零部件变化 位置、 关键参数 特性； ②基于设备运维特点以及数据用途对运维数据的趋势进行分析， 所述趋势包括数据集 中趋势、 分布趋势及变化趋势； ③基于设备运维特点以及数据用途对运维数据的范围进行分析， 所述范围包括数据 取 值范围、 数据插值范围、 数据统计特性； ④基于上述分析确认生成数据的基本特征， 包括数据维度、 数据量、 数据分布特征和数 据基本约束特 征； 步骤(4)、 构建 分布及约束， 其具体实现如下： ①构建生成数据的统计分布， 该分布既满足所述步骤(3)得到的数据分布特征， 也便于 数据使用， 包括高斯分布、 二项分布、 均匀分布或泊松分布； ②构建生成数据的机理分布， 该分布既满足所述步骤(3)得到的数据分布特征， 也便于 数据使用， 包括数据的疏密、 极值、 方向或变化特点； ③构建生成数据的范围约束， 该约束既满足所述步骤(3)得到的数据约束特征， 也便于 数据使用， 包括数据的均值、 异常值频率、 方差或拟合公差； ④构建生成数据的条件约束， 该约束既满足所述步骤(3)得到的数据约束特征， 也便于 数据使用， 包括数据的完整、 一 致或基本 逻辑； ⑤基于上述构建的分布和约束， 确认数据生成特 征； 步骤(5)、 生成孪生数据， 其具体实现如下： ①设置数据生成特 征参数， 使生成的数据满足特定分布及约束； ②在步骤(1)中构建的模型中设置本次运行仿真对应的数据采集点， 包括位置、 数量以权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115146329 A 2及生成数据的空间维度和时间跨度； ③执行运维行为仿真， 生成对应行为的虚拟数据； ④对虚拟数据进行标注并转化数据存储格式， 若存在相同设备， 相同行为， 相同采集点 的物理数据， 则将虚拟数据与物理数据进行对准， 实现孪生数据的生成。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115146329 A 3