In the process industry, optimizing production lines for long-term efficiency requires real-time monitoring and analysis of operation states to fine-tune production line parameters. However, the complexity in operational logic and the intricate coupling of production process parameters make it difficult to develop an accurate mathematical model for the entire process, thus hindering the deployment of efficient optimization mechanisms. In view of these difficulties, we propose to deploy a digital twin of the production line by digitally abstracting its physical layout and operational logic. By iteratively mapping the real-world data reflecting equipment operation status and product quality inspection in the digital twin, we adopt a quality prediction model for production process based on self-attention-enabled temporal convolutional neural networks. This model enables the data-driven state evolution of the digital twin. The digital twin takes a role of aggregating the information of actual operating conditions and the results of quality-sensitive analysis, which facilitates the optimization of process production quality with virtual-reality evolution under multi-dimensional constraints. Leveraging the digital twin model as an information-flow carrier, we extract temporal features from key process indicators and establish a production process quality prediction model based on the proposed composite neural network. Our operation experiments on a specific tobacco shredding line demonstrate that the proposed digital twin-based production process optimization method fosters seamless integration between virtual and real production lines. This integration achieves an average operating status prediction accuracy of over 98\% and near-optimal production process control.


翻译:在流程工业中,优化生产线以实现长期效率需要对运行状态进行实时监测与分析,从而对生产线参数进行精细调整。然而,由于运行逻辑的复杂性以及生产过程参数的紧密耦合,难以建立对整个生产流程的精确数学模型,因而阻碍了高效优化机制的部署。针对这些困难,我们提出通过数字化抽象生产线的物理布局和运行逻辑来部署其数字孪生。通过将反映设备运行状态和产品质量检验的真实数据在数字孪生中迭代映射,我们采用一种基于自注意力机制的时序卷积神经网络的质量预测模型。该模型实现了数字孪生的数据驱动状态演化。数字孪生负责聚合实际运行状况信息和质量敏感性分析结果,从而在多维约束下通过虚实演化优化流程生产质量。利用该数字孪生模型作为信息流载体,我们从关键工艺指标中提取时序特征,并基于所提出的复合神经网络建立了生产过程质量预测模型。我们在特定烟草制丝线上的操作实验表明,所提出的基于数字孪生的生产过程优化方法促进了虚实生产线的无缝集成。该集成实现了超过98%的平均运行状态预测精度,并实现了近似最优的生产过程控制。

0
下载
关闭预览

相关内容

Processing 是一门开源编程语言和与之配套的集成开发环境(IDE)的名称。Processing 在电子艺术和视觉设计社区被用来教授编程基础,并运用于大量的新媒体和互动艺术作品中。
Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
82+阅读 · 2020年7月26日
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
最新内容
“Maven计划”的发展演变之“Maven智能系统”应用
《无人机革命:来自俄乌战场的启示》(报告)
专知会员服务
4+阅读 · 今天6:48
《实现联合作战能力所需的技术》58页报告
专知会员服务
2+阅读 · 今天6:30
以色列运用人工智能优化空袭警报系统
专知会员服务
2+阅读 · 今天6:20
以色列在多条战线部署AI智能体
专知会员服务
3+阅读 · 今天6:12
2025年大语言模型进展报告
专知会员服务
16+阅读 · 4月25日
多智能体协作机制
专知会员服务
13+阅读 · 4月25日
非对称优势:美海军开发低成本反无人机技术
专知会员服务
9+阅读 · 4月25日
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
相关基金
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员