基于工业物联网的智能制造服务主动感知与分布式协同优化配置方法研究

发布时间：2021-01-20 13:55

　　经济全球化进程的加快、市场竞争的日益加剧,日趋多样性、个性化的产品制造需求,制造业呈现的信息化、服务化、专业化的发展趋势,对现代生产过程中制造资源的互联化、业务流程的协同化、参与主体的自主化、制造模式的服务化等方面提出了更高的要求。在此背景下,随着云计算、工业物联网、信息物理系统等先进制造信息技术的迅猛发展,新型智能制造模式（如云制造、物联制造、社群化制造等）应运而生,并迅速引起了学术界和工业届的广泛关注。然而,当前研究主要针对传统制造系统中静态优化模型和方法的研究,较少对底层制造资源服务主动感知、动态优化配置等核心关键方法深入探索。为此,本研究针对资源服务的透明化感知、自主式优化配置需求,将工业物联技术引入传统制造系统,形成底层制造资源端生产信息的主动感知,以研究“智能制造服务的主动感知与优化配置方法”为突破口,构建了基于工业物联网的智能制造服务主动感知与优化配置方法的体系架构和运行逻辑,并对制造资源实时信息的主动感知与集成、制造资源服务化封装与云端化接入、智能制造服务优化配置方法等方面的关键技术展开深入研究,为促进智能制造系统向敏捷化、服务化、绿色化和智能化的方向发展提供一种重要的... 

【文章来源】：西北工业大学陕西省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：153 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 引言
        1.1.1 课题来源
        1.1.2 课题背景与问题提出
        1.1.3 研究目的与意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 工业物联网技术在制造业应用研究现状
        1.2.2 先进制造模式研究现状
        1.2.3 制造服务优化配置研究现状
    1.3 论文的研究内容与技术路线
        1.3.1 研究内容
        1.3.2 技术路线
    1.4 论文的章节安排
    1.5 本章小结
第2章 智能制造服务主动感知与分布式协同优化配置体系架构
    2.1 引言
    2.2 基本概念描述
        2.2.1 资源服务方面
        2.2.2 参与主体方面
    2.3 智能制造服务主动感知与优化配置模型及运作逻辑
        2.3.1 参与主体的协同工作逻辑
        2.3.2 智能制造服务主动感知与优化配置模型
        2.3.3 智能制造服务主动感知与优化配置的运作逻辑
    2.4 关键技术
        2.4.1 基于工业物联网的制造资源实时信息主动感知与集成
        2.4.2 实时信息驱动的制造资源服务化封装与云端化接入
        2.4.3 分布式协同策略驱动的智能制造服务优化配置
    2.5 本章小结
第3章 基于工业物联网的制造资源实时信息主动感知与集成
    3.1 引言
    3.2 基于工业物联网的制造资源实时信息主动感知与集成体系架构
        3.2.1 基于工业物联网技术的智能制造对象配置
        3.2.2 制造资源端实时数据的感知与获取
        3.2.3 实时制造信息的集成
        3.2.4 应用服务
    3.3 制造资源实时信息的集成服务
        3.3.1 数据处理服务
        3.3.2 制造信息的集成服务
    3.4 制造车间实时信息跟踪与追溯
        3.4.1 制造车间智能感知环境的构建
        3.4.2 车间制造资源实时信息的跟踪与追溯
    3.5 本章小结
第4章 实时信息驱动的制造资源服务化封装与云端化接入
    4.1 引言
    4.2 加工设备的服务化封装与云端化接入模型
    4.3 加工设备服务化封装与云端化接入关键技术
        4.3.1 加工设备实时状态信息的主动感知
            4.3.1.1 加工设备端传感器群的优化配置
            4.3.1.2 加工设备实时状态信息的主动感知模型
        4.3.2 加工设备间的信息共享与自主决策
        4.3.3 加工设备端制造服务的封装
            4.3.3.1 设备的制造能力描述模型
            4.3.3.2 设备端增值制造服务的封装
        4.3.4 加工设备端制造服务的云端化接入
    4.4 运行实例
    4.5 本章小结
第5章 企业级智能制造服务的分布式协同优化配置
    5.1 引言
    5.2 面向复杂产品任务的企业级智能制造服务优化配置
        5.2.1 企业级智能制造服务优化配置的工作逻辑
        5.2.2 企业级智能制造服务优化配置策略对比
            5.2.2.1 集中式制造服务配置策略
            5.2.2.2 分布式的制造服务配置策略
    5.3 增广拉格朗日协同方法
        5.3.1 复杂系统问题的分解
        5.3.2 辅助变量和一致性约束的引入
        5.3.3 一致性约束的松弛化
        5.3.4 分解元素的公式化
        5.3.5 分解元素的协同求解
    5.4 基于ALC的企业级智能制造服务优化配置
        5.4.1 面向复杂产品任务的企业级智能制造服务优化配置模型
        5.4.2 企业级智能制造服务优化配置的分布式模型
        5.4.3 分布式配置模型中的辅助变量及一致性约束
        5.4.4 分布式配置模型中分解元素的公式化
            5.4.4.1 上游分解元素的公式化
            5.4.4.2 下游分解元素的公式化
            5.4.4.3 中间分解元素的公式化
        5.4.5 分布式配置模型中分解元素的协同求解
        5.4.6 算例验证
    5.5 本章小结
第6章 车间级智能制造服务的分布式协同优化配置
    6.1 引言
    6.2 车间级智能制造服务的优化配置
        6.2.1 车间级智能制造服务优化配置的工作逻辑
        6.2.2 车间级智能制造服务的优化配置策略
    6.3 ATC方法
        6.3.1 ATC方法的基本原理及特征
        6.3.2 ATC方法的应用步骤
    6.4 车间级智能制造服务的分布式协同优化配置
        6.4.1 车间级智能制造服务优化配置的目标层解模型
        6.4.2 目标层解元素关键连接的识别
        6.4.3 目标层解元素的公式化
            6.4.3.1 系统层元素的公式化
            6.4.3.2 单元层元素的公式化
            6.4.3.3 设备层元素的公式化
            6.4.3.4 辅助元素的公式化
        6.4.4 目标层解元素的协同求解
            6.4.4.1 目标层解元素的收敛策略
            6.4.4.2 目标层解元素的局部优化
        6.4.5 算例验证
    6.5 本章小结
第7章 案例仿真设计与验证
    7.1 引言
    7.2 案例仿真
        7.2.1 复杂产品任务的制造服务分布式协同优化配置
            7.2.1.1 ALC方法有效性的验证
            7.2.1.2 自主决策权的保持以及敏感性分析
        7.2.2 车间级制造服务的分布式协同优化配置
            7.2.2.1 ATC方法的有效性验证
            7.2.2.2 车间级智能制造服务优化配置
    7.3 智能制造服务主动感知与优化配置仿真系统
        7.3.1 系统开发环境
        7.3.2 系统操作流程
            7.3.2.1 系统界面展示与功能介绍
            7.3.2.2 服务需求者的操作流程
            7.3.2.3 服务提供者的操作流程
    7.4 本章小结
第8章 总结与展望
    8.1 总结
    8.2 展望
参考文献
附录
    附录 A ALC方法Matlab程序
    附录 B ATC方法Matlab程序
攻读博士学位期间论文发表、科研情况
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]库存不准确环境下考虑实时信息的供应链协同机制设计研究[J]. 代宏砚,檀雅静,周伟华.  管理工程学报. 2018(02)
[2]基于物联网和工业云的选矿设备状态监控系统[J]. 侯一鸣,徐泉,李亚杰,王良勇,刘长鑫,柴天佑.  计算机集成制造系统. 2017(09)
[3]复杂产品装配物料精细化管控系统[J]. 伍伟民,刘检华,唐承统,庄存波,瓮刚.  计算机集成制造系统. 2017(04)
[4]复杂系统优化的主控式增广拉格朗日协调方法[J]. 聂笃宪,屈挺,王美林,张婷,黄国全.  计算机集成制造系统. 2017(02)
[5]基于多维度演化模型的制造模式社群化趋势分析[J]. 江平宇,丁凯.  计算机集成制造系统. 2016(09)
[6]社群化制造:驱动力、研究现状与趋势[J]. 江平宇,丁凯,冷杰武.  工业工程. 2016(01)
[7]基于服务质量的云制造服务双向匹配模型[J]. 赵金辉,王学慧.  计算机集成制造系统. 2016(01)
[8]物联网驱动的“生产-物流”动态联动机制、系统及案例[J]. 屈挺,张凯,罗浩,王宗忠,贾东元,陈新,黄国全,李晓敏.  机械工程学报. 2015(20)
[9]飞机装配智能制造体系构建及关键技术[J]. 宋利康,郑堂介,黄少华,郭宇,朱永国.  航空制造技术. 2015(13)
[10]服务驱动的社群化制造模式研究[J]. 江平宇,丁凯,冷杰武,曹伟.  计算机集成制造系统. 2015(06)

博士论文
[1]基于增广拉格朗日协调的集群式供应链动态优化配置方法研究[D]. 聂笃宪.广东工业大学 2016
[2]云制造环境下机床装备资源优化配置方法及技术研究[D]. 李孝斌.重庆大学 2015
[3]基于目标级联法和智能优化算法的车间调度问题研究[D]. 黄英杰.华南理工大学 2012



本文编号：2989164