基于数字孪生的车间管控系统的设计与实现

发布时间：2020-12-07 01:08

　　随着云计算、物联网、大数据、人工智能、虚拟现实等新一代信息技术与传统制造业的深度融合发展,世界各国分别提出国家层面的制造业转型战略。例如德国的工业4.0、美国的工业互联网、中国制造2025和互联网+制造等。这些战略核心目标之一就是构建物理信息系统（Cyber-Phyical System,CPS）,实现物理工厂与信息化的虚拟工厂的交互和融合,从而实现智能制造。数字孪生（Digital Twins,DT）作为实现物理工厂与虚拟工厂的交互融合的最佳途径,被国内外相关学术界和企业高度关注,但目前大多都处于理论研究阶段,本文结合智能制造专项综合标准化试验验证项目案例,对基于数字孪生的车间管控系统的关键技术进行了研究,并对系统进行了设计实现。本文主要研究内容如下:（1）基于数字孪生重构了车间管控系统的体系架构,传统车间管控系统主要由业务管理层、生产执行层和设备控制层组成,主要实现生产计划执行、生产过程调度、产品质量管控、生产绩效统计分析等功能,缺少工业数据分析、虚拟制造、生产仿真等功能,因此传统车间管控系统不够智能,满足不了智能工厂的车间管控需求。本文在传统车间管控系统的业务管理层和生产执行层之... 

【文章来源】：郑州大学河南省 211工程院校

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

信息集成的接口技术

图 4.1 面向微服务的系统架构（2）面向微服务系统架构的特点管理系统基于微服务架构开发，通过端到端工业集成总线进行集成，可以实现软件功能的按需开发实施，制造企业不在采购大而全的管理系统套件，实际上套件很多的软件功能企业并不需要，从而降低制造企业采购软件的成本。未来智能工厂的管控体系是需要频繁重构的，以满足个性化定制生产的需要，采用微服务架构便于制造企业对软件系统的重构和扩展，例如如果需要新增加软件功能，只需开发新的微服务集成到端到端集成总线；如果某个软件功能不能满足需求，需要升级改造，可仅仅对特定的微服务进行更换或重构就行，而不影响其它软件功能。软件系统采用微服务架构，天然具备了横向扩展的能力，如果某个软件功能由于业务量太大导致性能不够，可以方便的对特定的软件功能进行扩展部署和负载均衡，这种设计理念更加符合云计算的理念。生产控制系统按照生产单元进行组织，每个生产单元包装成管理壳，通过管理壳集成到端到端集成总线，使传统耦合紧密的刚性生产线变成柔性生产线，

系统现场部署照片


本文编号：2902338