信息物理融合生产系统辅助开发与仿真平台

发布时间：2020-04-09 01:54

【摘要】：信息物理融合生产系统(CPPS)是信息物理融合系统(CPS)在制造行业内的实际应用,是实现工业4.0的基础。信息物理融合技术赋予生产系统内节点智能特性,使能制造资源能够以服务的方式存在、共享和调用。CPPS的运行体现为实时任务驱动下以生产业务流程为核心的各种服务化制造资源的组合配置与动态运行。CPPS系统的设计是根据业务逻辑对CPS环境下服务化的制造资源进行整合,定义系统行为。在CPPS系统设计过程中需要解决两大问题即系统内节点的行为模型构建和行为模型信息物理融合的实现。CPPS的设计过程具有复杂性,不仅需要在设计过程中对CPPS的自适应、可重构、互操作功能进行建模和验证,还需要在运行阶段支持系统的扩展、重构和管控。当前,制约CPPS发展的一个重要因素是缺乏一个CPPS设计和管理一体化方法学和模型支持。系统的建模和仿真是设计复杂系统的一种重要方法,能够帮助系统设计人员理解、描述系统,并对系统的功能进行验证。论文综合应用面向对象、系统建模和仿真、系统组态等思想和技术,针对CPPS设计过程中需要解决的两大问题,提出并研发面向CPPS系统设计、运行的信息物理融合生产系统辅助开发与仿真平台(CPPS-ADSP)。首先,通过分析CPPS-ADSP的应用场景,提炼出CPPS-ADSP的功能和特征,并提出系统的参考框架、运行机制和网络物理环境;在此基础上,针对CPPS的设计和建模问题,提出一种融合多智能体架构和扩展Petri网OTCKPN的混合建模方法,通过预定义的系统模型库构建系统内CPS节点的协商行为模型和生产行为模型,支撑CPPS的自适应和可重构特性;在实现CPPS系统建模的基础上,提出一种基于面向服务架构的信息物理融合方法,定义系统中服务的类型和面向服务架构的运行机制。通过建立CPPS-ADSP和物理设备层、信息资源层之间的互操作机制,实现CPPS和异构设备、系统之间的互联互通;最后,基于本文的研究成果,采用基于平台的设计方法,开发CPPS-ADSP原型系统,并结合实际生产场景,对CPPS-ADSP进行了验证试验,结果表明CPPS-ADSP能够有效支撑CPPS的开发和验证。
【图文】：

设计管理,活动图

产计划制订、生产过程管理并且对系统内外部环境变化做出及时响应，物理层和信逡逑息层之间可以进行点对点的互操作，实现生产系统内部的信息物理深度融合［４，１Ｇ，１３］。逡逑如图１－１所示，，针对工业４．０背景下制造系统中的ＣＰＰＳ实施问题，Ｌｅｅ，邋Ｊ等学者逡逑提出了一种５Ｃ模型，通过逐步实施连接（Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ）、转换（Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ）、信息逡逑（Ｃｙｂｅｒ）、认知（Ｃｏｇｎｉｔｉｏｎ）、配置（Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ）五个步骤，实现邋ＣＰＰＳ邋中从原逡逑始数据采集、数据分析到使用数据创造价值的整个流程［１４］。逡逑／逦＼逦？逦白我组态实现系统弹性逡逑／逦＼逦？邋白我调节实现系统多样化逦＝逡逑／邋Ｖ■组态层＼逦？邋白我优化应对系统干扰逦轰逡逑／ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ＾逦置逡逑／逦＼逦？邋集成仿真和分析逦性逡逑／逦，ｗｉＡｉｎｇ逦＼逦？远程虚拟化逡逑／邋（ｃ＝Ｓ逦＼邋？灥断~T策雄逡逑／逦＼逦？邋元素和机器设备的数字孝生模型逡逑／逦丨丨丨．信息层逦＼邋？时间机器确定和存储变化逡逑／逦（Ｃｙｂｅｒ）逦＼邋？邋聚类分析胃据＿逡逑／逦＼逦智能分析：逡逑／逦丨丨．数据－信息转化层逦＼逦？设Ｍ康＾逡逑／逦（Ｃｏｖｅｒｓｉｏｎ）逦＼邋■多维数据关联逡逑／逦＼逦？邋退化和效能预测逡逑／逦丨．智能连接层逦＼邋？逡逑／逦（Ｃｏｎｎｅｃｔ，ｏｎ）逦＼邋？传壚§网络逡逑图１－］实施ＣＰＰＳ的５Ｃ架构丨１４］逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１－１邋Ｔｈｅ邋５Ｃ邋Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ邋ｏｆ邋ＣＰＰＳ邋Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ＾１４】逡逑２逡逑

论文研究,章节,框架,互操作

逦北京交通大学硕士专业学位论文逦逡逑议的适配及服务化机制。最后介绍ＣＰＰＳ－ＡＤＳＰ平台中的信息物理互操作方法，主逡逑要包括基于时间和实时信息驱动的设备互操作和及与任务需求的本体信息互操作。逡逑第四章主要解决行为模型信息物理融合的实现的问题。逡逑息理生开平
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TP18;TP301.1;TP391.9

【参考文献】