智能制造系统基于数据驱动的车间实时调度

智能制造系统采用大量先进的信息技术,为车间实时调度提供技术基础.各类信息技术在生产制造过程中的广泛应用使得制造系统积累了大量与生产调度相关的数据,因此,通过利用历史生产调度数据和智能装备收集到的实时生产数据,建立基于数据驱动的生产实时调度方法成为新型制造环境下实现高效调度的新思路.针对智能制造环境下的混合流水车间实时调度问题,提出基于BP神经网络的数据驱动的实时调度方法,从历史近优的调度方案中提取用于调度知识挖掘的样本数据,通过BP神经网络训练学习获取生产系统状态与调度规则的映射关系网络,并将其应用于生产在线实时调度.数值实验表明,所提出的方法优于固定单一调度规则,在不同的调度性能指标下其效果均稳定且良好.     

大数据在智慧车间中的应用

随着云计算、大数据和物联网等新兴技术的发展,德国工业4.战略,"中国制造2025"等制造业战略的推出,全球掀起了以制造业转型升级为首要任务的新一轮工业变革,工业制造的每时每刻都在产生数据,要打通智能制造过程中的物理世界和信息世界,推动生产转型制造向智慧服务型制造转型,大数据技术必不可少,工业大数据更是工业4.0时代智能制造的关键技术之一。     

面向离散制造车间实时定位的UWB部署优化方法

针对超宽带（Ultra Wide Band，UWB）技术在离散制造车间实时定位中，存在的由于定位UWB传感器部署不合理导致的制造要素“离线”问题，结合离散制造车间特点，提出了一种基于改进遗传算法的部署优化方法。对UWB定位在离散制造车间中的性能与大空间连续部署问题进行了分析研究；从部署与优化两个阶段过程分别以最小成本和最大定位精确度为目标构建模型；采用改进遗传算法并基于OpenCL并行计算框架求解模型，以某车间为例进行部署求解，通过与常规方法和其他算法运算结果的对比分析，验证了该方法的有效性与可行性。     

车间层嵌入式设备网络通信协议的研究与开发

在分析了车间设备层通信中出现的网络瓶颈问题的基础上,针对网络化制造的特点,提出基于嵌入式设备的多种通信方式相结合的方法来实现其与上下层设备的通信,包括基本通信方式、RDP方式、嵌入式浏览器方式和音视频通信方式,并针对与底层设备的通信问题,提出通信协议的优化定制方法,并开发实现得出优化结果.     

基于6LoWPAN的化工车间指标实时监控系统设计

设计一种基于6LoWPAN的化工车间指标监控系统。针对化工车间现有监控方法的人工成本高、不能实时跟踪以及监测欠准确的问题,提出一种基于6LoWPN和互联网对化工车间指标进行实时监控的系统设计方法,首先对系统的体系结构和功能进行描述,在此基础上对该系统的硬件和软件组成进行设计和分析,并定义数据报在两种网络之间进行转换的具体流程,从而实现对化工车间各种高危气体的实时数据采集和监控。实验结果表明:该方法能高效、准确地对化工车间的各项指标进行实时监控,为化工企业进行自监减少事故发生提供了一种实时有效的方式。     

面向柔性制造车间的多目标RFID网络规划方法

针对具有多种覆盖需求的柔性制造车间RFID网络规划问题,以部署成本、阅读器干扰与阅读器效能为多优化目标,提出一种分层聚类、冗余消减与梯度下降方法集成的RFID网络规划方法,采用分层聚类算法确定RFID初始数量与部署位置,采用冗余阅读器消减算法优化RFID数量,采用梯度下降算法优化RFID部署位置从而实现网络规划多目标优化。实验研究表明,提出的方法在多目标综合性能方面优于传统基于分层聚类方法、遗传算法、粒子群与冗余消减混合方法的RFID网络规划方法,验证了该方法的有效性。     

基于实时Web技术的车间监测系统设计与实现

为推进传统铸造车间智能化、数字化转型,解决车间数据管理效率低、利用效率低等问题,引入WebSocket技术建立了一套实时在线的车间数据监测系统,实现了工业数据接入、数据实时监测、报警提示、历史数据分析等功能。首先,通过Modbus/TCP采集设备的参数实时值,将数据转储到MySQL数据库中;其次,利用Django服务器监听数据库更新事件,并创建服务器与浏览器之间的WebSocket双向数据通信通道,实现数据高效稳定传输;最后,通过Vue双向数据绑定技术将实时数据绑定到ECharts折线图、面积图等组件中,实现数据的科学展示。所提系统覆盖车间所有设备的126个参数,响应时间相较于传统Ajax轮询至少缩短了10 ms,数据同步周期可达到200 ms;所提系统在实际工程应用中已实现稳定运行,能有效降低前后端通信带宽,提高响应速度,为管理人员提供详细的生产信息,大幅提升了管理效率和生产效率。     

面向化工车间环境的实时监控系统设计

为了保证化工车间安全,设计基于多协议数据融合的实时监控系统,实现了对化工厂房温湿度、烟感以及电力系统的远程实时监控。应用环境监测传感器实时采集厂房环境数据,并通过ZigBee协议或ModBus协议传输至网关,通过网关以MQTT协议将监测数据发送至服务器。根据EMQX服务器的规则引擎功能对数据进行持久化操作,将数据存储至时序数据库TDengine。为了实时展示化工车间环境数据,使用Ajax技术动态获取时序数据库中的数据,并使用Echarts图形化界面实现监测数据可视化。解决了基于多协议数据融合的问题,能够实时采集并显示化工车间的环境数据,方便化工车间管理,保证化工车间安全稳定运行。     

深度强化学习算法求解动态流水车间实时调度问题

本文针对动态流水车间调度问题(DFSP), 以最小化最大完工时间为优化目标, 提出一种自适应深度强化学习算法(ADRLA)进行求解. 首先, 将DFSP的新工件动态到达过程模拟为泊松过程, 进而采用马尔科夫决策过程(MDP)对DFSP的求解过程进行描述, 将DFSP转化为可由强化学习求解的序贯决策问题. 然后, 根据DFSP的排序模型特点, 设计具有较好状态特征区分度和泛化性的状态特征向量, 并依此提出5种特定动作(即调度规则)来选择当前需加工的工件, 同时构造基于问题特性的奖励函数以获取动作执行效果的评价值(即奖励值), 从而确定ADRLA的3类基本要素. 进而, 以深度双Q网络(DDQN) 作为ADRLA中的智能体, 用于进行调度决策. 该智能体采用由少量小规模DFSP确定的数据集(即3类基本要素在不同问题上的数据)训练后, 可较准确刻画不同规模DFSP的状态特征向量与Q值向量(由各动作的Q值组成)间的非线性关系, 从而能对各种规模DFSP进行自适应实时调度. 最后, 通过在不同测试问题上的仿真实验和与算法比较, 验证了所提ADRLA求解DFSP的有效性和实时性.     

基于Q学习算法的作业车间动态调度

近年来,在基于Q学习算法的作业车间动态调度系统中,状态-行动和奖励值靠人为主观设定,导致学习效果不理想,与已知最优解相比,结果偏差较大.为此,基于作业车间调度问题的特质,对Q学习算法的要素进行重新设计,并用标准算例库进行仿真测试.将结果先与已知最优解和混合灰狼优化算法、离散布谷鸟算法和量子鲸鱼群算法在近似程度、最小值方面进行比较分析.实验结果表明,与国内求解作业车间调度问题的Q学习算法相比,该方法在最优解的近似程度上显著提升,与群智能算法相比,在大多数算例中,寻优能力方面有显著提升.     

Real-Time Workshop实时仿真研究与应用

MATLAB通过组件Simulink提供了一个动态系统建模、仿真和综合分析的集成环境,可以在控制领域中建模并运行仿真,却缺少实时仿真支持.MATLAB工具Real-Time Workshop可以从图形模型生成ANSI C源代码,下载此代码在实时操作系统中运行可以实现实时仿真,但是目前市场上的实时操作系统在开发工具、用户界面等方面存在诸多不足.RTX扩展Windows在提供实时性的同时又可以利用Windows丰富系统资源.利用Real-Time Workshop产生C代码,把要求实时性的代码分离出来放在RTX实时子环境下运行,可以实现实时仿真.实验验证了此方法有较好的实时性.     

基于智慧车间的生产执行系统的研究及应用

为了解决中小型塑料制造企业管理系统在信息采集方式、计划实时性、灵活性等方面的不足,将射频识别Radio Frequency Identification(RFID)技术引入塑料生产车间,构建塑料制造装配车间的物料智能配送体系,形成面向离散制造业的智慧装配车间。对生产执行系统Manufacturing Execution System(MES)的架构、RFID智慧生产车间应用流程、应用可靠性等关键技术进行了研究,并对车间生产组织、制造事件和动态多变市场的响应能力进行了优化。所述内容对提升塑料制造企业核心竞争力具有重要的理论与实际意义。     

福建省气象站网信息管理系统的研究与设计

随着福建省气象站网规模迅速扩大,仪器设备类型不断更新.但气象站缺乏科学有效的系统平台对其进行管理和维护,信息化建设相对落后,因此大大增加了工作的复杂度.研究以福建省基础地理信息数据、气象站元数据为基础,采用B/S架构,实现气象站网信息可视化查询以及迁站、建站、撤站审批管理等功能,为省、市、县业务人员提供统一站网信息服务...     

基于对象的NIM体系结构与策略实现

为使网络管理既对用户和设备进行监控,又对网络中各种信息进行监测,就有将网络管理功能域延伸至网络信息管理的需求。为此,该文对影响网络运行的硬件设备、应用程序、数据组织、管理策略进行对象化表达和描述,提出了一种网络信息管理的对象模型,该模型采用分布式对象模型作为存储网络管理信息的模型。在此基础上,结合分布对象(CORBA)技术和代理技术研究了网络信息管理的结构和策略,并给出了网络信息管理的分布式分层体系结构和策略实现的方案。     

信息网络安全防御体系结构D2PBR模型的研究

从安全特性、网络协议层次和信息网络特性三方面出发,分析了信息网络安全体系结构,提出了信息网络安全防御体系结构,即D2PBR模型,并对入侵检测、入侵诱骗、防护、备份和响应系统进行了详细分析。     

基于GIG边缘网络接口体系结构研究

1999年,美国国防部提出了建设全球信息栅格(Global Information Grid,GIG)的设想,其目的是将美军分布在全球的计算机、传感器网和作战平台网组成一个大系统,实现全球范围内时域和空域的一致以及各分系统的协同,保证在未来战场上将正确的信息、以正确的时间和正确的格式传送到正确的指战员;在支持网络体系结构和协议服务中,功能强大和性能稳定的GIG网络技术发挥着重要的作用;首先,描述GIG边缘网络结构的设计,实现了边缘网络和GIG的无缝链接,其次,体系结构定义了GIG边缘网络、军事网络、政府网络、信息管理系统以及它们之间应用的网关,最后,阐述了网关进入边缘网络中的寻址、路由器选择、信息确认、端对端服务质量和网络服务等性能。     

基于RTX的实时网络应用研究

提出了RTX改造后的Windows环境下实时网络通信编程的基本原理和解决方案,实现了基于Windows平台的实时通信,并通过对RTX网络通信的传输速率、可靠性等性能指标测试,与等同条件下Windows性能指标进行比较,验证了RTX具有较强的实时性,从而为RTX在实时环境下的应用提供依据.     

基于RTW/Linux的实时仿真技术研究

该文从实时仿真的需求出发,首先为Matlab中的Real—TimeWork8hop定制、添加了一个新的RedHat Linux 9.0目标,利用该新目标生成的模型代码通过ftp的auto login功能自动下载到目标机上;其次,在主模块文件中添加实时控制代码,使仿真程序按指定步长执行;最后,在RTW的外部模式下,对在RedHat Linux9．0上运行的仿真程序的实时性能进行了测试、研究,通过设置进程的调度政策、关闭系统的交换分区和锁定内存三种方式,改进了仿真程序的实时性能。     

网络信息系统的生存性体系结构研究

系统体系结构的研究是设计和实现任何实际系统的基础。该文对生存性网络信息系统的体系结构及其相关概念进行定义,明确生存性网络信息系统体系结构的设计原则,分析生存性网络信息系统的运行机制,说明生存性特性的作用,并构建3+2模式的生存性网络信息系统体系结构。实际运行结果表明了该结构的有效性。