基于瓶颈分析的优先权调度算法研究

制造执行系统在制造系统中的广泛应用,为实现生产车间的动态实时调度提供了可能性,也对实时调度算法提出了更高的要求。调度算法必须在考虑求解速度的前提下来求得满意解。根据优化生产技术的解决车间调度问题的思想,基于转移瓶颈启发式算法,提出了一种基于瓶颈分析的优先权调度算法,用于解决制造执行系统中的动态实时调度问题。     

制造资源实时状态驱动的离散制造车间低碳调度研究

针对离散制造车间低碳调度问题,考虑车间制造资源实时状态,构建实时数据驱动的车间状态监测框架,以机床能耗、刀具磨损和切削液损耗作为碳排放来源,结合最大完工时间,建立一个制造资源实时状态驱动的离散制造车间低碳调度模型,并提出一种融合Tent映射的多目标Jaya优化算法。首先使用Tent混沌序列初始化种群,然后引入基于邻域搜索和模拟退火算法的局部搜索方法,并使用严格的外部档案集保存搜索到的解。最后通过灌装设备生产车间的实例数据对算法和模型进行验证,结果表明所提出的算法和模型能够有效求解离散制造车间低碳调度问题,减少车间异常状态对生产计划的影响,降低车间碳排放量。     

5G技术赋能的智能离散制造车间主动调度模式

分析了当前离散制造车间调度模式的不足和面临的挑战，在此基础上，提出一种5G技术赋能的智能离散制造车间主动调度模式，将生产过程的传统被动调度模式转化为“互联-预测-调控”的主动调度模式。针对实际生产中交货期变化、机器故障等异常工况，通过5G技术构建云-边-端协同的车间多源异构数据互联互通体系，打通各层级之间的通信壁垒，实现全生产要素的数据实时感知与互联以及生产指令的上传下达；基于感知数据，采用深度学习等人工智能技术实现车间运行状态与异常事件的精准预测；根据预测结果主动调控生产计划，优化资源配置，构建了云-边-端协同的主动调度机制，实现调度“规则+算法”的混合联动，降低异常事件对生产过程的影响，实现复杂动态制造环境下的车间性能优化。     

数据驱动的智慧车间实时调度方法研究

智能制造系统采用了物联网等大量先进信息技术,使得车间积累了大量的实时生产数据。同时,复杂制造系统在运行过程中容易出现一系列干扰事件,这对车间实时响应能力提出了更高的要求。因此,在工业大数据支撑的制造环境下,针对考虑序列相关设置时间和阻塞的混合流水车间调度问题(Hybridflowshopschedulingproblemwithsequence-dependentsetup timesandblocking,HFSP-SDST-B),提出一种基于深度强化学习的实时调度方法,从而实现制造资源的合理分配和完工时间最小化。作为一个序列决策问题,HFSP-SDST-B可以被建模为一个马尔科夫决策过程。在每个调度点,智能体根据当前的生产状态选择相应的调度规则,从而进行合理的工件排序和机器分配。为了实现生产数据驱动的实时调度方法,依次设计考虑阻塞因素的调度点、通用生产状态特征、基于遗传规划的启发式规则和奖励函数。然后提出一种基于近端策略优化算法的训练方法,从而让智能体构建状态与规则之间的有效映射。最后试验结果表明,与现有的动态调度方法相比,该方法具有优越性和通用性,并且通过学习能够有效处理随机扰动...     

以生产趋势预测为基础的主动式调度方法

为应对自适应制造需求由被动式调度向主动式调度的转变,提出一种以生产趋势预测为基础的主动式调度。该方法首先构建了实时状态模型,从制造资源、制造资源组合以及生产任务3个层面对生产过程的历史信息和实时状态进行建模,形成了具有时间序列的生产过程状态信息;针对生产过程的不确定性特征,采用贝叶斯网络推理方法,以生产过程状态信息作为输入,获取生产趋势的预测结果;将获取的异常趋势作为主动式调度的触发条件,通过扩展蒙特卡洛树搜索算法,利用其序贯决策能力生成以生产趋势预测为基础的主动式调度方案,从而实现生产过程的自适应制造。将提出的方法应用在某航天机加车间的实时生产过程调度中,验证了方法的有效性。     

数据驱动下的动态柔性作业车间调度研究

柔性作业车间调度问题是一种典型的NP-Hard问题,在生产过程中,调度方案会因各种意外事件的发生而变化。针对柔性作业车间调度问题的实时性、动态性的特点,构建了基于数据驱动的柔性作业动态调度的数学模型。首先通过数据感知设备监测车间中发生的变化,实时传输到服务器上,然后根据车间生产状况所发生的变化,依据服务器上的调度规则重新调整调度方案。最后通过某制造企业的调度方案和车间环境变化时的调整方案,验证了基于数据驱动的实时动态调整调度方案的可行性和有效性。     

基于数字孪生的零件智能制造车间调度云平台

零件制造车间中工作要素路径的未知性、时间的不确定性,以及生产要素信息的孤立性,严重影响了车间调度的有效运行。基于数字孪生技术提出一种解决零件智能制造车间调度问题的新方法——调度云平台,构建了调度云平台的框架模型以及调度工作流程;搭建了调度云平台的全生命周期监控系统,监控产品的实时运行状态;基于全生命周期监控系统实时监控的数据,利用大数据分析技术对车间生产过程中多源动态扰动进行预测和诊断,在此基础上提前由调度云平台对动态扰动制定相应扰动策略;为阐述如何将所提模型落地,以某企业零件智能制造车间为例,对调度云平台模型进行应用验证,同时指出了基于数字孪生的零件智能制造车间未来的工作方向。     

信息物联驱动下的离散车间自组织生产调度技术

随着个性化定制的需求越来越高,离散车间作为企业从事机械零部件生产活动的物理实体将首先应对这种趋势带来的挑战。个性化定制任务随机性强,订单到达时车间状态不定,调度模型难以确立,需要一种摒弃传统调度模型的自动化生产方法。为此,结合物联制造技术和完全动态调度理论,研究如何实现车间层自组织生产,在没有初始调度模型的情况下完成实时动态调度。以离散车间为研究对象,搭建面向实时制造过程的无线射频识别物联环境。并以此为基础,建立面向物理资源的智能个体,使设备本身成为具有通讯、分析、决策能力的独立智能单元。同时引入系统监管类智能个体,克服传统完全动态调度过程中系统全局性难以兼顾的缺点,完善调度性能。最后,研究成果应用于某实验室中的微型工厂,证明了方法可以进行个性化订单的自组织生产,并能有效整合生产资源。     

基于Agent的数字车间及其调度技术的研究

在中国国家自然科学基金重点资助项目《网络环境下的数字制造理论与关键技术》，中国教育部博士学科点基金资助项目《网络制造产品电子交易平台设计与研究》，中国国家科技攻关计划项目《支持网络制造的协同交互与资源共享平台研究与产业化》共同资助下，开展基于Agent的数字车间及其调度技术的研究。 数字车间是实施数字制造的主体，是制造计划的具体执行者，也是制造信息的反馈者，更是制造实时信息的集散地。数字车间生产的敏捷性在一定程度上决定着整个企业的敏捷性，所以从敏捷调度的视角，研究数字车间的相关理论与技术。 提出基于Agent的数字车间框架结构。框架包含车间管理与计划子系统、设计子系统、生产调度与管理子系统、物料运输子系统、库存与管理子系统、制造资源子系统、生产仿真子系统和制造执行子系统。框架结构支持虚拟企业生产模式——组成数字车间的设备或设备单元可以是处于不同地域，通过制造设备Agent之间的协调与合作，制造设备在物理位置上不变，而在生产组织和管理逻辑上随加工任务的变化而改变，实现资源的动态配置，对变化的任务做出及时响应，从而提高制造系统的敏捷性，因此也被称为虚拟数字车间。赋予数字车间更为重要的地位和作用——除承担对生产任务的调度与制造实施以外，还兼具运输服务和仓储管理等两项功能，并在制造过程中实时收集订单的生产进度信息。 研究数字车间中Agent对制造资源数据的管理技术，将与制造资源相关的数据信息直接集成到制造资源Agent结构，使得数据库系统就像是Agent框架整体的一部分。提出以分布式数据库系统为中间层的车间系统集成方案。在此基础上，研究基于Agent会话的车间运作方式，将数据库系统看作Agent系统与其他系统联系的中间层的结构，使得Agent系统易于实现与现有软件系统的集成。Agent使用数据库访问机制     

单件小批生产的作业计划与调度监控集成系统

介绍了一个实用化的单件小批生产条件下车间作业计划与调度监控集成系统。该系统由工艺准备子系统和生产作业计划及调度监控子系统组成。系统可快速建立或修正作业计划,实现车间物流实时仿真及调度监控,最大限度地减少材料和劳动力的消耗、提高设备的利用率,从而降低产品的制造成本。     

基于GSK数控系统及工业机器人的智能化车间生产管理系统研究

智能化车间是将数控加工技术、自动化技术、信息技术以及现代管理技术有效集成,实现对生产线的运动控制、逻辑控制和基于车间设备网络的工艺管理和设备监控.针对机械加工制造的需求,将企业管理平台与生产线现场控制设备相连,实现数据的无缝连接与信息共享;前后贯通整条产线,实现生产线全生产过程的计划、调度和实时处理、设备状态的安全监视和维护等,从而实现整个企业信息的综合集成.     

机床网络化生产管理与监控系统开发

面向车间层级的网络化协同加工的实际需求,开发一套软/硬件一体化的机床网络化生产管理与监控系统,实现远程客户或企业管理者通过网络对车间机床操作者加工任务的进度管理与生产监控,是网络化制造中机床资源的共享和车间层机床设备生产过程的管理与监控的软/硬件支持平台.     

基于数据挖掘的机加工生产进度预测方法

为解决多品种、小批量航天产品机加工的工时计算和生产进度预测问题,给出了基于数据挖掘预测方法的逻辑流程和体系架构,开展了数据需求及处理,数据分析及预测的相关研究,并提出了生产进度预测方法,可实现基于车间制造资源数据、历史数据和当前数据的工时计算和生产进度预测,为进一步明确生产节点、制定生产计划和优化生产过程,奠定了基础、提供了参考。     

车用空调装配车间集成化生产作业管理系统

针对车用空调装配车间存在的生产作业管理信息交互性差、生产作业进度实时监控困难等问题,结合制造执行系统等先进管理思想,构建了一种车用空调装配车间集成化生产作业管理系统,建立了该系统的体系结构、功能结构和运行模式,并研究了基于遗传算法的车用空调装配车间生产作业动态调度方法,以及基于组件技术的装配线生产作业执行情况可视化动态监控等关键技术.该系统已成功应用于重庆一车用空调制造企业,取得了良好应用效果.     

网络协同车间管理信息系统

制造企业的车间管理信息系统业务部门多、业务发生频繁、处理的数据量大、适时性要求强,传统的MIS系统难以适应它的要求,本文将网络协同作业原理引入车间管理信息系统中,基于Internet/Intranet平台应用Web技术构建了一些通用的协同工具,为车间管理的各个业务部门提供了一个协同作业的网络平台。     

个性化定制生产模式下的云制造系统设计研究

针对个性化订单具有多品种、小批量、到达时间随机和产品参数复杂多变的特点,结合J2EE和云平台技术,设计了一套具有面向用户个性化产品定制、订单预排产后下达车间生产及车间数据实时追踪等功能的云制造系统,用以对接车间,实时动态调度生产。分析了该系统的总体架构,研究了系统的关键技术,阐述了该系统在实时动态调度生产车间的运行环境。将该系统运用于某实验室的微型工厂,取得了预期的效果。     

基于逻辑Petri网模型的断路器数字孪生车间系统

针对断路器批量化制造过程中的生产逻辑关系建模与控制问题,提出一种基于逻辑Petri网的断路器数字孪生车间系统建模与控制方法.基于物理车间的构成信息和断路器批量化制造工艺特点,建立了逻辑约束的递进式Petri网,实现了对物理生产过程的精准建模分析.在此基础上,采用模型结构分析、系统协同优化、物理引擎开发等方法,结合逻辑P...     

基于CC-Link的Web的SCADA系统设计与实施

为满足现代企业信息化技术的要求,结合某电缆生产车间的具体特点,详细介绍了采用三菱电机公司的A2SH PLC以及测控模块,并采用CC-Link现场总线组建的基于Web的SCADA系统的设计的几项关键技术以及实施策略。在设计中采用了B/S计算机网络管理结构、DDE数据交换技术以及实时数据库实用技术等,保证了系统的先进性和可靠性,实现了Web的SCADA功能。     

第七讲:工业互联网软件定义工控网络架构在大型装备行业中的应用与部署

随着软件定义网络(SDN)的快速发展,其在工业领域也逐渐成为一种新的网络构建模式用以取代传统的工业生产网络。本文探讨了利用软件定义工业网络等技术,实现制造单元边缘侧的数据快速采集、分析与传递,打通设备层与生产制造以及研发端的数字链路,建设工厂内网络化集成,以实现大型制造企业的生产车间在多项目管理、知识驱动下的快速设计以及数据驱动下的先进制造,其符合现有工厂内网络对IT网络和OT网络深度融合的迫切需求。本文将开展基于软件定义工业网络设计和建设,提出基于软件定义工业网络架构与总体建设方案。     

一种离散型制造企业的车间管理系统设计方法

离散型小微制造企业在排产过程中信息化基础不够,工艺数据、计划呈报等仍通过纸质单据或excel记录反馈,排产随意性强,处理问题被动。文中针对这些管理痛点,提出了面向离散型小微制造企业的车间管理系统设计方法。利用ETL数据调度工具及调度模块实现多源数据采集和数据贯穿,结合关系型数据建模方法建立订单模型、工艺模型、班组模型和排产模型,最终构建一个能自动分解订单、穿透多系统、实现企业排程与推演的车间管理系统。该系统可有效提升小微制造企业的排程效率和管理效能,并降低成本。