工程机械产品智能化的技术选择

<正>王安麟认为,从技术现状来看,中国工程机械产业实现工业4.0的路径首先应该是数字化。利用数字化技术,快速解决产品性能的障碍,是中国工程机械产业智能化发展的必修课。随着信息技术与工业技术的高度融合,网络、计算机技术、信息技术、软件与自动化技术的深度交织产生新的价值模型,在制造领域,这种资源、信息、物品和人相互关联的"虚拟网络-实体物理系统(Cyber—Physical System,CPS)",被称为"工业4.0"。     

基于信息物理系统新特性的智能工厂部署策略研究

智能制造中离散制造过程是将计算、通信和控制融为一体的生产过程,每个生产阶段均独立,且所用生产设备和原材料均不同,这就使整个生产过程的控制和管理变得复杂化、多样化.为解决此问题,结合智能制造中过程控制和云服务的特点,提出了基于信息物理系统(CPSs)新特性的智能工厂部署模型.首先,描述了CPSs的新需求和新特性,根据新特性和新需求构建基于服务的CPSs运行模型;其次,构建了基于服务的CPSs功能需求模型,并根据功能需求模型,形成基于CPSs新特性、新需求的设备及服务的部署策略;最后,以离散制造业中智能工厂CPSs部署为例,验证构建的基于服务的CPSs模型.结果表明,研究具有可行性.     

中小企业云制造服务平台共性关键技术体系

为了给我国广大中小企业充分利用和共享社会制造资源、提升企业综合竞争能力提供重要支撑手段,分析了中小企业云制造服务平台的特点,建立了中小企业云制造服务平台共性关键技术体系框架,阐述了中小企业云制造服务平台的主要核心理论和技术、平台标准和规范、平台体系架构、平台共性引擎和共性管理工具、平台服务和运行模式、平台应用体系架构等共性技术方面的研究思路和研究内容,为进一步深入和系统开展中小企业云制造服务平台的研究、开发、实施和应用奠定了基础.     

制造云构建关键技术研究

阐述了云制造系统中"制造云"的构建过程,并对制造云构建过程中所涉及的主要关键技术做了较深入的探讨.给出了制造云及制造云服务的相关说明,对云制造模式下的资源进行了详细分类.在此基础上,围绕分散资源的感知、虚拟接入、服务化和云服务部署等关键问题展开了研究,并提出了制造能力元描述模型,为最终实现高效、智能的云制造系统提供了支持.结合产品全生命周期设计、仿真阶段任务需求,依据所提构建方法与关键技术,初步开发了一个面向设计仿真的云服务平台原型.     

面向云制造服务架构及集成开发环境

为满足云制造对软件架构和开发工具支持的迫切需要,从抽象角度分析了面向服务架构、云计算和云制造三者之间的关系,指出云制造继承和扩展了前两者的服务模式;面对制造资源,融合面向服务架构与云计算,提出了面向云制造的服务架构;选用公众可免费方便获得的开源工具,构建了基于Eclipse平台的面向云制造服务集成开发环境;结合制造流程示例展现开发工具应用。通过示例研究表明,该集成开发环境具有良好的可伸缩性,能敏捷地应对云制造应用需求。     

基于云制造的3D打印机应用模式研究

在云制造模式提出的背景下,将先进的3D打印技术同云制造相结合,提出了一种新的制造模式——3D云制造。介绍了3D云制造服务模式,探讨了3D云制造平台的体系架构,分析介绍了3D云制造模式的特点和优势,最后通过案例介绍了3D云制造平台工作流程并进一步证明了3D云制造模式的可行性。     

基于云制造的3D打印机应用模式研究北大核心

在云制造模式提出的背景下,将先进的3D打印技术同云制造相结合,提出了一种新的制造模式——3D云制造。介绍了3D云制造服务模式,探讨了3D云制造平台的体系架构,分析介绍了3D云制造模式的特点和优势,最后通过案例介绍了3D云制造平台工作流程并进一步证明了3D云制造模式的可行性。     

制造云服务的按需供应模式及其关键技术

针对云制造环境下制造云服务的特点,在分析制造云服务按需供应相关研究存在的一些不足的基础上,提出制造云服务按需供应模式的架构,基于提出的客户需求分离点将云服务按需供应模式分为按需求提供、按需求组合、按需求设计和按需求研发四类子模式.从整个供应流程的角度分析了云服务按需供应模式的过程模型,建立了按需供应模式涉及的主要关键技术的技术体系.着重研究了多维度的云服务检索与匹配、人机交互式的云服务组合两个基本关键技术.开发了一个面向模具行业的云服务按需供应中心,通过实际案例验证了该云服务按需供应方法的可行性和有效性.     

云模式下仿真设计资源的虚拟化与服务化

仿真设计资源的云服务模式及平台应用是快速提升中小企业复杂产品仿真设计能力、有效降低新产品研制成本和风险的有效方式之一。结合复杂产品仿真设计这一应用领域自身特点,在云制造系统通用体系架构基础上构建了仿真设计云服务平台架构;阐述了平台开发中仿真设计资源的虚拟化与服务化方法,给出了仿真设计资源通用虚拟化描述模型及虚拟资源的Web服务封装及应用实例;最后通过开发中小企业云服务平台原型系统验证该方法可行性,也为中小企业提供一个仿真设计资源综合服务平台。     

基于云制造的生产线虚拟与物理系统互联信息模型的建模方法及应用

基于目前对数字孪生技术、虚实融合技术、云制造技术的研究和探索,提出一种云制造模式下的生产线虚拟与物理系统互联信息模型的建模方法。通过对生产线组成要素进行行为规则建模,构建生产线虚拟孪生模型;利用物联网技术实现虚拟模型与物理模型的数据融合,并基于仿真优化技术实现产品生产阶段虚实闭环迭代优化。最后基于INDICS平台,通过案例分析对本互联模型进行了有效性验证。     

云制造环境下生产加工云能力服务

为形成合理、智慧的制造云,在详细分析云制造环境下生产加工云的属性、构成及特点的基础上,建立基于本体的生产加工云语义描述机制和模型,重点研究了生产加工云能力服务的体系架构,实现了生产加工云能力服务的智能搜索和自动匹配,达到了生产加工任务的自主分解和服务聚合。通过实验研究表明,所提的基于本体的生产加工云能力服务体系架构和方法具有准确性和可行性。     

面向多学科设计的多域递归制造服务资源组建方法

针对云制造模式下云制造设计服务、云制造加工服务数量庞大,缺少高效的云制造虚拟服务资源组建管理方法,导致云制造虚拟服务资源缺乏有效管理和控制的问题,在综合考虑云制造虚拟服务资源特点的基础上,提出基于多域的云制造服务资源建模方法。通过云制造服务资源—行为—特征多域模型,建立基于多域递归的云制造虚拟服务资源组建方法,给出了相应的云制造虚拟服务资源谱库架构,为制造云中的终端用户提供了高效率、低成本和可重用的虚拟服务资源组建技术。实验结果分析表明,该方法能够有效提高云制造模式下满足云制造资源需求的虚拟服务资源组建效率性能,并验证了其在工程应用中的正确性与高效性。     

网上网下相结合的云设计服务模式与平台体系架构研究

针对目前设计制造供需信息不对称及设计服务手段落后的现状,提出一种网上网下相结合的设计服务模式,并构建了云设计服务平台的多边平台商业模式,基于云计算技术建立了云设计服务平台体系架构,通过某汽车企业产品概念测试的设计服务过程验证了该模式的可行性。     

面向云制造交易过程的仿真平台

云制造服务平台中,企业供需双方在开放的环境中进行交易,研究企业在平台中的交易模式与规律,对于云制造模式和技术的推广应用具有重要的参考价值。针对云制造环境中的企业交易过程,设计并实现了一个仿真平台,该平台采用服务智能体对企业行为进行描述,通过定义不同规则实现了不同交易模式的仿真。详细介绍了仿真平台的概念模型及实现架构,通过一个仿真实例对平台功能进行了验证。     

云制造服务资源多层次匹配算法研究

针对云制造服务资源匹配的问题,在综合考虑云制造服务资源需求的基础上,提出了包括基本信息匹配、功能匹配、约束匹配和综合匹配四个层次的云制造服务资源多层次匹配算法,对匹配模型和匹配算法进行了研究,并详细阐述了每个层次的匹配内容,并给出了每个层次的相似度函数,再用相似度计算定量地描述云制造资源需求和云制造服务资源间的匹配程度,使服务资源匹配更趋于准确和智能。最后,用实例验证了该匹配算法的有效性和可行性。     

面向网络的综合产品设计模型研究

详细阐述了产品设计模型的数据结构,奠定了产品设计模型的基石,并且采用web技术作为产品分布式设计制造的解决方案,形成了以数据层、服务层和应用层为基础的三层信息体系架构。为产品全生命周期管理模型的实现提供了坚实的核心模型基础。     

从“数控一代”到“智慧一代”

为满足制造业创新与服务化发展的需要,在普适信息、高技术群体发展的推动下,提出未来制造业中制造装备、制造模式升级到"智慧一代"的构想。分析了制造装备的进化历程,并从网络融合、社会信息物理系统、嵌入式创新与个性化服务视角下分析了智慧制造,给出国内外具有智慧制造雏形的案例,以有助于从共性角度理解由"数控一代"上升到"智慧一代"的方法和途径。     

基于模板与全局信任度的云制造服务评价与选择方法

为实现云制造服务的智能选择与组合,阐述了云制造需求与云制造服务的匹配过程及云制造资源的特点,从云制造服务的分类、服务能力、服务负荷状态、服务接口规范和服务质量等方面对云制造服务与云制造服务组合模板进行了形式化描述,提出云制造模式下基于互评机制的云制造服务质量获取方法,建立了云制造服务信任度评价模型;建立了基于服务匹配度与全局信任度的综合优化模型,并运用遗传算法进行求解。通过算例及MATLAB仿真验证了所提方法的可行性。     

基于情景感知的智能交通CPS研究

通过分析智能交通信息物理系统(IT-CPS)原理和情景感知技术,提出了一种包含4个部分的情景感知体系架构,研究情景感知技术在智能交通CPS中的应用,建立了包含4个层次的基于情景感知技术的IT-CPS模型,并详细叙述了其工作流程,着重讲述了基于情景信息推理的过程这一核心,最后说明了这种技术的意义。     

几种新兴智能制造模式研究评述

信息技术已对制造业产生深刻而长远的影响,以感知、互联、智能化为特点的新一代信息技术(如云计算、物联网、信息物理系统、大数据等)将为制造业的升级提供突破性技术手段。为更全面地理解制造物联、信息物理融合生产系统、泛在制造、云制造、社会化企业、主动制造和智慧制造等几种典型新兴智能制造模式,从产生背景、基本概念和支撑技术等角度进行了系统阐述。在此基础上对这些模式的联系和区别进行了归纳与总结,然后介绍了其初步应用,最后对新一代智能制造模式的未来研究进行了展望。