基于云—边协同的智能工厂工业物联网架构与自治生产管控技术

针对智能工厂底层大量物联设备产生的海量制造数据在云端处理分析和边缘端实时计算两个层面的需求,提出一种基于云—边协同的智能工厂工业物联网架构以及边缘节点、云端应用服务的配置方法。在该架构下,时间不敏感型与时间敏感型制造数据处理任务分别由工厂云服务器、工业物联网边缘节点完成。考虑智能工厂内人、机、物等生产主体均具有智能,进一步从生产计划、执行、监控、优化的逻辑视角,阐述了基于"人—机—物"共融的智能工厂自治生产管控关键技术。通过案例研究得出,所提出的智能工厂工业物联网架构可在云端与边缘端两个层面进行制造数据处理分析,并实现智能工厂实时生产状态监控与自治生产过程响应控制,为实现制造工厂智能化、自治化生产提供技术支撑。     

数字制造与数字工厂的研究前景

根据中国国家自然科学基金委员会的安排，就机械与制造科学"十一五"发展战略进行研讨 提出"十一五"期间数字制造科学研究优先发展的重点方向。 数字制造作为新的制造技术和制造模式，已成为推动制造业自主创新的强大动力。其内涵包括数字产品设计与开发、数字制造装备、数字制造技术、数字工厂、数字企业和数字化服务等研究领域。数字装备和数字工厂是数字制造的基础，不仅具有广泛而灵活的加工能力，而且具有强大的信息处理能力。 数字制造和数字工厂所需研究并解决的问题主要包括：多物理场的数字建模、加工和成形过程的数字仿真、高速高精数字加工装备、数字测量设备和数字产品开发过程等。数字制造尚是一个开放的研究领域，也是一个快速发展的研究领域。亟待研究的重要科学问题有：数字建模与仿真的理论和方法；基于视觉信息的数字装备运动规划和自律控制；数字化协同产品开发的基础理论与关键技术等。旨在解决形位空间和旋量空间的几何计算和几何推理；多物理场的交互作用规律及其数字化表示；几何约束、物理约束和产品性能约束的相容性及混合约束求解；制造过程和制造系统中的模糊信息、不确定信息、不完整信息以及经验与技能的形式化和数字化表示；异构制造环境下的信息融合、信息集成和信息共享等问题。     

基于物联网的智能图书馆系统设计与研究

物联网是新一代信息技术的重要组成部分,将物联网应用于智能图书馆,要解决的关键技术是RFID电子标签技术、中间件技术等。通过正确设计智能图书馆体系结构和合理进行图书馆功能设计,智能图书馆可解决传统的以条形码标识图书所带来的馆员工作量大、费时费力等问题,开创图书馆管理和应用的新时代。     

论智能制造的发展与智能工厂的实践

论述了智能制造概念的产生与发展,以及当前主要工业国家智能制造的发展规划。分析了智能工厂的总体技术框架,并介绍了国内智能制造工厂的实践情况。     

基于物联网的智能垃圾桶系统设计

本文介绍一种基于物联网的智能垃圾桶系统的方法,它以CC2530为核心,实现垃圾桶的感应自动开盖和关闭;当超声波检测到垃圾的距离小于10cm时,触发电机的转动。因此垃圾桶的盖自动关上。垃圾桶处理系统监控中心检测出满的垃圾桶,发出处理命令。当垃圾得到清理,超声波检测到的距离大于10cm时,触发电机的转动,打开垃圾桶,该系统基于C/S模式下,可通过网络控制各个垃圾桶的工作。提高了管理效率。     

基于GA-PSO的智能工厂生产仿真研究

针对某公司新建智能工厂设备布置和调度优化问题,通过Plant Simulation仿真平台进行流程优化.首先建立整个智能工厂的车间作业调度模型,对工序进行拆分,然后通过遗传算法-粒子群混合优化方式求得最优调度解.由仿真结果可知,与某公司的传统布置方案相比,优化的方法解决了工序排布不合理的问题,提高了车间作业效率,优化了...     

智能制造行业虚拟工厂搭建关键技术

研究基于虚拟工厂独特的优势,充分结合智能制造行业的业务特性,聚焦与生产制造紧密相关的生产协同、资产管控、能源指挥、物料配送四个专题,引入数字孪生技术能力,构建智能化的应用支撑体系,并选取某高端装备制造企业为研究对象,对虚拟工厂应用进行验证并取得了良好的应用效果,丰富了虚拟工厂应用理论研究成果,为虚拟工厂应用构建提供了技术路径和方法体系。     

面向智能工厂的 DNC 与多系统的集成化研究

研究DNC系统与其他车间智能管理系统的集成关系,不仅能实现车间管理的无纸化,信息智能化传输,还能充分利用制造资源推动整体工厂智能化、自动化进程,对企业增效降本和提高竞争力均有着重要的现实意义。本文首先介绍DNC系统的模块、功能组成,重点研究了DNC系统与其他工业软件的集成关系。在此基础上,成功运用在天玛智控公司的DNC系统项目中。     

基于物联网的智能节水灌溉系统设计

针对传统农业灌溉控制系统自动化水平低,水资源利用率低等问题,本文结合物联网技术,采用可编程序控制器,设计了智能灌溉控制系统,提高了水资源的利用率,降低了劳动强度,具有较好的经济效益。     

数字化工厂软件系统的设计与关键技术研究

分析数字化工厂软件系统应用现状，提出了生产层的软件系统的架构。详细论述各组成部分的功能和相互关系。结合制造企业的自身特点，分析系统实现过程中的关键技术，并给出相应的解决方案。     

Engineering the smart factory

The fourth industrial revolution promises to create what has been called the smart factory. The vision is that within such modular structured smart factories, cyber-physical systems monitor physical processes, create a virtual copy of the physical world and make decentralised decisions. This paper provides a view of this initiative from an automation systems perspective. In this context it considers how future automation systems might be effectively configured and supported through their lifecycles and how integration, application modelling, visualisation and reuse of such systems might be best achieved. The paper briefly describes limitations in current engineering methods, and new emerging approaches including the cyber physical systems (CPS) engineering tools being developed by the automation systems group (ASG) at Warwick Manufacturing Group, University of Warwick, UK.     

数字化工厂与虚拟制造的关系研究

为了区别数字化工厂和虚拟制造,研究了数字化工厂和虚拟制造的关系。基于PLM思想,给出数字化工厂的定义,并从广义和狭义角度分析数字化工厂的范畴和系统特点,与虚拟制造的概念和特点进行了对比分析。从功能集合角度分析了广义数字化工厂、虚拟制造和狭义数字化工厂的结构关系及相应系统的运行机理。在系统实施阶段,从关键技术、实施内容、侧重目标、实施特点等角度总结了三种生产组织方式的特点,给出了现有技术条件下的系统实施结论,研究了狭义数字化工厂的应用潜力。为信息时代制造业领域的后续研究提供了一定的方向性参考。     

面向数字化工厂的需求结构多目标决策控制研究

针对数字化工厂需求结构多目标的优化控制问题,提出了数字化工厂设计、制造、装配、物流等各个节点需求结构多目标决策控制模型.采用数学函数形式表达,并描述了数字化工厂各节点需求结构决策因素,分析了多目标决策的控制优化过程;以汽轮机产品为例,应用基于Pareto的熵算法对数字化工厂需求结构进行了多目标优化求解,确定了多目标决策指标权系数,以权衡需求结构多目标的任务实施.研究结果表明,该模型验证了数字化工厂多目标需求结构决策控制理论,Pareto熵算法优化了需求结构实施的控制过程,在满足客户需求的基础上,合理配置了企业的需求结构资源.     

应用石英音叉谐振器的智能温度传感器

为了实现高精密温度测量,设计了高性能数字温度传感器,该传感器由石英音叉谐振器,数字接口电路和基于现场可编程门阵列的传感器重置控制算法构成。依据石英晶体压电效应原理,对石英音叉谐振器的热敏切型和电极设置进行了研究;基于力学振动原理,导出石英音叉谐振器弯曲振动模式的微分方程;讨论了谐振式温度传感器的工作原理,提取出石英音叉温度传感器的特征参数并进行了非线性误差分析;采用光刻和侵蚀技术加工制作了石英音叉谐振器。该传感器的频率输出信号通过数字接口进入现场可编程门阵列,通过重置控制算法实现传感器的重置和现场自动校验。实验结果表明,在-20 ~140 ℃,该传感器的灵敏度可达65×10^-6/℃,测温分辨率为0.001 ℃,响应时间为1 s,测温精度为0.01 ℃。     

基于RFID技术的物联网安全问题研究

基于物联网的广阔应用前景,其被冠以第三次信息产业浪潮,有望成为下一个万亿级信息产业引擎。本文介绍了物联网和RFID技术,论述了基于RFID技术的物联网所遇到的安全问题,并提出了物联网的安全机制,希望对物联网的发展起到积极的作用。     

基于BQ2060的数字智能电池单总线通信方式

通过描叙硬件结构．说明了一种单总线通信方式，具体地描述了其操作时序。并结合一个程序实例，说明了单总线通信方式的实现方法。     

基于物联网架构的自助终端运行平台

针对当下自助服务终端运行时经常会面临网络异构且复杂、扩展性差等问题,对现有的自助终端服务特点进行了研究,并分析和归纳了3-Tiers物联网框架和面向服务的架构,提出了一种基于3-Tiers物联网架构的自助终端运行平台解决方案。通过采用面向服务的架构将系统的服务层与控制层分离,结合ECA规则模型实现服务组合,设计并实现了基于3-Tiers物联网架构的自助打印终端运行系统。详细描述了系统中的应用层、资源层与在线自助打印终端的设计实现。最后,对该系统实例中终端与服务器间的通讯响应时间和终端间的服务组合功能进行了测试。实验结果表明:该系统在终端连接时通讯稳定,并且能够实现对于多终端的服务组合功能,为实现自助服务终端的多样化应用奠定了基础。     

面向制造物联的物料配送路径优化技术研究

针对因缺乏现场实时状态数据支持造成的物料配送与计划执行脱节的问题,建立面向制造物联的物料配送路径优化框架,以装配车间为对象建立基于无线射频识别(Radio Frequency Identification,RFID)技术的现场状态识别环境,建立包含软时间窗和实时配送紧急程度要求的优化模型,设计改进蚁群算法进行求解,采用实时制造过程数据指导路径选择,并利用已迭代获得的最优路径动态更新信息素浓度范围,以提高算法运行效率,避免陷入局部最优,利用某装备制造企业装配车间数据对算法性能进行仿真验证.     

面向制造物联的物料配送路径优化技术研究

针对因缺乏现场实时状态数据支持造成的物料配送与计划执行脱节的问题,建立面向制造物联的物料配送路径优化框架,以装配车间为对象建立基于无线射频识别(Radio Frequency Identification,RFID)技术的现场状态识别环境,建立包含软时间窗和实时配送紧急程度要求的优化模型,设计改进蚁群算法进行求解,采用实时制造过程数据指导路径选择,并利用已迭代获得的最优路径动态更新信息素浓度范围,以提高算法运行效率,避免陷入局部最优,利用某装备制造企业装配车间数据对算法性能进行仿真验证.