[数据建模]针织生产智能管控的通用数据模型研究

针对针织面料生产智能管控需求,从车间计划与调度、产品生产过程和设备监控管理三个典型管控功能角度出发,基于针织生产大数据分析,建立了针织面料生产智能管控通用数据模型。依据“数据-模型-关键流程-管控”方法,对针织面料生产过程产生的大数据进行抽取分析,考虑产品信息、设备信息和生产流程信息,实现对高端针织面料生产全流程的多维数据描述;在此基础上,分析生产计划与调度、生产执行管理和设备监控关键流程中的数据流,建立相应的通用数据模型,为进一步实现针织生产关键流程织造和染整流程的智能制造管控提供基础指导。     

针织生产智能管控的通用数据模型研究

针对针织面料生产智能管控需求,从车间计划与调度、产品生产过程和设备监控管理三个典型管控功能角度出发,基于针织生产大数据分析,建立了针织面料生产智能管控通用数据模型。依据"数据-模型-关键流程-管控"方法,对针织面料生产过程产生的大数据进行抽取分析,考虑产品信息、设备信息和生产流程信息,实现对高端针织面料生产全流程的多维数据描述;在此基础上,分析生产计划与调度、生产执行管理和设备监控关键流程中的数据流,建立相应的通用数据模型,为进一步实现针织生产关键流程织造和染整流程的智能制造管控提供基础指导。     

基于物联网的制造平台

针对制造业信息化对智能化、服务化和精益化的需求,提出基于物联网的制造平台框架。基于云服务的产品协同设计系统包括基于云服务的协同设计虚拟环境、基于PLM的设计过程数字化和设计支持智能化;基于物联网的数字化制造平台采用物联网技术和设备监控技术采集数据,依托制造资源和制造能力云,对工厂内的制造资源、生产过程、物料和质量等进行集中管控。     

工厂生产实时数据管理系统的设计

基于工厂中多套装置有各自单独的计算机监控系统或DCS系统,文中设计了生产数据管理系统,从而将全厂各装置的过程数据集中并进行管理以供上层部门使用,形成"管控一体化"系统,在企业信息现代化建设中起到了至关重要的作用.     

配电网运维管控中台负荷数据智能监控方法

为积极推进配电网供电可靠性增强,提出配电网运维管控中台负荷数据智能监控方法。首先抽取并分析负荷数据特征,其次通过单一、组合区域用户进行电力负荷预测,最后基于监测结果对其他数据开展分析,从而实现配电网运维管控中台负荷数据的智能监控。实验结果表明,文章所提出的配电网运维管控中台负荷数据智能监控方法能够满足监控的精度要求,在实际应用中,中台负荷数据智能监控方法表现出了强大的预测能力和问题诊断能力。     

基于MES系统的质量信息提取及应用

质量是制造业生存和发展的决定因素,更是航天制造业的品牌形象。对于航天制造业,质量风险管控极为重要,而质量数据是企业质量管理的前提和基础,车间质量数据合理、完整、有序地组织和管理是进行车间质量数据分析统计的重要因素。基于河南航天MES系统进行了质量信息的提取及应用分析,对MES系统的生产过程质量进行了剖解,对管理过程中的质量信息采用了科学的手段进行归集和统计,为产品质量问题的追溯提供了科学的依据。同时加强了基于MES系统生产过程质量信息的应用,通过对生产过程质量信息的进一步管控,在有效提高产品质量、降低废品率的同时提高了生产效率,对于其他制造企业的生产过程质量数据的应用有借鉴意义。     

大数据驱动的离散制造车间生产过程智能管控方法研究

在智能制造背景下,离散制造企业对利用大数据技术提高车间生产管控水平提出了迫切的需求。研究大数据驱动的离散制造车间生产过程智能管控方法,在明确离散制造车间特点与管控需求的基础上,分析了传统方法的局限性和大数据方法的优势,进而提出大数据驱动的离散制造车间生产过程管控总体框架,以制造大数据的"采集-处理-分析-服务"为主线开展研究。在"进度预测-瓶颈发现-异常溯源-智能决策"的生产过程闭环管控机制中,分别提出：基于堆叠稀疏自编码机的生产进度在线预测技术,基于平行门控循环单元的生产瓶颈漂移发现技术,基于密度峰值-模糊C均值的生产异常溯源分析技术和基于多智能体强化学习的生产过程智能决策技术。最后,以某航空企业典型离散制造车间作为对象,对所提出的大数据分析与智能决策方法进行了原型系统开发和应用验证。     

面向数字孪生的流程型制造车间管控系统

针对流程型制造车间数据采集不全面、生产过程不透明、生产故障监控实时性差而造成的产品劣品率与生产成本高问题，构建了一种制造物联和数字孪生融合的可视化管控系统。围绕“数据感知与传输、数据适配与存储、数据分析与应用”这一主线，分析了物理制造车间的监控数据体系和管控需求，构建了面向制造物联的多源异构数据感知、传输与分析架构，提出了基于数字孪生的物联、物理、虚拟交互方案，实现多视角、分层次的数据可视化监控。最后，该系统在某锂电池材料生产车间部署应用，验证了其优良性能。     

基于数字孪生的卫星总装过程管控系统

为解决卫星总装过程实时管控和分析预测的难题,提出一种基于数字孪生的卫星总装过程管控系统,建立了系统体系结构,研究了面向总装过程管控的产品与车间孪生建模、数据物联采集与虚实精准映射、数字孪生驱动的总装过程实时管控与分析预测、孪生数据多维度组织管理等关键技术。该系统以孪生模型和实时数据为驱动,基于产品关键特征和车间关键要素,将模型与数据进行有效融合,实现了总装过程的实时管控,并为生产决策提供支持。通过在卫星总装车间部署运行的应用效果,验证了该系统的有效性和可行性。     

石油化工企业热电机组节能监控优化系统开发与应用

本文以提高热电机组能源利用效率为目标,采用生产过程监控和运行优化技术,建设一体化的节能监控优化平台,在满足热电机组安全生产的基础上,实现生产过程监控、优化控制、生产过程管理,最大限度地提高机组性能,实现运行优化和节能降耗,降低生产成本,提高热电厂安全经济运行水平。建成了生产大数据中心,基于物联网、边缘计算等先进技术(TrendDB时序数据库),采用热电厂集中部署,打通热电厂及3个动力站所有数据通讯环节,消除了数据孤岛。建设了一个安全、柔性、可扩展的高效节能优化平台,挖掘节能潜力,扩大优化空间,提升经济效益,为石油化工企业热电厂生产管控、节能降耗提供支撑。     

阳煤一矿大动力设备监测远程共享技术应用

为建设现代信息化矿井,实现规格系统的业务数据整合和集中监控为目标,对阳煤一矿原设备监测系统存在的问题进行分析,分别对通风机监测系统、变电站监测系统、提升监测系统各系统远程共享情况进行阐述。分析得出:矿井生产全集成自动化及经营管理信息化为一体的矿井综合信息系统,逐步实现真正意义上的管控一体化,构成"信息化"矿井的基本框架,不仅提高了生产的指挥、监控力度,而且强化了生产安全管理,提高了工作效率。     

基于数字孪生的复杂产品装配过程管控方法与应用

针对航天复杂产品装配过程的实时可视化监控、运行状态在线分析与预测难题,提出了一种基于数字孪生的复杂产品装配过程管控方法。首先构建了面向复杂产品装配过程管控的数字孪生模型;在此基础上,引入工作流技术实现了装配过程数据的实时采集与管理,提出实时数据驱动的数字孪生车间同步运行方法;随后通过灰色马尔可夫预测模型、T-K统计控制图以及关联规则算法的集成应用,实现了对复杂产品装配过程中的小样本量质量数据的实时预测与分析。最后,自主设计并开发了基于数字孪生的复杂产品装配过程管控系统,并在某卫星装配车间进行了应用验证。     

FANUC数控机床远程监控DNC系统开发和研究

针对具有以太网功能的Fanuc数控机床和数字化检测设备,利用SQL Server数据库和.Net平台,开发一套基于Socket通信和多线程技术的数控机床和设备远程监控DNC(distributed numerical control)系统。系统可以对多台数控机床和具有通讯功能的质量检测设备同时进行数据的实时采集,并实现机床和设备的状态信息监控、数据集成管理、效能分析、远程故障诊断、车间生产管理和产品质量管控等功能,保障数据的完备性,实现了制造基础数据的集成。介绍了Fanuc数控机床远程监控DNC系统的系统架构设计,针对每一个功能模块的设计和实现方法进行了论述,并对系统程序的工作流程、数据的解析方法和报警监控机制进行了介绍。通过在制造工厂的实际应用,验证了系统的可靠性。     

面向航空发动机装配过程的信息追溯与过程监控EI北大核心CSCD

针对当前航空发动机装配过程中信息追溯效率低下和过程监控信息滞后问题,对装配过程数据之间的关联逻辑进行了分析和形式化描述;基于单一产品数据源原理,构建了描述装配数据之间静态关联逻辑的多视图集成模型;将数据世系应用于装配过程中数据动态演进的表达,构建了装配过程的数据世系模型;根据装配过程中不同角色的数据需求,建立了基于多色集的装配数据需求层次网络模型,给出了数据获取流程;最后提出面向不同粒度的装配过程信息追溯与过程监控方法。通过在航空发动机装配车间综合管控系统中的应用,验证了所提方法的有效性和可行性。     

统计监控建模离群点检测数据预处理高效算法

基于多向主元分析(multi-way principal component analysis,MPCA)(包括主元分析(principal component analysis,PCA))的统计监控模型易受建模数据中离群点影响,将数据点的k-最近邻(k-nearest neighbor,k-NN)距离dk作为离群度指标能有效地发现非线性数据集中的离群点,但现有的基于该定义的鲁棒离群点检测算法对不同尺度的中心化和标准化方法非常敏感,且需要计算每个数据点的dk,引起巨大的计算开销.提出一种改进尺度的近邻修剪(modified scale neighborhood pruning,MSNHP)高效鲁棒离群点检测算法用于对统计监控建模数据集的预处理.该算法利用改进尺度得到离线建模正常数据的均值和标准差,并对数据进行中心化和标准化处理;在每次dk查询过程中计算出其他点的dk上界用于直接修剪非离群点,以减少dk查询的次数;并通过优化搜索次序提高修剪效果和减少每次dk查询的计算开销.将该算法应用于β-甘露聚糖酶发酵间歇过程离群点检测,与其他鲁棒离群点检测算法相比,应用结果表明该算法明显减少了计算开销,对数据集数据个数和算法参数都具有更好的伸缩性.     

面向航空发动机装配过程的信息追溯与过程监控

针对当前航空发动机装配过程中信息追溯效率低下和过程监控信息滞后问题,对装配过程数据之间的关联逻辑进行了分析和形式化描述;基于单一产品数据源原理,构建了描述装配数据之间静态关联逻辑的多视图集成模型;将数据世系应用于装配过程中数据动态演进的表达,构建了装配过程的数据世系模型;根据装配过程中不同角色的数据需求,建立了基于多色集的装配数据需求层次网络模型,给出了数据获取流程;最后提出面向不同粒度的装配过程信息追溯与过程监控方法。通过在航空发动机装配车间综合管控系统中的应用,验证了所提方法的有效性和可行性。     

烟草物流中心数字化车间监控系统研究

针对烟草物流自动化车间生产过程监控不足导致车间生产效率不高、管控难度大的问题,研究了一种面向生产过程的可视化监控方法,该方法从实体设备、车间作业流程等多方面构建具有多层级映射规则的数字孪生车间功能模型,在此基础上,建立孪生数据映射逻辑模型,搭建基于S7协议的实时数据采集传输架构,驱动孪生模型同步运行,设计并开发了数字化车间监控系统。最后通过实例验证,表明此系统能够有效集成、融合车间生产数据,实现对车间作业全流程的有效监控。     

基于C/S架构的身管武器加工过程集成管控系统设计

针对军工行业车间变批量、多品种、混线生产模式中存在的车间生产数据追溯难、生产线柔性化程度低、过程状态不易控等问题,导致生产运行效率低、产品质量波动大、性能提升难。结合国内外发展趋势,提出一种基于C/S架构的身管武器加工过程集成管控方法,通过对其底层制造过程数据感知与交互、多品种混线智能排产、上层单元可视化监控等关键技术架构设计,解决多品种混线生产集成管控问题,提升生产一致性,满足新一代军用装备定制化、变批量、高质量生产需求。整套方法已在某厂身管武器核心零部件加工环节集成管控系统中进行应用,可在军工数字化车间进行推广应用。     

能源监控系统的架构设计与应用

通过建立能源监控系统实现对企业生产制造能源进行集中监控与管理,采集实时的能源信息与数据,全面掌握能源和生产设备运行状态,并进行合理的管控。对重点能源的分布及能耗进行分析,并通过可视化效果呈现数据报表,给能源管理及决策者提供数据支撑。能较大程度减少企业能源成本的浪费,实现企业能源合理化、高效化、精益化。这也符合现代社会信息化、数字化、智能化等快速发展步伐的要求,对于智慧企业的建设和运营有着十分重要的实际应用意义。     

面向物联网的复杂产品装配过程监控体系研究

针对离散制造业由于工艺复杂、生产过程信息多源异构等引起的生产过程管理问题,在车间生产管理系统中引入物联网技术,提出了一种基于物联网技术的装配过程监控体系,并对装配过程监控功能的实现方法进行研究。利用物联网技术对生产过程中多源异构数据进行采集、分析、处理达到对生产过程的全面、实时监控。该监控体系在某汽车发动机装配现场应用结果表明,生产效率和装配质量得到明显的改善,验证了该监控体系的有效性和可行性。