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。     

离散型制造物联过程数据主动感知及管理模型

针对制造物联数据感知与管理方面的生产过程关键监控事件感知和分析处理问题,通过分析制造数据的产生,进行了制造大数据的定义及数据特性的描述,建立了基于制造物联的离散车间数据管理体系;根据基于数据驱动的制造过程事件感知模型建立,提出了基于制造物联的生产过程关键事件主动感知技术架构;为实现制造数据的结构化统一表达,基于EXPRESS语言进行制造物联车间数据管理建模,制定了EXPRESS与可扩展标记语言模式制造数据的映射转换规则。基于智能制造模式构建了制造大数据的应用规划,并结合油制辣椒生产中制造数据感知处理及应用结果,说明了所提理论框架的可行性与有效性。     

基于物联网的机电产品协同设计制造关键技术

通过对物联网和机电产品协同设计制造关键技术研究,构建了"基于物联网的机电产品协同设计制造架构"。在此基础上,分别对其关键技术、精确及高灵敏度的感知技术、即插即用标准化的通信协议、面向信息处理与融合的智能服务平台、协同设计制造支撑等进行了研究,为物联网在机电产品协同设计制造技术的应用进行了探索。     

大数据驱动的离散制造车间实时能效分析方法

为实现生产过程的节能减排,提出一种大数据驱动的离散制造车间实时能效分析方法。首先,从能耗数据与工艺数据两个方面构建了制造数据封装模型,以实现制造大数据的采集与存储;其次,通过数据聚类与数据关联分析,建立了制造大数据分析方法,实现了能耗数据的特征提取及其与工艺数据的关联融合,并据此建立了离散制造车间多层次实时能效分析指标。该方法将大数据处理与制造车间能效分析相结合,通过能耗数据的挖掘分析与可视化展示,为智能车间的节能控制提供了决策依据。     

离散型智能总装车间建设探索与实践

以一个实际的智能总装车间建设项目为依托,文中系统研究了智能制造技术在离散型总装车间中的应用。首先,介绍了国内外智能总装车间的发展现状,提出了离散型智能总装车间建设架构,给出了智能总装车间的总体建设思路。然后,从车间信息管理系统、脉动式总装生产线建设等方面,详细研究了智能总装车间建设的关键技术。最后,结合某雷达电子装备智能总装车间建设,验证了智能制造技术的实际应用情况。     

[数据建模]面向智能生产维护的大数据建模分析方法

从当前的车间离散制造过程大数据应用特性出发,基于车间智能代理,实现了制造过程大数据的采集、处理分析,建立的制造过程大数据采集模型可实现对工序数据集的封装。采用基于聚类的方法对工序数据集进行离群点检测标记,实现对制造资源生产状态的描述与量化。建立了工序级数据特征模型,结合改进的相似元分析方法,对工序过程数据多层次包装描述和制造工序的相似性进行了评价。开发了车间底层智能管理系统,并将其运用于企业生产实际。     

物联技术下智能制造车间自协作管理方式研究

为了解决智能制造车间实时调度问题,基于车间物联技术提出了交互式、命令式及预警式3种车间自协作管理方式。通过为车间生产过程中人员、设备、物料等配备RFID设备,采集实时生产数据并交由上层数据处理与生产管理系统进行分析处理,得到感知结果,从而采用相应的自协作管理方式对缺料、拖期、质量不合格等问题进行有效处理。最后结合离散车间生产管理系统的车间调度的应用实例,验证了方法的合理性。     

面向智能制造的柴油机数字化车间构建与实施

数字化车间技术是数字化、自动化、物联网技术(IoT)在制造业车间的典型应用,它将柔性制造技术与工艺设计系统、智能识别技术、生产组织系统以及其他管理系统的信息进行高度集成,构成具有综合信息流及自动化性质的集成制造系统.本文结合国内柴油发动机行业智能制造生产线建设的先进经验,研究了面向智能制造的柴油发动机数字化车间建设的基本需求、总体框架和构建策略.采用柴油发动机企业的实际项目案例说明了研究内容,并结合已经建成的数字化车间对其效率进行分析和对比,以及针对现有生产线数字化建设中存在的问题提出了进一步优化的思路和方法.     

离散制造型数字化车间技术架构与关键技术研究

分析离散制造的特点,研究数字化车间的技术架构,定义了数字化车间信息流与数据交互。为我国离散制造企业规划和建设数字化车间提供了可参考的方向和依据。     

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。     

物联网在车间制造执行系统的技术实现

为了解决传统的生产制造模式出现的车间控制层和计划层之间出现的信息"断层"现象,提出了MES管理信息系统与物联网技术结合的思路。针对机加工车间等典型的离散类制造车间进行分析,给出具体的MES系统设计思路与框架,并利用RFID技术和Zig Bee技术具体设计出了制造车间物联网系统平台,最后利用Justep X5开发平台实现了MES系统与物联网技术的互联应用。     

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。     

智能车间质量数据集成及可视化分析平台设计

为充分利用车间产生的质量数据,解决车间综合质量管理问题,建立了智能车间质量数据集成及可视化分析平台.首先针对平台的整体建设目标设计了系统功能架构;其次,利用基于模板的自然语言生成技术为传统的可视化图表添加文本描述,并在文本中嵌入可视化图表,通过文本与图表之间的交互帮助用户进行数据的可视化探索,减少用户在两者之间频繁切换的问题;最后以某企业制造车间工程质量管理为例,对智能车间质量数据集成及可视化分析平台进行应用验证,结果表明该平台实现了以质量为核心的智能制造,且文本和可视化彼此丰富增强了可视化效果.     

智能制造 调度为先——《制造系统智能调度方法与云服务》导读

随着越来越多小微型企业对制造车间“万物感知、万物互联、万物智能”的需求,结合大数据和云计算技术,针对制造资源和生产任务,构建多种制造类型下的调度算法库,提供智能调度方案,是实现制造系统高效运行的关键。为了探讨智能调度的原理、方法和云端化实现路径,笔者撰写了《制造系统智能调度方法与云服务》一书,全面介绍了制造系统中多种复杂调度问题,重点介绍了各类调度问题对应的调度方法,结合云服务框架介绍了不同调度方法的云端化技术与实现方式,搭建了基于云计算的制造车间智能调度算法库及服务系统。本书为推动我国制造业的智能化发展和企业应用提供参考,对提升我国制造业的核心竞争力具有重要意义。     

射频识别技术在离散生产车间中的应用综述

回顾和总结了近年来射频识别技术(RFID)在离散生产车间中的应用。首先简要分析了离散生产车间应用RFID的主要需求;然后总结了RFID在物料跟踪、质量控制与质量追溯、设备资产管理、在制品管理、生产过程控制与调度等方面的具体应用模式及其案例;最后讨论了当前应用RFID的主要障碍,以及离散生产车间应用过程中需要解决的若干关键科学和技术问题。     

基于RFID的离散型制造物联实时数据采集系统的研究与开发

针对制造物联环境下离散制造车间生产数据采集实时性、可靠性差的问题,开发了一种基于RFID的实时数据采集系统。对离散制造车间数据采集与处理进行了分析,对数据采集系统的总体架构进行了设计,并且构建了系统的体系架构与功能模型。该系统采用多线程同步技术和数据库辅助设计程序,能够实现对车间现场实时数据的采集、车间生产任务的合理安排、车间加工设备和操作员工的实时监控。实现了一种新的车间现场生产数据采集方式,为实现离散制造车间的实时生产奠定了基础,有效的解决了各生产作业单位的信息断层与信息孤岛问题,提高了企业的生产效率。     

视点·视野

<正>三一智能制造亮相工博会11月3—7日,第17届中国国际工业博览会在上海举行,三一集团携智能制造成果亮相本次展会。本次参展企业为入选工信部智能制造试点示范项目的46家企业,三一集团是工程机械行业唯一入选的企业。三一展位展出主题为"数字驱动、智能制造",通过"智能制造"、"物联网+智慧服务"、"大数据应用"、"互联网与活动"4个板块,展示三一作为离散型智能制造代表以及最早应用物联网实施智能服务的企业形象。     

数字孪生制造单元多维多尺度建模与边—云协同配置

为了解决离散型智能车间多维、多尺度、高保真建模及其软硬件配置与协同问题，以离散型智能车间的基本实现单元——数字孪生制造单元为对象，从数据—知识混合驱动的角度，探明新一代信息技术赋能下数字孪生制造单元的构成要素与关键特征，提出数字孪生制造单元的多维多尺度智能空间模型及其高保真建模方法。进一步从边—云协同的角度构建软硬件集成的数字孪生制造单元配置模型，建立了基于智能合约的数字孪生制造单元边—云协同运行与智能化管控机制。采用Java Web技术开发了数字孪生制造单元原型系统，并以航空发动机整体叶轮加工过程为案例，验证了所提模型与方法的正确性和有效性。     

离散型智能制造切削单元智能监控系统的开发

以典型离散型智能制造切削单元为载体,分析智能制造切削单元工艺系统、生产流程、在线测量系统、射频识别系统、仓储物流系统、工艺装备等在产品生产过程中需要监控的数据和对象,由此开发基于第五代移动通信工业互联网技术的离散型智能制造切削单元智能监控系统。介绍了离散型智能制造切削单元智能监控系统的基本框架,分析了数据采集与智能控制模块、数据处理服务模块、可视化监控模块、第五代移动通信+工业互联网通信模块等组成模块,给出了离散型智能制造切削单元智能监控系统的主要功能。这一智能监控系统可以为离散型制造企业的智能化管理、生产调度、优化资源配置、绿色制造提供数据和技术支持。     

离散制造企业机械加工车间制造过程管理信息系统研究

为及时反映机加工车间的动态生产信息,连接企业上层生产计划和车间底层控制,通过对离散制造企业的调研,建立基于离散制造食业机加工车间的制造过程管理信息系统.详细分析其机加工车间的制造过程和需求,对车间制造过程信息系统进行设计,并给出实际应用案例.