基于双单元制造模式的车间调度控制系统

基于敏捷制造思想研究了离散生产类型的先进制造车间的调度控制系统。在研究双单元制造模式运行和组织特点的基础上，给出了单元重组方法。研究了先进制造车间生产任务管理、生产计划、车间调度、生产运行控制、生产信息管理等问题，提出了以单元动态重组技术为基础的车间生产调度控制系统。     

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。     

基于多Agent的车间重构模型

指出了敏捷制造模式下 ,车间的功能除了具有常规的生产管理和控制功能外 ,还具有实现单元动态重构的功能和通过网络对外合作功能。提出了基于多 Agent的车间动态重构模型 ,分析了模型中 Agent之间的协商机制和实现车间动态重构模型的支撑技术     

基于敏捷制造单元的车间动态重构

为适应现代车间的敏捷化需求,提出了一种基于敏捷制造单元的车间动态重构方法.车间的动态重构是一个优化制造资源,进而构造面向产品的敏捷制造单元,形成虚拟车间的过程,采用数学规划和模糊理论相结合的方法,优化制造资源.同时,提出了一种基于不完全知识和进化博弈理论的动态单元重构模型,它能够面向不确定的需求目标,采用自下而上和自上而下相结合的方法,快速生成稳定优化的可重构制造单元,从而实现敏捷车间的组织再设计.该模型求解采用协同进化算法,并通过实例,验证了该方法的可行性和有效性.     

基于多Agent和动态逻辑制造单元的车间控制系统研究

根据敏捷化生产的要求，分析车间控制系统的多Agent层次结构，提出动态逻辑制造单元的概念，用于组织车间制造系统资源，实现在动态多变的环境中车间制造系统快速重组，动态重构的能力，研究在动态逻辑制造单元的组织形式下，面向订单的生产调度的实现方法，并给出了车间多Agent系统的软件体系结构。     

基于制造单元的车间制造资源能力计算方法研究

为解决工艺规划过程中只能选取某一类型资源,而车间调度时无法获取资源动态能力造成资源负荷失衡的问题,提出基于制造单元的车间制造资源能力计算方法.该方法以制造资源能力模型为基础,采用"工时映射"和加工能力抽象方法,获得物理制造单元能力值,同时采用特征映射技术对逻辑制造单元进行规范化,最终通过物理制造单元和逻辑制造单元的匹配得到候选资源集.该方法对工艺变动和车间调度有良好适应性.     

现代车间的控制系统

机械加工车间是机械制造业最底层的基础单元。加工车间的先进性体现了制造技术的先进性。当前，工业化国家正大力推进制造业信息化，悉心研究“e制造”技术。现代机械加工车间应该是制造技术(MT)和信息技术(IT)的结合点，它以数控机床为基本装备，组成不同的生产线，适应车间的高效生产。而数控系统又是数控机床的核心，因此．数控系统的先进性就直接影响了车间的先进性。那么，现代加工车间的CNC控制系统应该具有什么特点呢?     

面向敏捷制造的智能制造单元框架结构的研究

分析了敏捷制造单元的构成和运行特征,提出建立敏捷制造单元智能自治体模型的原则,在此基础上建立了基于多智能自治体系统的敏捷制造单元运行控制框架结构。这种结构不仅很好地解决了敏捷制造单元分布式动态调度与控制问题,而且为制造系统集成和分布式、网络化制造环境下的多单元、多地点协调协作提供了集成框架和技术基础。     

[数字孪生驱动的智能制造]基于数字孪生的航天制造车间生产管控方法

针对目前航天制造车间生产管控中存在的效率低、精细度差、动态响应能力不足等难题，研究了基于数字孪生的制造车间生产管控方法，设计了基于跨网段信息异步交互的航天数字孪生车间架构，提出了航天数字孪生车间的基本组成和虚实融合的制造车间分层管控模式，阐述了面向不同对象的制造智能（MI）和商业智能（BI）场景应用，为军工企业车间生产管控提供了可行的技术途径。     

基于动态差分元胞多目标遗传算法的混合作业车间布局改善与优化

针对一类离散作业、流水作业和特殊作业等多种作业单元共存的混合制造模式,提出了作业车间布局改善问题。以物料搬运费用最小、单元移动费用最小、作业单元包络矩形面积最小及非物流关系最大为目标,明确布局约束条件,构建车间布局多目标优化模型。在差分元胞多目标遗传算法的基础上,设计并引入动态变异策略以改善算法的全局搜索能力,提出用于解决布局模型的动态差分元胞多目标遗传算法,通过实例计算与结果分析验证了模型及算法的有效性。     

基于ASP的动态联盟制造资源管理框架研究

研究了基于应用服务提供商(ASP)的动态联盟制造资源管理系统的基本框架；提出了基于应用服务提供商的动态联盟制造资源管理系统的体系结构，该系统体系结构包括基础数据层、系统层、系统管理层、制造资源管理应用服务层、Web门户层、用户层6个层次；并对基于应用服务提供商的动态联盟制造资源管理应用进行了业务建模。在调研的基础上，对系统主要工作业务流程框架进行了设计，提出了基于时间、质量、成本、服务、敏捷性、领先性、历史记录等指标的面向评价指标体系的资源建模方法。设计了基于应用服务提供商的动态联盟制造资源管理系统原型，并实现了该系统的部分应用。     

工作流版本管理中多色图的应用

为适应网络化制造对业务过程跨企业性、建模信息不完备性的要求,基于多色图建立了动态工作流模型,定义了简单活动和复合活动类型,实现了模型的分层定义、不断精化,此外还基于多色性质,实现了工作流模型中活动和关系的版本标识,通过版本比较求解版本差,为流程实例的迁移提供了参考。最后通过应用实例验证了模型对层次性和多版本性的支持。     

网络化制造平台动态工作流管理模型研究

工作流技术能否有效地管理业务过程是网络化制造平台成功实施的关键问题。在分析了网络化制造平台中存在既定业务过程经常变动,业务活动之间信息交互通信量与通信资源之间存在矛盾等问题的基础上,提出了一种基于对等网络和统一描述、发现和集成协议的网络化制造平台动态工作流管理模型。重点阐述了该模型基于统一描述、发现和集成协议的工作流端目录管理服务、工作流服务端和端通知机制。最后,通过网络化制造平台工作流管理系统的企业实际应用对该模型进行了验证。     

区域性制造企业动态联盟任务分解模式研究

建立了区域性制造企业动态联盟(RMEDA)的任务分解模式——制造协同链(MCC)的数学模型，并分析MCC模型串行和并行工作流的特点；进而建立了RMEDA建盟过程的数学模型。剖析了RMEDA建盟的3种模式，并运用图论和集合论的知识对该模型中的若于属性和特征给出严格的数学定义，从而为动态联盟建盟过程的数学定量描述打下基础。     

适用于动态流程管理的PDM模型研究

在对产品数据管理研究基础上，提出了一种适用于产品数据动态流程管理的元结构模型。该模型通过复合对象结构、对象内部具有不同类型的成员之间的内在联系及对象之间的通信，不仅可使产品设计数据管理到制造过程的管理模型一致性，而且可满足产品数据的动态流程管理。     

基于制造能力的工作流模型研究

工作流模型是工作流管理系统的核心和基础,许多方法可以应用于建模过程,但是这些方法缺少对制造过程,尤其是网络化制造过程的有力支持,不能满足制造领域工作流建模的要求。通过对现有面向制造工作流模型的改进,提出一种新的模型,包括四个子模型:基于多色集合理论构建过程模型,实现过程元素的分离,提高模型定义的动态性;基于Web服务的能力模型提供制造能力的服务;从用户角度出发,约束模型建立评价服务和流程的相对指标;通信模型以SOAP为基础保证模型的信息交互通畅。提出的基于制造能力的工作流模型适合于组织松散耦合、模型动态构建、信息分布定义的网络化制造环境。     

网络化制造中制造过程访问冲突消解方法

针对网络化制造中制造过程访问冲突问题,分析了现有冲突消解方法在解决多任务域访问冲突中存在的不足,并深人研究了制造过程访问冲突产生的原因,提出了一种基于制造任务及工期的并发冲突消解方法.该方法将制造过程访问冲突消解转化为多任务域工作流下制造任务访问优先模型的求解,建立了多任务域工作流下制造任务访问优先模型.根据求解得到的优先向量,按照冲突消解步骤实现冲突消解.最后基于上述原理,开发了访问控制原型系统,并将企业应用实例与现有方法进行对比,结果表明,该方法可行且有效.     

支持过程集成的工作流管理系统

为了从内部生产模式的重组和外部经营模式的重组的两个方面支持企业的敏捷化目标,结合面向对象建模技术和过程建模技术的特点,提出了一种混合建模方法,并参照PSL给出的Ontology定义,提出了一种能支持集成化工作流的形式化描述和Ontology定义,以此支持企业和企业动态联盟在知识层上的集成,文章最后根据目前制造企业所处环境的不确定性的增大,给出了实际支持企业过程重组和动态联盟的敏捷工作流系统的体系框架。     

飞机钣金零件制造模型管理方法

分析了飞机钣金零件制造模型的典型状态组成,以框肋零件为例描述了零件制造模型设计态、毛坯态、成形件态和成品件态的内容.在此基础上,针对人员、数据和流程数据管理三要素,建立了基于多态模型的飞机钣金零件制造模型管理方法.对于人员管理,定义了飞机钣金零件制造的人员角色及其主要职责,采用基于规则的权限控制方法;对于数据管理,采用多态模型组织制造模型,以成形件态为例描述了节点数据模型;对于流程管理,以成形件态成形模具所用几何模型的设计为例,建立了流程管理模型.最后,以产品数据管理系统为平台建立了集成应用框架,验证了制造模型管理方法工程化应用的可行性.     

A distributed architecture for automated manufacturing systems

The concept of distributed architectures for automated manufacturing systems is presented here. A modular architecture for a logical cell-controller is proposed where shopfloor level modules are incorporated in the cell control system so as to allow active co-operation for distributed decision making and control. Two examples illustrating distributed formulations for specific planning and control are presented. These examples demonstrate the feasibility and potential for distributed architectures for automated manufacturing. This work has been supported by a grant from the Institute of Manufacturing Research, Wayne State University, USA.