云制造装备资源感知与接入适配技术

制造装备资源感知与接入是云制造物理资源虚拟化的关键。从制造装备状态感知、物联与面向云制造服务平台的接入适配三个方面进行阐述,分析特点,探讨关键技术,提出亟待解决的问题。分析了光纤光栅传感技术对制造装备资源感知的重要性及主要研究内容;探讨了制造装备物联的异构融合体系及装备资源融合接入方法和装置;从信息融合、描述与检索和资源服务发布三个方面研究了装备资源面向云制造服务平台的接入适配技术。以实现典型制造装备资源感知与接入适配为例,阐述其原型系统、感知与物联实现技术,以及面向云制造服务平台的接入适配方法。     

基于过程感知的底层制造资源智能化建模及其自适应协同优化方法研究

在分析现有制造系统智能化管控、实时联动与协同优化方面所面临挑战的基础上,结合最新CPS和工业物联技术,提出了一种"物物互联,感知制造"环境下的底层制造资源智能化建模及其自适应协同优化体系。通过对基于CPS与制造物联的底层加工资源智能化建模、基于控制论的制造系统变粒度自适应协同控制策略与方法、离散事件动态系统"事件-状态"多级监管控制机制等关键技术的深入分析和研究,建立一种具有感知交互和自决策能力的智能加工设备和搬运小车模型,进而在制造系统级变粒度自适应协同控制策略下实现制造执行过程中各类底层智能制造资源的自适应协同优化,所提策略、方法和模型为下一代"智慧/智能工厂"的落地应用奠定了重要的理论基础和技术借鉴。     

智能物联机器人系统的研究

随着科技技术的发展,机器人与物联网都属于新兴产业,将机器人技术与物联网技术相结合,是当前IT技术的发展趋势,相继出现了智慧地球、智能电网、智能家居等前沿科技的产品诞生;本文设计了智能物联机器人系统,以物联网技术与机器人综合技术为依托,结合各类传感器技术,开发一套具有实时追踪、感知、监控功能的物联网机器人系统,系统给出了相关软硬件制作架构和流程,提供一种具有智能通讯、语音对话的家庭服务机器人,并实现了其自动充电的功能,改变了机器人不可服务家庭的应用观点;实现了两大技术的结合,通过研究和分析,研制一套服务于家庭的物联机器人系统,实现和拓展了行业应用.     

基于Agent和工作流的跨企业协同制造支持系统

通过分析跨企业协同制造业务过程,提出基于Agent的柔性工作流驱动的跨企业协同制造支持平台,其核心是一组自主交互的智能Agent,通过Agent之间的协作实现协同制造任务建模、制造任务动态调度与分配、制造资源管理及制造过程管理等功能。讨论了系统结构设计、关键技术及系统实现,并以航空发动机企业间协同制造为例进行验证。系统表现了较好的模块化特性、柔性和开放性,并可能在敏捷供应链及扩散制造方面获得进一步应用。     

制造资源云集成元建模及云Agent服务调度研究

针对云制造过程中的制造资源虚拟化问题,分析了制造资源的存在形态、构成及其属性,提出基于RFID技术与对象名解析服务的制造资源感知与追溯逻辑架构,以实现物理制造资源虚拟化;通过建立虚拟制造资源静态-动态集成元模型,为异构、动态的虚拟制造资源的重组和融合提供统一描述机制;在此基础上,将移动Agent和云服务发现机制相融合,提出云Agent（cloud  Agent）的概念,并基于资源中介的改进合同网机制,实现云制造服务自适应管理和调度;给出了面向复杂产品协同的制造资源云服务平台原型系统,并结合汽轮机制造服务协同应用案例,初步实现了制造资源虚拟化和服务部署。     

工业装备健康管理及关键功能分析

智能制造对工业装备的发展提出智能设备、智能服务的新需求,以及新型传感技术和信息技术的应用需求,推动工业装备健康管理的发展。文中通过分析装备工业大数据特点及技术框架,针对装备健康管理的感知系统、智能运维、数据应用平台等关键功能进行研究,提出装备健康管理面临的难点和解决方法,并结合典型应用案例介绍,提出装备健康管理的价值挖掘方向。     

一种物联网环境下的制造资源配置及信息集成技术研究

针对应用物联网技术对于促进制造系统发展所具有的重要现实意义,结合物联网技术在机械产品制造系统中的应用模式,以基于物联网技术的制造资源为研究对象,以构建物联网环境下的资源配置模型为核心目标开展研究。 结合机械产品制造过程及制造资源特点,在分析物联网制造系统特征的基础上,提出物联网环境下的制造资源分类方法;据此,采用面向对象的资源建模、任务资源匹配等映射机制,构建物联制造资源本体模型、映射模型和组态模型,并建立制造资源感知和信息集成框架,实现制造资源的互联感知与信息集成。研究结果为物联网环境下的制造资源配置提供了一种有效的参考模式和实现途径。以生产实践中开发的原型系统为例,验证该方法的可行性和有效性。     

智能制造云平台资源能力服务化接入集成方法

本文分析了新时期智能制造云平台技术发展趋势与存在问题,研究了硬制造资源接入集成、软制造资源接入和制造能力接入集成方法,并从集成内容、集成后应用和集成方式三个层面给出了接入集成设计方法。该方法对推进制造业向协同共享的智能化生产模式转变、助推制造业的转型升级具有重要意义。     

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.     

云制造加工设备服务化封装与云端化接入方法

针对云制造模式下对制造资源的服务化封装和云端化接入的新需求,结合物联技术,提出一种云制造设备的服务化封装与云端化接入方法,设计了设备端传感器群优化配置、制造能力描述模型、实时制造服务状态信息主动感知、云制造设备的协作生产与自主决策、设备端制造服务封装、制造服务云端化接入等关键技术的实现框架,使加工设备的制造能力可被主动感知,制造服务过程信息透明和实时可访问,并能通过一种松散耦合和即插即用的方式接入云制造平台,为云制造中海量制造资源的云端化接入、主动发现、优化配置,以及生产任务的高效、高质生产提供了一种新思路。     

[工程应用]智能制造场景的5G应用展望

为满足智能制造领域物联网当前发展的需求，研究了相应制造场景的5G应用技术。介绍了5G的关键技术，包括5G支持的应用场景、网络切片、网络功能虚拟化（NFV）/软件定义网络（SDN）、多接入边缘计算、设备对设备通信技术等；给出了基于扩展的信息物理系统5层框架，基于该框架分析了多个智能制造场景的5G应用（包括人机界面和生产信息技术、流程自动化、工厂自动化、物流和仓储、设备监控和维护等）；给出了以上应用的5G边缘计算开发框架，以集成上述场景；探讨了5G应用于智能制造场景所面临的多个挑战，以助于5G使能智能制造的落地应用。     

基于云计算的智能磨削云平台的研究与应用

工业和制造业需要信息技术的支撑,以云计算为发展方向的新一代互联网技术为工业和制造业的资源整合利用创造了全新的服务平台。针对工业云和云制造的特点,提出了将云计算应用到磨削加工领域的思想,建立了智能磨削云平台,介绍了智能磨削云平台的原理、结构和关键技术,并运用云计算技术开发的相关磨削云软件的应用情况,对智能磨削云平台的发展趋势进行了展望。     

Research and development of intelligent cutting database cloud platform system

In order to promote the integrated application of the Internet of Things and cloud platform computing technology in intelligent manufacturing system, a cloud platform of cutting database was established in this paper. With the help of multi-sensor and distributed storage technology, mathematics model and data mining algorithm, functions of fast accessing and storing cutting data, intelligent modeling and analysis, efficient mining and optimizing processing parameters can be realized in the system, solving the key problems of analyzing cutting force and controlling surface quality in turning difficult-to-cut materials. Data equipment and users in the system were connected as a whole through wireless network, which can provide intelligent service of data querying, modeling, and optimizing through the cloud server. The study made up for the drawbacks in current intelligent database system such as oversimplified platform architecture, low level of intelligence, and low utilization of historical data, providing an efficient method of managing and applying big data in cutting process for the production system.     

基于Web服务的敏捷制造资源集成框架研究

为解决敏捷制造资源集成的若干问题，提出了一种基于Web服务的敏捷制造资源集成解决方案，主要包含企业端的制造资源提供程序和运行在Internet上的敏捷制造资源集成服务，以及制造资源搜索引擎，并运用基于本体论的制造资源建模。制造资源提供者程序首先对制造资源本体建模，然后通过制造资源访问器将其相应的Web服务发布到Internet。敏捷制造资源集成服务提供制造资源服务的注册、快速发现和集成等功能，它是统一描述、发现和集成协议的扩展；面向制造资源的搜索引擎建立在敏捷制造资源集成的基础上，提供集成的制造资源的智能化发现功能。与现有的制造资源集成方法相比，该方法不但支持跨越Internet的、松散耦合和异构环境下的制造资源集成，还支持快速的制造资源发布与发现，具有高度的可扩展性、可维护性和可伸缩性。     

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。     

扩展型混合磨削云PAAS系统的研究与设计

计算机辅助磨削制造软件是磨削制造加工领域的软实力资源,扩展型混合磨削云PAAS系统为整合利用磨削制造软件资源提供了一个通用的、可扩展的平台,它利用混合云计算技术为磨削制造加工企业使用CAM软件资源提供了方便可靠、费用低廉的途径。设计了PAAS系统的网络及软件体系架构,阐述了系统的实现原理、功能及关键技术,利用人工智能技术设计了CAM方案控制算法,开发了磨削云PAAS软件系统,并对其在磨削行业的实践应用及发展趋势做了介绍。     

[数据驱动的智能服务]数据驱动的复杂产品智能服务技术与应用

随着传感器、数据采集装置和其他具备感知能力的模块在复杂产品服务运行阶段的应用，复杂产品运维系统的数字化和智能化程度越来越高，具有实时、多源、异构、海量等特性的数据成为提高复杂产品系统可靠和低成本运行的决策依据，数字孪生技术提供了一种有效途径。介绍了数据驱动的复杂产品智能服务研究进展；分析了数据驱动的智能服务基本特征与框架模型；提出了数据驱动的复杂产品智能服务方法，主要包括面向服务的复杂产品建模与仿真方法、数据驱动的服务需求获取与精准分析预测方法、基于数字孪生的设备故障识别与动态性能预测方法、数据驱动的装备视情维修与备件库存联合多目标决策优化方法、基于数字孪生的复杂产品辅助维修技术、多要素协同的复杂装备能效精准分析预测方法、基于数据挖掘的复杂产品运行优化控制方法等；给出了智能服务系统的应用案例。所提出的框架和方法可为现代制造服务的智能化转型升级提供参考。     

[智能设计与计划调度]工业大数据环境下的智能服务模块化设计

通过对制造与服务融合中服务运作环境和服务主体需求的分析,提出了一种智能服务的模块化设计方法,该方法采用工业大数据和模块化技术构建智能服务模块体系,包含智能服务大数据环境、智能服务模块分解和智能服务模块优化。利用工业大数据分析智能服务应用、技术和管理三个维度的关系,建立智能服务的模块化设计策略,确定智能服务的初始化模块分解,再基于结构矩阵模型将智能服务初始化模块优化为智能服务模块。通过具体实例的应用,证明了工业大数据环境中智能服务模块化设计策略的可行性和优越性。