基于物联网实时监控生产车间的能源效率研究

提出一种基于物联网框架的能源效率实时监控系统,该系统不仅能实时监控能源使用情况,还可以通过数据包络分析技术实现能耗异常检测并量化能效差距。通过一个微流控设备生产线的案例分析,展示了该系统如何通过消除生产车间可能的能源浪费来提高能效,实现高效的能源管理。     

产品制造工艺驱动的可重组生产线监控系统的设计与研究

提出一种基于产品制造工艺驱动、适用于可重组生产线的组态监控系统.采用面向对象技术,构建生产线中设备工装的图形模块库和功能模块库;建立产品制造工艺与设备工装之间的逻辑关系模型,并与相应的监控系统硬件进行封装.基于WinCC平台,开发组态可变的软件监控系统.根据产品制造工艺和设备的变化,监控软件自动调整加工设备、控制对象和组态内容,进而完成可重组生产线软件监控系统的组态和重构,文中案例对所提方法的有效性进行验证.     

板件拼装焊接线可重构监控软件设计

以板件拼装焊接线监控软件为研究对象,对监控软件的可重构进行设计。通过对板件拼装焊接线控制系统重构过程进行分析,并结合一般监控软件的功能与特点,对板件拼装焊接线监控软件的关键需求进行分析,然后以监控软件的可重构配置性、可重用性、实时监控以及操作便捷性为设计目的,从软件的通信设计、数据可配置以及配置操作界面等角度对焊接线监控软件进行设计,提出了基于"组冗余与项选择"的数据配置策略,实现了对监控软件的数据配置。板件拼装焊接线监控软件可满足当焊接线系统发生重构时,能够通过监控软件操作界面的简单配置而无需重新编译就可实现监控软件的快速重构,从而对重构后的焊接线系统进行监控。     

机床机电主传动系统服役过程能量效率获取方法

制造系统能效评估及其机床能效评价研究正在国际上迅速兴起,生产现场的机床服役过程(Machine tools’ service process,MTSP)能量效率的方便获取是其关键问题之一。为此,对MTSP中机电主传动系统(Electro-mechanical main driving system,EMDS)能量效率获取方法进行研究。在分析机床能量效率内涵的基础上,基于MTSP中EMDS的时段能量模型,建立基于输入功率检测的和基于输出功率获取的两类4种EMDS能量效率模型;提出对应的能量效率模型中基础数据和基础系数特别是机床载荷损耗系数的获取方法;形成MTSP中EMDS能量效率获取方法。应用该方法,只需现场检测EMDS输入功率,就可获得MTSP中EMDS的现场能量效率。应用案例表明,应用本方法不仅能实现MTSP能量效率现场获取,而且误差较小;可用于机床及制造系统的能效评价、能效监控和能效优化研究中,具有较广阔的应用前景。     

基于仿生学的多层自适应容错重构阵列研究*

目前传统的可重构阵列面临着故障监测可靠性低、故障修复机制不灵活、时间与资源消耗随阵列规模急剧增大等困境。为此,根据生物体内遗传物质的精确自复制、免疫监督、组织自修复等容错修复机制,提出一种多层分布式自适应可重构电子阵列。阵列逻辑上分为3层,其中可配置逻辑层根据不同的用户配置信息完成系统功能;免疫层对可配置逻辑层的细胞进行故障监控;重构层在收到故障信号后寻找替代细胞、重新布线、转移配置信息,完成修复。以4位并行乘法器为例,对可重构阵列的功能和容错能力进行了验证。实验证明此可重构阵列实现了在线分布式自测试、自重构,多重联合故障检测增加了检测的可靠性,分块并行修复机制有效控制了故障修复的时间,增加了重构灵活度。资源与时间消耗基本不随阵列规模增大而增大。     

分布式离散制造车间生产线监控系统组态方法

提出一种分布式离散制造车间生产线监控系统组态方法,该方法在车间层实现生产线组态与数据存储的基础上,应用SQL Server分布式数据库技术实现车间数据共享与车间组态信息及生产数据的工厂应用层集成。使用此方法,单个车间的生产需求变更只需在特定车间进行组态即可满足,不会影响到整个系统,工厂应用层服务器亦可通过获取车间组态信息进行快速调整,从而使软、硬件在尽少改动的前提下通过生产流程组态达到系统重构。     

机械制造系统能效评价的特点、研究现状及发展趋势

机械制造系统能效评价是对机械制造系统能量消耗状态和能量消耗过程及其能量效率的系统评价,它是机械制造系统降低能量消耗、提高能量效率的基础,其研究正在国际上兴起。首先,对机械制造系统能效评价的特点进行了分析,提出了能量消耗状态及其能效评价的多能量源特性和层次分布特性、能量消耗过程及瞬态能量效率的复杂多变性和产品全生命周期过程特性4个特点;然后,基于上述特点分析,对机械制造系统能效评价内容和能效评价指标的研究现状进行了分析;最后,指出了机械制造系统能效评价的发展趋势,即机械制造系统能效评价指标完整体系的建立、机械制造系统能效基础数据库的建立、机械产品和制造任务能量消耗的定额化、机械制造系统能效评价的标准化以及机械制造系统能效评价及能效提升的信息化支持平台开发等。     

基于流程的复杂产品装配车间现场监控技术

针对复杂产品装配车间的现场实时监控难题,提出一种基于流程的复杂产品装配车间现场监控技术。分析了复杂产品的日作业计划控制流程,提出基于日作业计划的车间现场数据管理模型。提出数据获取、数据处理、数据匹配3层架构的可配置看板构建方法,并建立了基于装配工艺流程的车间现场监控模型。设计并开发了复杂产品装配车间监控看板系统,该监控系统具有实时性、可扩展性、流程化和精细化的特点,实现了复杂产品装配车间现场的精细化监控。设计并开发了软件系统,并结合实例对所提方法进行了有效验证。     

制造过程集成管理系统的研究与实现

为有效整合区域制造资源,实现制造过程各环节的协同,对基于制造资源优化配置的制造过程管理系统进行了深入研究,提出了集成系统的组织形式和体系结构,并重点解决了各异构系统的信息集成问题。集成系统包括可重构制造资源优化配置平台、基于知识的网络化协同工艺规划系统、集成化数控制造与仿真、基于构件的可重构制造执行系统、可视化制造过程项目管理与监控等5个子系统;在对各应用系统功能及数据交换进行需求分析的基础上,具体阐述了基于可扩展标记语言的信息集成的实现过程,包括基于可扩展标记语言的数据接口规范、接口处理工具和基于文档管理平台的集成方案。最后以模具企业中的实际生产过程验证了系统的集成应用。     

数控机床能效在线监测方法及监测系统

针对数控机床能量效率难以在线监测的问题,提出一种基于机床功率平衡方程和能量损耗特性的数控机床能效在线监测方法。该方法通过实时测量机床总电源输入功率和主轴输入功率分离出切削功率,从而在线获取机床能量效率,同时基于功率信息在线识别机床状态,获得机床设备利用率等信息。给出了基于ARM(Advanced RISC Machines)Win CE平台的数控机床能效在线监测分析系统软/硬件解决方案,完成了系统的初步开发和实现。通过实验验证了该系统具有较高的准确性和方便的实用性。数控机床能效在线监测对于机械加工过程和车间能效评估、能耗预测、能量管理及节能技术研究均有重要支持作用,具有较广阔的应用前景。