计算制造

提出计算制造（Computational Manufacturing）中的3个典型问题：调度，排样与对策，并探索计算制造的理论基础和体系，计算制造旨在集成计算几何，加工原理，传感器信息融合，网络控制和维护，计算智能和虚拟原型等方法，目的是使制造系统中的某些问题归结为计算机可形式化描述的计算模型，研究其可计算性和复杂性，解决制造过程中出现的几何和特殊建模，推理，基于网络的设计，控制和维护，计算智能和虚拟原型有关的数学是及其复杂性分析。     

面向离散制造的混杂数控自治系统设计

研究离散制造中混杂数控生产线的智能化控制问题.引入智能感知、智能决策与智能执行等智能制造技术,构建生产线数控设备的联网协同机制,实现类似流程制造中自动化生产及无人值守的自治控制.基于信息物理融合系统(cyber physical systems,CPS)设计混杂数控自治系统(autonomous system for hybrid NC,ASHNC),提出具体架构与分层模型.采用WPF技术开发原型系统,并且在多个知名企业所构建的数控生产线中得到应用.实际效果验证了系统的可行性.     

工业4.0背景下制造产线数字孪生体建模方法研究

信息物理系统（cyber physical system,CPS）的快速发展推动了传统制造产业的快速转型升级。为进一步完善智能制造产线CPS系统的建立,对国内外相关组织和机构对数字孪生定义的研究进行对比和分析,同时使用博图软件对某智能制造产线的数字孪生体进行搭建,构建该智能制造产线从生产、制造、加工、运输到仓储无人化的信息物理系统,并以其成品立体仓库为例进行实验,验证了CPS系统的可行性。为智能制造产线的迭代升级提供数据与现实基础。     

制造系统的智能监控和诊断

为适应制造系统向敏捷制造、智能制造发展的需求,建立了面向敏捷制造的智能监控和诊断系统(IMDS)的信息模型;为优化IMDS信息流和支持IMDS自适应能力,建立了IMDS的一般概念模型、对象模型、Agent分类模型;基于软件总线技术和Agent技术,构建了IMDS的一种可实现的自适应结构系统方案;IMDS在南京金鹏铝业有限公司现代集成制造系统中得到了成功应用。     

制造信息系统的有序性测度理论研究

为了测度制造信息系统的有序性,研究了制造信息系统的有序程度与制造信息之间的关系.首先将制造信息分为车间设备信息、制造执行信息、流程管理信息、业务决策信息和战略决策信息5个层次,并根据制造信息所在的层次定义了制造信息绝对信息量的评分标准及同一层次内部信息重要性的评分标准;然后采用Shannon的信息论计算制造信息的信息量,并结合前述的两个评分标准计算每个信息的绝对信息量;再结合制造信息量之间的相关性系数,确定各个制造信息的独立信息量.制造信息系统中所有独立信息的总量就是制造信息系统的信息总量;另外,当制造信息系统处于极端条件下时,其信息总量会出现最大值与最小值,根据这三个值,文中找到了评价制造信息系统有序性的参数并称之为系统有序度Θ(t).使用系统有序度Θ(t)来测度制造信息系统的有序性时,系统有序度越大,制造信息系统的有序性越高.     

平行制造及其在纺织鞋服产业中的应用

 分析了如何借助机器视觉、VR等新型智能技术将工业机器人和工业物联网应用于纺织鞋服装行业，提出平行制造的架构体系，以此为基础打造全球化分布式的柔性供应链，实现对传统产业的智能化转换。平行制造综合应用工业机器人、物联网、云计算和计算机视觉技术，打造与车间高度自动化的生产设备同步进行决策管控的云端虚拟工厂，同时与终端无人化的制衣和制鞋工厂相结合，虚实互动、终端制造、云端管控，构建基于工业互联网的全球化分布式协同生产管理平台。以宁波慈星股份有限公司的“云制造”平台为例，阐释了平行制造如何使得针织鞋服产品的大规模柔性“按需”生产成为可能，平台有效提升了劳动生产率、降低了生产成本、减少用工人数。     

智能制造

 智能制造代表制造业数字化、网络化、智能化的主导趋势和必然结果,蕴含丰富的科学内涵(人工智能、生物智能、脑科学、认知科学、仿生学和材料科学等),成为高新技术的制高点(物联网、智能软件、智能设计、智能控制、知识库、模型库等),汇聚广泛的产业链和产业集群,将是新一轮世界科技革命和产业革命的重要发展方向.智能制造将专家的知识和经验融入感知、决策、执行等制造活动中,赋予产品制造在线学习和知识进化的能力,涉及到产品全生命周期中的设计、生产、管理和服务等制造活动.智能制造涵盖的范围很广泛,包括智能制造技术、智能制造装备、智能制造系统和智能制造服务等,衍生各种各样的智能制造产品.     

工业4.0:智能制造 决胜未来

信息化大潮方兴未艾,智能化战略呼啸而来。近年来,"工业4.0"成为全球工业和信息产业界最为关注的热点,其定义了以智能制造为主导的第四次工业革命——将CPS信息物理系统全面嵌入制造、工程、材料使用和供应链管理中,从而建造可以全球定位联动的"智能工厂",其展现的未来工业前景,是强大的智能网络和进一步的"去人工化"。     

基于智能制造单元的可重构制造系统研究

研究基于智能制造单元的可重构制造系统建模方法。针对可重构制造系统的核心设备——智能制造单元的软硬件结构、智能性以及相互间的协调等要求,利用代理软件技术、ASOS和OSGi技术实现了其网络化控制。通过对智能制造单元进行实时协调控制,可实现制造过程的重构,进而实现敏捷制造。     

可重组制造系统及其关键技术

分析了多品种、变批量的生产方式对制造系统的要求,对适应这一发展趋势的可重组制造系统（reconfigurable manufacturing system,RMS）的特性和组成进行了描述,提出了可重组制造系统的结构和设计原则,将可重组制造系统的关键技术归纳为布局规划与优化技术、系统建模技术、可重组机床设计技术、模块化控制器技术、可拼接物流技术、构件集成和整合技术,以及系统快速可诊断技术并分别予以阐述.     

Computational manufacturing

This paper presents a general framework for computational manufacturing. The methodology of computational manufacturing aims at integrating computational geometry, machining principle, sensor information fusion, optimization, computational intelligence and virtual prototyping to solve problems of the modeling, reasoning, control, planning and scheduling of manufacturing processes and systems. There are three typical problems in computational manufacturing, i.e., scheduling (time-domain), geometric reasoning (space-domain) and decision- making (interaction between time-domain and space-domain). Some theoretical fundamentals of computational manufacturing are also discussed.     

钢铁智能制造背景下物质流和能量流协同方法

钢铁企业面临库存增加、产能过剩、盈利艰难等问题,迫切需要通过绿色化和智能化的发展来应对当前的严峻形势.基于钢铁企业制造流程特点,通过分析企业以铁素流为核心的物质流和相应能量流网络特征,针对企业现有信息化系统在物质流和能量流协同方面存在的问题,提出钢铁制造过程的物质流和能量流的协同方法,明确物质流和能量流的耦合应从钢铁制造的单元工位设备与整体流程网络两个层面进行规划、设计和实施,并且指出可从完善信息监控、进行计划协同和调度协同三个方面来实现协同优化.构想基于现有信息系统架构,通过增加相应企业资源计划系统、制造执行系统、能源管理系统等信息系统的功能,以及建立物质流和能量流协同优化信息子系统的方式,以钢铁制造过程的物质流和能量流相关信息的数字化及模型化为支撑,实现制造流程的物质流和能量流协同优化,达成生产优化、资源优化和能源优化的效果.     

空天海地一体化观测网络的任务管理探讨与展望

观测网络的网络拓扑动态性、资源异构性及其系统复杂性给空天海地一体化观测网络的任务管理带来了巨大的挑战。本文首先研究探讨面向一体化观测网络及其任务管理的主要内容、关键技术及其面临的挑战。为了应对观测网络面临的问题,本文将基于ACP的平行智能方法引入到观测网络任务管理领域,提出平行观测网络的概念与架构。平行观测网络首先通过人工观测网络系统来模拟实际观测网络系统;然后进行大量不同观测场景及事件的计算实验进行训练与评估;最后,通过平行执行来滚动在线优化人工和实际观测网络系统,从而实现对复杂观测网络的描述智能、预测智能和引导智能。因此,可以实现根据观测环境及任务需求快速灵活地组网,提高网络的灵活性及任务管理效率。平行观测网络将为国家网络数据安全、能源与资源开发、环境监测、灾害预报预警等研究提供有效支撑。     

制造执行系统(MES)的应用与发展

以制造执行系统(MES)的集成模型、外部环境模型、功能模型和REPAC模型为主线论述了其应用与发展历程,阐述了MES在中国的研究、应用与发展现状,认为MES是实现车间生产管理敏捷化的基本技术手段.在此基础上,从国外、国内和技术三个角度展望了MES的未来发展趋势,指出了敏捷化、智能化和集成化是MES技术及系统的重要发展趋势,为制造业制订MES实施的整体解决方案提供了参考.     

增材制造:印刷电子和3D打印技术

 增材制造作为智能制造的一部分已经被科研及工业界广泛关注。印刷电子和3D打印是两个典型的增材制造技术案例。在锁定增材制造的前提下,本文着重介绍了这两项技术的工艺发展历史和现状;通过对电子和光电器件的可印刷结构和性能的综述,引申出对增材制造工艺和功能性材料进一步优化的实际需求。这一生产工艺和材料系统的同时优化和创新将最大限度地发挥增材制造优势,从而促进应用市场的开发,加速中国制造2025的进程。     

大数据驱动的绿色智能制造模式及实现技术

为实现生产制造过程智能化与绿色制造的有效整合,在运用系统工程理论分析智能制造和绿色制造协同互补性的基础上,提出一种大数据驱动的绿色智能制造新模式。以产品生命周期为主线,从数据驱动的产品绿色定制化研发、基于数字孪生的主动资源配置调度、面向服务的先验维护策略、考虑资源循环的产品回收及再制造流程4个方面阐明了新模式的具体实现思路。最后,结合业务流程再造思想及物元可拓法探讨了传统制造模式向文中所提新模式转型的实施方案与关键技术,并以一个应用案例,验证了该运行模式的可行性与有效性。     

A model for mold collaborative manufacturing execution system based on Web Service

Mold manufacturing Extended Enterprise （EE） has the following characteristics： distributed in locality, tight cooperation and frequent information exchange. It needs a collaborative, highly efficient, reliable and intelligent manufacturing management system. The background of the Collaborative Manufacturing is introduced. A mold Collaborative Manufacturing Execution System （c-MES） is proposed. The feature of Web Service platform is analyzed. The necessity and feasibility of importing the Web Service to mold c-MES are discussed. Based on Web Service, the model of mold c-MES is built. Every module＇ s function is described in detail, including the functions it supplies and the mechanism of information interaction among them. The feasibility of mold c-MES model is validated by a real mold manufacturing case.     

基于Petri网的多智能体制造系统建模

针对多智能体系统建模困难、不易推广应用的问题,根据其技术特点,提出了多智能体制造系统体系结构,并利用Petri理论对系统进行了建模分析,不但使制造系统的智能化模型得以图形化地体现,而且降低了系统的复杂性,使系统的可扩展性和智能化水平得到了增强．     

面向大规模个性化生产的韧性制造系统

 随着新一代信息技术和先进制造技术的发展,大规模个性化生产逐渐取代大规模定制化生产成为当前主流生产模式。韧性制造系统突出其应对系统内外突发事件的响应和恢复能力,成为支撑大规模个性化生产的关键技术。阐述了生产模式与制造系统的协同演化过程,指出大规模个性化生产模式应与韧性制造系统相适应,分析了系统韧性内涵并综述制造系统韧性研究现状;基于供应链网络和制造企业内部加工设备网络的韧性过程分析,构建了基于物料流视角的制造供应链网络结构模型,讨论了制造系统韧性问题;分析了韧性制造系统的激励来源、韧性响应过程和特征以及关键支撑技术,提出了面向大规模个性化生产的韧性制造系统的评估指标与优化策略;展望了面向大规模个性化生产的韧性制造系统的热点研究方向。     

面向敏捷制造的制造执行系统研究

制造执行系统在生产信息管理系统与设备控制系统之间构筑一座桥梁 ,连接企业上层管理与工作地之间过去一直被忽略但需要解决的信息断层。制造执行系统为企业制造过程的计划、质量控制、工艺的集成和敏捷制造企业的实施提供了基础。介绍了制造执行系统的功能、与其他系统的关系、发展趋势