汽車彈簧生產(chǎn)制造過程信息物理融合系統(tǒng)研究.pdf

1、隨著汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，汽車彈簧生產(chǎn)制造業(yè)迎來了良好的發(fā)展勢(shì)頭，生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大，生產(chǎn)者除了關(guān)注生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)的運(yùn)行性能，還對(duì)信息管理、遠(yuǎn)程控制、分布式廣泛感知以及資源合理調(diào)度等有了越來越強(qiáng)烈的要求。
　　汽車彈簧種類和工序繁多，為資源型、高能耗性產(chǎn)品，對(duì)多批量分布式區(qū)域的大規(guī)模生產(chǎn)過程，目前已有的制造系統(tǒng)難以進(jìn)行廣泛的感知和實(shí)時(shí)的生產(chǎn)信息獲取，同時(shí)管理層的信息也未能對(duì)現(xiàn)場(chǎng)控制進(jìn)行直接的干預(yù)，使得信息管理與現(xiàn)場(chǎng)控制相對(duì)獨(dú)立，對(duì)各

2、類資源的調(diào)度效率低、效果差，導(dǎo)致生產(chǎn)結(jié)果與生產(chǎn)計(jì)劃存在較大偏差。
　　因此，本文針對(duì)汽車彈簧生產(chǎn)制造過程，提出面向汽車彈簧生產(chǎn)制造的信息物理融合系統(tǒng)(Cyber-Physical System，CPS)，主要研究工作有:
　　(1)分析汽車彈簧生產(chǎn)制造現(xiàn)狀和需求，結(jié)合信息物理融合系統(tǒng)的功能特點(diǎn)，提出并設(shè)計(jì)了面向汽車彈簧生產(chǎn)制造的CPS體系結(jié)構(gòu);
　　(2)對(duì)汽車彈簧生產(chǎn)制造的工藝流程中所產(chǎn)生的各類制造數(shù)據(jù)進(jìn)行分類，并進(jìn)

3、行統(tǒng)一的表征;針對(duì)CPS中普遍存在的各類異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，提出基于網(wǎng)關(guān)接入的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合接入技術(shù)，并對(duì)嵌入式CPS網(wǎng)關(guān)進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì);
　　(3)設(shè)計(jì)一種基于指標(biāo)分解的全流程自動(dòng)化的生產(chǎn)制造管理模型，提出基于遺傳算法的制造資源調(diào)度策略，并對(duì)CPS網(wǎng)絡(luò)控制與調(diào)度進(jìn)行協(xié)同設(shè)計(jì);
　　(4)在實(shí)物平臺(tái)上對(duì)CPS網(wǎng)關(guān)進(jìn)行測(cè)試，同時(shí)采用Matlab工具對(duì)網(wǎng)關(guān)負(fù)載均衡算法進(jìn)行仿真驗(yàn)證以及結(jié)合實(shí)例對(duì)基于遺傳算法的資源調(diào)度策略進(jìn)行仿真。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，

4、CPS網(wǎng)關(guān)能融合接入多種現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)、RFID網(wǎng)絡(luò)和WSN等異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，并具備多網(wǎng)關(guān)負(fù)載均衡能力;基于遺傳算法的資源調(diào)度策略能獲得最優(yōu)候選資源，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)質(zhì)量、生產(chǎn)效率以及流程成本的多目標(biāo)優(yōu)化，滿足實(shí)際生產(chǎn)制造綜合指標(biāo)要求。
　　通過上述工作的研究，可以解決大批量多種類的汽車彈簧生產(chǎn)管理問題，將系統(tǒng)中的人、設(shè)備、原料等各類資源通過各類網(wǎng)絡(luò)納入管理、控制和調(diào)度范圍，自動(dòng)化管理從訂單到現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)控制的整個(gè)生產(chǎn)流程，優(yōu)化制造資源能源配置，實(shí)現(xiàn)