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汽车弹簧生产制造过程信息物理融合系统研究
| 论文题名： | 汽车弹簧生产制造过程信息物理融合系统研究 |
| 关键词： | 汽车弹簧生产制造;信息物理融合系统;异构网络融合;指标分解转化;资源调度;负载均衡算法 |
| 摘要： | 随着汽车工业的迅速发展，汽车弹簧生产制造业迎来了良好的发展势头，生产规模不断扩大，生产者除了关注生产现场控制系统的运行性能，还对信息管理、远程控制、分布式广泛感知以及资源合理调度等有了越来越强烈的要求。 汽车弹簧种类和工序繁多，为资源型、高能耗性产品，对多批量分布式区域的大规模生产过程，目前已有的制造系统难以进行广泛的感知和实时的生产信息获取，同时管理层的信息也未能对现场控制进行直接的干预，使得信息管理与现场控制相对独立，对各类资源的调度效率低、效果差，导致生产结果与生产计划存在较大偏差。 因此，本文针对汽车弹簧生产制造过程，提出面向汽车弹簧生产制造的信息物理融合系统(Cyber-Physical System，CPS)，主要研究工作有: (1)分析汽车弹簧生产制造现状和需求，结合信息物理融合系统的功能特点，提出并设计了面向汽车弹簧生产制造的CPS体系结构; (2)对汽车弹簧生产制造的工艺流程中所产生的各类制造数据进行分类，并进行统一的表征;针对CPS中普遍存在的各类异构网络，提出基于网关接入的异构网络融合接入技术，并对嵌入式CPS网关进行系统设计; (3)设计一种基于指标分解的全流程自动化的生产制造管理模型，提出基于遗传算法的制造资源调度策略，并对CPS网络控制与调度进行协同设计; (4)在实物平台上对CPS网关进行测试，同时采用Matlab工具对网关负载均衡算法进行仿真验证以及结合实例对基于遗传算法的资源调度策略进行仿真。实验结果表明，CPS网关能融合接入多种现场总线网络、RFID网络和WSN等异构网络，并具备多网关负载均衡能力;基于遗传算法的资源调度策略能获得最优候选资源，实现生产质量、生产效率以及流程成本的多目标优化，满足实际生产制造综合指标要求。 通过上述工作的研究，可以解决大批量多种类的汽车弹簧生产管理问题，将系统中的人、设备、原料等各类资源通过各类网络纳入管理、控制和调度范围，自动化管理从订单到现场生产控制的整个生产流程，优化制造资源能源配置，实现信息管理与现场控制的深度融合，这是制造业生产管理与现场控制模式的一次突破，其中的关键技术可迁移到智能家居、智能交通、精细农业等多领域应用，带来良好的经济效益。 |
| 作者： | 陈锡剑 |
| 专业： | 控制科学与工程 |
| 导师： | 程良伦 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 广东工业大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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