[00138830]制造物联网驱动的混流生产线调度策略及自治控制关键技术

1.课题来源与背景 项目来源于甘肃省重点研发计划-国际合作项目,项目编号：17YF1WA160。 物联网及人工智能技术应用于制造系统,将为车间现场采集实时制造数据提供技术条件,可实时反馈确定的动态干扰事件,为动态自适应调度提供更加精确的决策依据。由此可见,制造系统建模、动态调度和优化理论、制造物联数据融合及其应用研究将成为学术界引人注目的领域。因此,加强对物联网环境下HMS建模理论、优化策略特别是动态调度控制策略的研究,具有极其重要的理论和实践意义,也符合西部大开发及“中国制造2025甘肃行动纲要”中以信息化改造传统制造业,特别是甘肃省有色金属、石化和智能装备集群的发展要求。2.技术原理与性能指标 1) 技术原理：物联网环境下HMS调度控制结构按照感知-反应-数据采集的方式建立智能处理及调度决策模型,通过物联网接口感知实体、物理环境和信息环境的数据状态,对实体内数据存储及处理模块所采集到的数据进行处理,确定相应的调度决策,进而对物联网环境和信息环境进行响应。Holon系统单元中所有内部和外部接口均被封装成具有标准接口的服务组件,确保单元与系统进行无缝集成。 2) 性能指标 （1）本项目对Holonic制造系统实时调度控制体系模型及核心调度算法进行研究,建立基于Holon的分布式车间混合式调度控制体系结构,实现HMS系统静态调度和动态重调度的无缝集成。（2）建立物联网环境下HMS系统基于协商的响应式调度和控制机制,以对单元局部决策影响系统全局调度性能的程度进行定量评估,同时解决调度控制算法的计算时间难以满足系统实时在线控制的问题。（3）建立制造物联网环境下HMS协同群智能调度系统,分析调度及控制问题的结构特征,实现知识驱动的协同群智能优化调度系统,在群体优化及Hyper-heuristic框架内提出针对不同典型HMS生产调度问题的智能系统。 3.技术的创造性与先进性 本项目以突破制造物联网驱动的混流生产线调度策略及自治控制关键技术为目标,以解决建设过程中的主要核心问题为入口,具体创新点体现在以下几个方面： （1）提出了新的基于制造物联网的自治控制方法,在制造物联网环境下对制造系统的在线状态和历史数据进行分析和预测,提出了一种兼具递阶式和分布异构式系统的混合调度控制结构,是解决Holonic制造系统动态自适应调度问题的一种独特研究方式。。 （2）通过物联网环境下获得实时数据后对调度控制单元Holon进行定量评估,分析单元局部决策对系统全局性能的影响;首次利用订单工序交货期限制和关键工作站瓶颈程度作为影响调度性能的两个关键因素进行局部调度的性能评估和决策,可确保响应式调度不仅可以为调度控制系统提供最优调度结果,而且为系统和决策单元提供影响调度决策的重要参数,这在以往的文献中还未见相关报道。 4.技术的成熟程度,适用范围和安全性 随着物联网技术、传感器网络技术的不断发展,产品的智能化已经成为现代制造的发展趋势之一。集成有信息收集、信息处理和无线通信能力的智能产品将用于产品的设计、制造、运输和回收等各个阶段,提高现代制造企业运作的效率,改进服务质量,增加客户的满意程度。本项目正是针对上述背景,实现智能产品驱动的分布式制造过程规划和控制。 适用范围：制造系统,制造业信息化等领域。 5.应用情况及存在的问题 该项目研发成功,可借助制造业信息化工程,在全省企事业单位信息化建设中可得到广泛应用。同时,本项目突破的关键技术还可在全国进行应用推广。本项目对订单选择、Holon虚拟组、实时调度模型进行了很多简化,使得模型不可能同时考虑车间的所有资源,启发式方法中分派规则的单一性也在一定程度上导致不能实现调度的多目标,所以对上述问题的研究将是本项目组未来一段时间的主要研究问题。 6.历年获奖情况 获得2019年甘肃省自然科学三等奖1项;获得2018年甘肃省电子学会科技进步二等奖。依托本项目培养的两名研究生获得甘肃省优秀硕士论文。 7.成果简介要向社会公开,请不要填写商业秘密 该成果简介不涉及任何商业秘密内容。