基于改进型哈里斯鹰算法的云制造服务组合优化方法研究

云制造环境下,云平台以制造服务组合的形式为个性化需求提供按需服务,可显著提升订单响应速度与提高资源利用率。采用哈里斯鹰算法构建制造服务组合,针对制造服务间物流转运问题,建立独特的编码与解码机制。为解决该算法存在早熟收敛问题,引入Logistic一维混沌系统,设计非线性逃逸能量更新机制和3种邻域搜索策略。通过实验验证了改进后的哈里斯鹰算法在解决云制造服务组合优化问题时具有显著优越性。

云制造环境下分布式制造资源的优化配置

针对云制造环境下分布式制造资源的优化配置问题,对制造资源需求方所提交的任务进行形式化描述以及复杂任务细化分解;改进了传统的多目标粒子群优化算法,提出融合多策略的多目标优化算法,解决云制造环境下制造资源的多目标优化配置问题;基于综合评价策略,进一步优选配置方案。通过对分布式制造工厂进行仿真实验,验证了融合多策略的多目标优化算法的合理性和优越性。

面向数字化车间的介入式三维实时监控系统

为满足数字化转型过程中对监控系统日益增长的要求,研究了面向数字化车间的介入式3D实时监控系统,并建立了该监控系统的需求框架、体系结构和运行模式。研究了实现该监控系统的关键技术,建立了该监控系统的实时数据库的E-R-T模型。研究了该监控系统的3D场景模型优化技术,阐述了该监控系统的平移和旋转实现方法,提出了基于实时问答机制的介入式显示方法。该系统已成功应用于数字化车间桌面模拟平台,运行效果良好。

基于运动控制卡的多轴联动控制系统设计

基于PC机和运动控制卡的主从式控制结构,开发了一种面向多任务请求的多轴联动控制系统。详细介绍了系统硬件架构。借助VS集成开发环境,开发Windows环境下的多轴联动控制系统,并实现了多轴联动的任意轨迹插补运动,验证了该系统的可靠性和稳定性。

立式振动磨关键结构参数的多目标优化设计

以获得立式振动磨最佳粉碎效果为目的,建立了立式振动磨参数化仿真模型,采用拉丁超立方方法生成样本数据,构建了立式振动磨响应面近似模型且其精度达到可接受水平。以振动强度、撞击力最大,研磨介质体积最小为目标函数,采用多目标遗传算法NSGA-Ⅱ对响应面近似模型进行多目标优化设计,得到Pareto最优解集和Pareto前沿图,为立式振动磨结构设计和参数选择提供理论指导。最后,通过立式振动磨的优化算例说明了该方法的有效性。近似模型方法能提高优化效率,且该研究也为其他复杂模型的设计优化问题提供了一种方法。

大规模用户参与的开放式设计决策方法

随着消费者的需求个性化特点越来越强,变化越来越快,传统的以生产者为主导地位的设计方式已经越来越跟不上当代消费者的要求。让用户参与到产品设计中,使其个性化需求能够真正得到满足,已成为共识。当前,互联网模式下的大规模用户参与创新已得到充分认可,但还缺少有效的设计理论与方法。由此提出一种大规模用户参与的开放式设计方法,可以将用户碎片化、模糊化的需求精确映射到产品模型中。首先基于相似度推荐过程,帮助用户完善方案,并实现用户间的自组织聚类。然后,基于粗糙集理论实现大量用户方案的收敛决策。最后,以洗衣机设计为例,说明了大规模用户参与的开放式设计过程,验证了该方法的可行性。

互联开放式协同制造系统研究进展分析

互联开放式协同制造方法不仅提升了用户个性化需求的响应速度,而且促进了制造商闲置制造资源的高效利用与增加经济创收。通过对近5年来国内外相关文献的综述,从制造模式、技术框架以及关键技术等方面阐述了互联开放式协同制造系统的研究现状。重点围绕分布式制造资源云端化接入、制造任务与制造资源匹配、分布式制造资源优化配置、制造服务互信协作等关键技术,分析了已取得的研究成果,也指出了现存的一些挑战。针对上述挑战,提出了一些未来研究思路。

离散制造车间下智能加工设备构建方法研究

随着“工业4.0”的到来,物联技术与制造技术不断融合,制造车间中的加工设备与制造系统之间联系更加紧密,对设备间互联提出了更高的要求。在传统制造车间中,加工设备仅作为独立的个体存在于制造系统,加工设备之间无法进行交互协商,导致设备无法及时对加工过程进行适应性调整。为此,结合物联制造技术理论,研究车间中面向物理资源的加工设备智能化构建方法。以离散制造车间中的加工设备为对象,构建面向不同类型数控系统设备的适配层,并以此为基础,建立设备的智能分析层,使设备可以通过对环境信息与自身状态信息的分析合理执行加工任务。同时定义设备与系统内其他设备间的交互方式,克服传统设备的独立性,使设备间具备交互能力。最后,将构建结果应用于实际数控系统的加工设备,提高了整个制造系统的动态性能,证明该构建方法的可行性。

用户参与产品设计过程动态特性研究

企业将产品创新设计过程向用户开放,在获得用户海量创新资源及用户真实需求的同时,大量无组织自主个体参与造成的设计过程趋于复杂也逐渐引起重视,亟待研究用户自主参与产品设计过程的动态特性。与已有文献将用户在开放设计过程中提交的方案视作不变常量不同,本文考虑设计过程中用户间的交互导致用户个体方案随时间变化的特征,研究用户个体互动、并促进产品模型迭代完善的动态规律。首先,从微观角度研究基于博弈理论的用户个体互动演化机制;其次,从宏观角度研究参与设计用户组成的复杂网络典型特征。根据理论研究,采用软件仿真方法,研究用户参与产品设计过程动态特性的定性规律,结果表明,开放设计过程中产品模型始终趋于收敛。以煤炭破碎机的用户参与设计为实例,统计设计过程中参与用户个体方案与产品模型的交互迭代演化规律,验证了本文理论模型与仿真结果的正确性。

基于Agent的智能制造系统实时动态调度机制研究

近年来随着制造企业生产过程中不确定因素增加,动态调度问题变得愈发复杂。在多Agent制造系统基础上提出了一种基于事件触发的制造系统实时动态调度机制,建立了相应的架构模型,并从调度方法、多Agent协调控制,以及调度控制算法等方面对该机制进行了详细说明。该机制可以根据系统运行状态实现车间层的实时控制和动态调度。最终通过实验表明该方法有效减少设备故障等扰动因素对系统运行的影响。

个性化定制生产模式下的云制造系统设计研究

针对个性化订单具有多品种、小批量、到达时间随机和产品参数复杂多变的特点,结合J2EE和云平台技术,设计了一套具有面向用户个性化产品定制、订单预排产后下达车间生产及车间数据实时追踪等功能的云制造系统,用以对接车间,实时动态调度生产。分析了该系统的总体架构,研究了系统的关键技术,阐述了该系统在实时动态调度生产车间的运行环境。将该系统运用于某实验室的微型工厂,取得了预期的效果。

基于形状文法和交互式遗传算法的产品形态创新设计

为了快速响应市场,同时保持品牌风格的延续性,并在产品造型风格连续性和创新性之间取得平衡,提出了一种基于形状文法和交互式遗传算法的产品形态推演模型:针对品牌现有产品制定形状文法,将形状文法参数化并进行编码从而引入交互式遗传算法中,在算法中进行形状文法修改性规则的应用,生成不同形状方案并反馈至人工交互界面;在算法中以适应度函数对产品进行功能性约束,在人工交互界面通过人工评价对产品形状直接进行打分,不断进行迭代,最终在获得满意解时停止运算并将参数输出。最后以德玛吉品牌卧式数控车床为例对产品形态推演模型进行了验证。

在云制造背景下用架构驱动的建模方法探讨数字孪生企业

日益动态竞争的制造、商业和工业环境所要求的云制造,导致了“数字孪生企业”的形成。为了用体系结构驱动的建模方法探索数字双胞胎企业,本文首先介绍了数字孪生企业体系结构的基本要素,利用多智能体技术将这些要素聚合形成资源,并动态连接到云制造平台。然后结合数字双胞胎技术,进一步细化企业的一般活动,形成体系结构的主要操作流程。最后,本文对数字孪生企业参与云制造的过程进行了详细的分析。通过应用数字孪生技术,企业能够对自身的生产资源进行合理的管控,企业内部的生产数据流得以被进一步利用,使得生产过程得到了优化。同时,企业的制造资源能够实时接入网络化制造平台,更好地获取适合生产的个性化订单。本文通过构建多智能体运行框架,优化企业参与网络化生产活动的流程,使得企业本身的数字化程度得到了极大的提升。

面向离散车间生产过程的三维可视化监控系统研究

针对传统车间监控方式落后、可视化程度低且实时性差的问题,设计一种面向离散车间生产过程的三维可视化监控系统。通过车间生产过程分析,确定系统的体系架构,明确系统的开发运行模式。对监控Agent构建、多源异构生产要素感知集成、实时信息数据处理和全参数虚拟车间建模技术进行研究。验证表明了该监控系统的有效性。

基于改进粒子群算法求解分布式多工厂生产调度问题

为解决分布式多工厂生产调度问题,将其转化为分布式柔性车间调度问题,设计了基于二阶振荡的随机权重混合粒子群算法,以最小化、最大完工时间为目标,将柔性作业车间调度问题嵌套于分布式调度方式中进行求解,利用随机权重来平衡全局和局部搜索能力,运用学习因子的二阶振荡提高全局搜索能力,并通过算例仿真验证了该算法的有效性和优越性。

基于规则调整的多Agent制造系统调度研究

针对客户个性化需求的增加所带来的订单不确定性等问题,提出一种离散制造车间内的多Agent制造系统可行架构。通过分层控制的方式实现底层实体自组织控制协商来完成加工任务,有效解决订单的动态性问题;系统上层监控调控层实时感知系统状态,对局部决策实体进行规则调整,以保证系统的全局性能。通过部署到实际车间进行随机订单下放,验证该系统架构的有效性。

面向离散制造车间的多Agent动态调度方法研究

为了解决离散制造业生产过程中复杂动态的车间调度问题,设计了一种面向离散制造业的动态调度方法。首先建立了车间的多Agent动态调度模型,在此基础上开发了一套多Agent协商调度机制来协调各个Agent,从而动态智能地分配加工任务。为了验证提出的动态调度方法的有效性,设计了一个模拟车间实验平台。实验结果表明该方法可以保证车间有序运行的同时有效地减少设备故障等随机因素对车间的影响。

基于区间协同拍卖策略的改进多Agent车间调度模型研究

基于合同网协议的传统多Agent方法 (Traditional Multi-Agent Way,TMAW)求解作业车间调度问题,一般以单一的完工时间为优化目标,忽略了调度多目标性的要求;同时,招投标机制下Agent之间的任务优化分配本质上是单步优化,优化区间过小导致对系统整体调度性能的提升非常有限。针对上述问题,重新规划了多Agent调度模型,提出一种区间协同拍卖的动态调度策略(Interval-Synergy-Auction Scheduling Strategy,ISASS),该策略实现了一定时间窗口内时间、成本、设备负载和能耗的全局多目标优化,并可通过设置权重系数来调节优化目标倾向,很好地规避了上述传统多Agent方法的不足。最后,通过仿真测试验证了上述策略的高效性,同时研究了不同时间窗口和权重系数对调度性能的影响,可较好地指导实际生产。

基于强化学习的柔性作业车间动态调度算法研究

随着制造模式往多品种、小批量的转变,车间生产过程变得复杂多变,传统的依赖于人工和静态式的调度方法已经无法适应实际的车间环境。为此,设计一种基于马尔可夫决策过程的柔性作业车间调度模型。以车间环境作为状态空间,以设备选择作为动作空间,以最小化完工时间作为调度目标,将柔性作业车间调度视为序列化决策问题,使用一种基于策略梯度下降的深度学习方法训练该模型,在仿真环境中对该算法进行验证。结果表明:本算法降低了总完工时间,均衡了机器负载,提高了生产效率和调度智能性。

基于Simulink的三相异步电动机直接转矩控制系统研究

基于直接转矩控制工作原理,利用Simulink搭建三相异步电动机直接转矩控制系统仿真模型,采用定子磁链轨迹近似圆形的控制方案,对系统进行仿真。仿真结果表明,该直接转矩控制系统仿真模型能够很好地模拟实际调速系统的相关性能,体现了更优越的静动态性能。此外,通过搭建实际调速系统,测量电机转速、转矩参数,验证了仿真模型的有效性。