汽車彈簧生產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，汽車彈簧生產制造業(yè)迎來了良好的發(fā)展勢頭，生產規(guī)模不斷擴大，生產者除了關注生產現(xiàn)場控制系統(tǒng)的運行性能，還對信息管理、遠程控制、分布式廣泛感知以及資源合理調度等有了越來越強烈的要求。
　　汽車彈簧種類和工序繁多，為資源型、高能耗性產品，對多批量分布式區(qū)域的大規(guī)模生產過程，目前已有的制造系統(tǒng)難以進行廣泛的感知和實時的生產信息獲取，同時管理層的信息也未能對現(xiàn)場控制進行直接的干預，使得信息管理與現(xiàn)場控制相對獨立，對各

2、類資源的調度效率低、效果差，導致生產結果與生產計劃存在較大偏差。
　　因此，本文針對汽車彈簧生產制造過程，提出面向汽車彈簧生產制造的信息物理融合系統(tǒng)(Cyber-Physical System，CPS)，主要研究工作有:
　　(1)分析汽車彈簧生產制造現(xiàn)狀和需求，結合信息物理融合系統(tǒng)的功能特點，提出并設計了面向汽車彈簧生產制造的CPS體系結構;
　　(2)對汽車彈簧生產制造的工藝流程中所產生的各類制造數(shù)據(jù)進行分類，并進

3、行統(tǒng)一的表征;針對CPS中普遍存在的各類異構網(wǎng)絡，提出基于網(wǎng)關接入的異構網(wǎng)絡融合接入技術，并對嵌入式CPS網(wǎng)關進行系統(tǒng)設計;
　　(3)設計一種基于指標分解的全流程自動化的生產制造管理模型，提出基于遺傳算法的制造資源調度策略，并對CPS網(wǎng)絡控制與調度進行協(xié)同設計;
　　(4)在實物平臺上對CPS網(wǎng)關進行測試，同時采用Matlab工具對網(wǎng)關負載均衡算法進行仿真驗證以及結合實例對基于遺傳算法的資源調度策略進行仿真。實驗結果表明，

4、CPS網(wǎng)關能融合接入多種現(xiàn)場總線網(wǎng)絡、RFID網(wǎng)絡和WSN等異構網(wǎng)絡，并具備多網(wǎng)關負載均衡能力;基于遺傳算法的資源調度策略能獲得最優(yōu)候選資源，實現(xiàn)生產質量、生產效率以及流程成本的多目標優(yōu)化，滿足實際生產制造綜合指標要求。
　　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管理問題，將系統(tǒng)中的人、設備、原料等各類資源通過各類網(wǎng)絡納入管理、控制和調度范圍，自動化管理從訂單到現(xiàn)場生產控制的整個生產流程，優(yōu)化制造資源能源配置，實現(xiàn)