【摘 要】
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近年来,随着人们消费需求的不断改变,制造业从传统的大批量生产模式逐步向小批量个性化生产模式转变。然而,在生产模式的转变过程中,传统的生产模式暴露出很多弊端,如资源浪费、生产率低、定制化程度差等。为了利用先进的信息通讯技术,促使制造业转型升级,实现产品生产过程的定制化和敏捷化,信息物理融合系统(CyberPhysical Systems,CPS)被越来越多地应用于工业制造环境中。本文围绕生产线这一典
【基金项目】
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国家重点研发计划“网络协同制造和智能工厂”重点专项:“面向个性化定制的智能生产线信息物理系统基础理论与关键技术研究”(项目号:2018YFB1700500)
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近年来,随着人们消费需求的不断改变,制造业从传统的大批量生产模式逐步向小批量个性化生产模式转变。然而,在生产模式的转变过程中,传统的生产模式暴露出很多弊端,如资源浪费、生产率低、定制化程度差等。为了利用先进的信息通讯技术,促使制造业转型升级,实现产品生产过程的定制化和敏捷化,信息物理融合系统(CyberPhysical Systems,CPS)被越来越多地应用于工业制造环境中。本文围绕生产线这一典型的协同制造系统展开研究,分析生产资源在个性化产品开发过程中所面临的挑战,提出智能生产线系统框架和交互流程,并阐述该框架下基于模型驱动理念的即插即生产资源组件的设计方法和实现技术。本文主要研究内容如下:(1)从基于模型驱动理念的即插即生产设计目的出发,分析了生产资源在适应小批量个性化产品定制的智能生产线时的功能需求,并在此基础上提出了智能生产线的系统架构和数据交互方案。随后对智能生产线在设计和运行阶段中所使用的开发平台和实现技术进行阐述;(2)在参考工业4.0组件的基础上,提出了CPPS组件的概念,并进一步分析了资源组件在个性化产品生产过程中的重要作用。随后详细介绍了不同粒度资源组件的结构—功能—行为三个视角的信息模型构建方法,并通过Automation ML数据格式进行建模实现;(3)详细阐述了基于资源组件信息模型的资源适配器的模块化设计理念和实现方法。由于资源适配器的硬件系统涵盖了多种常见的工业通讯接口,并在软件上实现了基于模型的自我感知、自动配置和代码生成过程,因此能够满足个性化生产线在运行阶段不停机即插即生产的需求;(4)通过搭建面向三种个性化产品混流生产的智能生产线实验平台和仿真平台,对本文所述基于模型驱动理念的资源适配器各软件模块的功能和性能进行测试,并对其在生产线系统上的即插即生产能力进行检验,用以验证本文所述方案的可行性和有效性。
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