發(fā)布時間：2020-04-09 01:54

【摘要】：信息物理融合生產(chǎn)系統(tǒng)(CPPS)是信息物理融合系統(tǒng)(CPS)在制造行業(yè)內(nèi)的實際應用,是實現(xiàn)工業(yè)4.0的基礎(chǔ)。信息物理融合技術(shù)賦予生產(chǎn)系統(tǒng)內(nèi)節(jié)點智能特性,使能制造資源能夠以服務(wù)的方式存在、共享和調(diào)用。CPPS的運行體現(xiàn)為實時任務(wù)驅(qū)動下以生產(chǎn)業(yè)務(wù)流程為核心的各種服務(wù)化制造資源的組合配置與動態(tài)運行。CPPS系統(tǒng)的設(shè)計是根據(jù)業(yè)務(wù)邏輯對CPS環(huán)境下服務(wù)化的制造資源進行整合,定義系統(tǒng)行為。在CPPS系統(tǒng)設(shè)計過程中需要解決兩大問題即系統(tǒng)內(nèi)節(jié)點的行為模型構(gòu)建和行為模型信息物理融合的實現(xiàn)。CPPS的設(shè)計過程具有復雜性,不僅需要在設(shè)計過程中對CPPS的自適應、可重構(gòu)、互操作功能進行建模和驗證,還需要在運行階段支持系統(tǒng)的擴展、重構(gòu)和管控。當前,制約CPPS發(fā)展的一個重要因素是缺乏一個CPPS設(shè)計和管理一體化方法學和模型支持。系統(tǒng)的建模和仿真是設(shè)計復雜系統(tǒng)的一種重要方法,能夠幫助系統(tǒng)設(shè)計人員理解、描述系統(tǒng),并對系統(tǒng)的功能進行驗證。論文綜合應用面向?qū)ο蟆⑾到y(tǒng)建模和仿真、系統(tǒng)組態(tài)等思想和技術(shù),針對CPPS設(shè)計過程中需要解決的兩大問題,提出并研發(fā)面向CPPS系統(tǒng)設(shè)計、運行的信息物理融合生產(chǎn)系統(tǒng)輔助開發(fā)與仿真平臺(CPPS-ADSP)。首先,通過分析CPPS-ADSP的應用場景,提煉出CPPS-ADSP的功能和特征,并提出系統(tǒng)的參考框架、運行機制和網(wǎng)絡(luò)物理環(huán)境;在此基礎(chǔ)上,針對CPPS的設(shè)計和建模問題,提出一種融合多智能體架構(gòu)和擴展Petri網(wǎng)OTCKPN的混合建模方法,通過預定義的系統(tǒng)模型庫構(gòu)建系統(tǒng)內(nèi)CPS節(jié)點的協(xié)商行為模型和生產(chǎn)行為模型,支撐CPPS的自適應和可重構(gòu)特性;在實現(xiàn)CPPS系統(tǒng)建模的基礎(chǔ)上,提出一種基于面向服務(wù)架構(gòu)的信息物理融合方法,定義系統(tǒng)中服務(wù)的類型和面向服務(wù)架構(gòu)的運行機制。通過建立CPPS-ADSP和物理設(shè)備層、信息資源層之間的互操作機制,實現(xiàn)CPPS和異構(gòu)設(shè)備、系統(tǒng)之間的互聯(lián)互通;最后,基于本文的研究成果,采用基于平臺的設(shè)計方法,開發(fā)CPPS-ADSP原型系統(tǒng),并結(jié)合實際生產(chǎn)場景,對CPPS-ADSP進行了驗證試驗,結(jié)果表明CPPS-ADSP能夠有效支撐CPPS的開發(fā)和驗證。
【圖文】：

產(chǎn)計劃制訂、生產(chǎn)過程管理并且對系統(tǒng)內(nèi)外部環(huán)境變化做出及時響應，物理層和信逡逑息層之間可以進行點對點的互操作，實現(xiàn)生產(chǎn)系統(tǒng)內(nèi)部的信息物理深度融合［４，１Ｇ，１３］。逡逑如圖１－１所示，，針對工業(yè)４．０背景下制造系統(tǒng)中的ＣＰＰＳ實施問題，Ｌｅｅ，邋Ｊ等學者逡逑提出了一種５Ｃ模型，通過逐步實施連接（Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ）、轉(zhuǎn)換（Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ）、信息逡逑（Ｃｙｂｅｒ）、認知（Ｃｏｇｎｉｔｉｏｎ）、配置（Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ）五個步驟，實現(xiàn)邋ＣＰＰＳ邋中從原逡逑始數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析到使用數(shù)據(jù)創(chuàng)造價值的整個流程［１４］。逡逑／邐＼邐？邐白我組態(tài)實現(xiàn)系統(tǒng)彈性逡逑／邐＼邐？邋白我調(diào)節(jié)實現(xiàn)系統(tǒng)多樣化邐＝逡逑／邋Ｖ■組態(tài)層＼邐？邋白我優(yōu)化應對系統(tǒng)干擾邐轟逡逑／ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ＾邐置逡逑／邐＼邐？邋集成仿真和分析邐性逡逑／邐，ｗｉＡｉｎｇ邐＼邐？遠程虛擬化逡逑／邋（ｃ＝Ｓ邐＼邋？灥斷~T策雄逡逑／邐＼邐？邋元素和機器設(shè)備的數(shù)字孝生模型逡逑／邐丨丨丨．信息層邐＼邋？時間機器確定和存儲變化逡逑／邐（Ｃｙｂｅｒ）邐＼邋？邋聚類分析胃據(jù)＿逡逑／邐＼邐智能分析：逡逑／邐丨丨．數(shù)據(jù)－信息轉(zhuǎn)化層邐＼邐？設(shè)Ｍ康＾逡逑／邐（Ｃｏｖｅｒｓｉｏｎ）邐＼邋■多維數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)逡逑／邐＼邐？邋退化和效能預測逡逑／邐丨．智能連接層邐＼邋？逡逑／邐（Ｃｏｎｎｅｃｔ，ｏｎ）邐＼邋？傳壚§網(wǎng)絡(luò)逡逑圖１－］實施ＣＰＰＳ的５Ｃ架構(gòu)丨１４］逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１－１邋Ｔｈｅ邋５Ｃ邋Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ邋ｏｆ邋ＣＰＰＳ邋Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ＾１４】逡逑２逡逑

邐北京交通大學碩士專業(yè)學位論文邐逡逑議的適配及服務(wù)化機制。最后介紹ＣＰＰＳ－ＡＤＳＰ平臺中的信息物理互操作方法，主逡逑要包括基于時間和實時信息驅(qū)動的設(shè)備互操作和及與任務(wù)需求的本體信息互操作。逡逑第四章主要解決行為模型信息物理融合的實現(xiàn)的問題。逡逑息理生開平
【學位授予單位】：北京交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TP18;TP301.1;TP391.9

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前3條

1 周濟;;智能制造——“中國制造2025”的主攻方向[J];中國機械工程;2015年17期

2 丁純;李君揚;;德國“工業(yè)4.0”:內(nèi)容、動因與前景及其啟示[J];德國研究;2014年04期

3 劉明星;馬武彬;鄧蘇;黃宏斌;;面向服務(wù)的信息物理融合系統(tǒng)建模與驗證[J];計算機應用;2014年06期

相關(guān)博士學位論文 前1條

1 錢之琳;基于服務(wù)的信息物理融合系統(tǒng)可信建模與分析[D];華東理工大學;2014年

相關(guān)碩士學位論文 前1條

1 張文靜;基于SOA的信息物理融合系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)和建模方法[D];廣東工業(yè)大學;2015年

本文編號：2620126