基于CPS和工业物联网的智能生产-物流系统自适应协同优化方法研究

To meet the new requirements of Made in China 2025 and the new challenges of integration, synchronization and of production-logistics system for next generation smarter factory, this project takes the mechanism of the intelligent model of the bottom-level manufacturing resources and the among the up-level production-logistics system as the breakthrough. The main research problems inclde the modleling of the intelligent manufacturing service by combining the CPS and IoT technologies, active response mode, integration, synchronization and collaboration optimization mechanism. The project will enhance the capability of active response the distrubace, intelligent coordination, self-adaptive collaboration among the diffent level intelligent manufacturing resources, e.g., machine level, cell level, system level. The objective of this project is to provide valuable theoretical methodologies and innovative technique supports of the transparency, agility, self-organization and self-adaptability of manufacturing services for smarter factory.

本项目面向《中国制造2025》国家重大规划需求，针对下一代智慧/智能工厂在生产-物流系统的集成、联动与协同方面的新需求和挑战，围绕底层制造服务的智能化建模和上层生产-物流系统的自适应协同优化问题，从模型、机制、方法等层面展开研究，探索和揭示一种融合CPS和工业物联网的底层设备的智能化建模、主动响应模式、集成联动和协同优化机制，形成智能生产-物流系统自适应协同优化方法体系，以提升各级制造资源（如加工设备、搬运设备/制造单元/车间）主动地响应扰动，聪明地进行协调，面向异常事件自适应地协同优化的能力，为智慧/智能工厂模式下的制造服务过程形成一个具有主动感知、异常识别、敏捷响应、自适应协同优化能力的智能管控体系提供重要的理论与技术支持。

本项目面向国家《制造强国》重大战略需求，针对下一代智慧/智能工厂在生产-物流系统的集成、联动与协同方面的新需求和挑战，围绕底层制造服务的智能化建模和上层生产-物流系统的自适应协同优化问题，从模型、机制、方法等层面展开研究，探索和揭示一种融合CPS和工业物联网的底层设备的智能化建模、主动响应模式、集成联动和协同优化机制。通过4年研究，达到了预期目标，提出了一种融合CPS和工业物联技术的制造资源端制造服务的智能化建模方法；基于ALC和博弈策略的智能生产-物流集成系统自适应协同优化机制；基于控制论的智能生产-物流集成系统多粒度自适应协同优化方法等形成了智能生产-物流系统自适应协同优化方法体系。项目取得了较好的学术成果，在本领域顶级期刊IEEE Transactions on Cybernetics （IF=10.387）、IEEE Transactions on Industrial Informatics（IF=7.377）、IEEE Internet of Things Journal（IF=9.515）发表5篇，在本领域国内顶级期刊“机械工程学报”发表论文2篇，3篇论文入选ESI高被引论文，1篇论文获2020年《机械工程学报》第四届青年杰出论文奖，负责机械工程学报《制造物联网与智能制造服务技术》专刊1期，获2020年度陕西高等学校科学技术一等奖1项。基于本项目形成的主要成果，为智慧/智能工厂模式下具有制造服务主动感知、异常识别、敏捷响应、自适应协同优化的智能管控体系的落地应用提供重要的理论与技术支持。