基于RFID/EPC技术的网络化单件生产实时监控

网络化单件生产实时监控要求精确到每个产品的具体工序，同时要有效处理数据传送和物料运输时延及误差，为此需及时、全面、准确地采集、传输、查询生产过程实时数据。射频识别（RFID）和电子产品码（EPC）技术的出现为实现此目标提供了可能。本项目在RFID/EPC技术的基础上，提出基于可重构赋时Petri网的无重复状态离散事件系统模型来刻画网络化单件生产过程；针对全状态可观测的情形，分别提出这一离散事件系统的集中式和分布式监控器设计方法，它能够实现对预设离散事件序列（即生产调度）的跟踪误差补偿，以及对突发随机事件（急件、返工、故障）的最小干扰控制；针对非全状态可观测的情形，提出这一离散事件系统的观测器优化设计方法，在保证状态观测精度的基础上，最小化直接观测的Petri网库所和变迁数量，解决RFID设备合理配置、降低成本的问题。开发基于RFID/EPC的网络化单件生产监控实验系统，获得其关键实现技术。

本项目研究了基于RFID/EPC技术的网络化单件生产实时监控理论与技术，按计划完成了申请书中提出的研究内容，取得了预期成果。主要研究成果概述如下：..1. 完成了基于RFID/EPC技术的单件生产监控实验系统的开发，包括单件生产本地监控实验系统，网络化单件生产远程监控实验系统，以及单件装配生产半实物仿真系统，并进行了单件生产监控及动态调度实验。..2. 研究了单件生产过程的动态调度策略。包括：(1)研究了可重入生产线的动态调度问题，提出了一种两层调度方法：在顶层选择合适的调度策略，并在底层生成动态调度方案。(2)研究了单件装配生产过程的交付期分配及动态调度问题，提出了两种有效的动态调度规则，并把动态调度规则集成到分配交付期的二分搜索算法中；进一步地，研究了加工时间有误差时的单件装配生产过程交付期分配及动态调度策略。(3)针对单件装配生产系统，研究了以最小化同步加工时间差和最小化完工时间为目标的动态调度问题，并提出一种基于耦合瞬态混沌神经网络方法的滚动时域动态调度策略。(4) 研究了基于可重构赋时Petri网模型的含RFID设备的单件生产动态调度策略。首先应用可重构赋时Petri网对单件生产过程的动力学机制进行建模，在此基础上，构建了一种基于比例－微分－积分(PID)控制策略与整数规划的动态生产调度策略。..3. 研究了库存不精确时的鲁棒生产控制策略。包括：(1)针对单机器单品种制造系统，考虑到机器的故障和生产剩余量的观测误差，建立了其鲁棒生产控制的数学模型，构造了生产剩余量数据不精确情况下的鲁棒生产控制策略，在这一策略下，控制量在状态空间的不同区域边界上的变化是平缓的，从而对库存误差不敏感。(2)研究了鲁棒生产控制策略的定量化适用条件及RFID设备优化部署原则，综合应用鲁棒生产控制策略和RFID系统，实现以尽量少的设备投资来克服由在制品库存观测误差带来的负面影响，提高生产系统的鲁棒性。(3)考虑原材料订货提前期和机器故障的影响，提出了库存不精确的单阶段生产/库存系统的鲁棒补货及生产控制策略。..发表国际期刊论文4篇，全部被SCI和EI检索，另录用国际期刊论文1篇(SCI, EI源期刊)；发表国内期刊论文4篇，其中1篇被EI收录；发表国际会议论文2篇。另外，完成英文研究报告7篇，其中6篇投稿于相关领域国际期刊，正在评审中。培养毕业硕士研究生7人，在读博士研究生1人。