基于多状态智能感知的制造装备能力动态建模与评估理论和方法

Aiming at the pay-per-use feature and seamless circulation of manufacturing equipment capability in networked service-oriented manufacturing model, this project focuses on the investigation of theories and methods of dynamic modeling and evaluation for manufacturing equipment capability based on intelligent multi-condition perception, so as to conquer the limitation existing in resource capability modeling and scheduling optimization during the production process of a job shop. In the project, the theories and methods of intelligent multi-condition perception and heterogeneous access adaptation will be investigated, so that use the multiple sensing methods and sensor networks, together with agent deployment, to realize intelligent perception and initiative data pushing for the capability-related condition information of manufacturing equipment. Moreover, after developing the characteristic description method of manufacturing equipment capability to realize mapping and correlation between condition information and capability information, the dynamic modeling method of manufacturing equipment capability based on multi-condition perception information and knowledge evolution will be proposed. Relying on the aforementioned capability model and focusing on the pay-per-use feature of manufacturing equipment capability, the project will develop the dynamic evaluation method which using the perception big data and feedback stimulation mechanism, and then based on the above evaluation method, the comprehensive evaluation method for capability service aggregation will also be proposed. Through such effects, the project will make significant impact on the development of theories and technologies of modern manufacturing model, and also enhance the manufacturing equipment operation efficiency as well as the management level for a job shop.

针对网络化服务型制造模式中制造装备能力的按需使用和流通的需求，采用理论和实验相结合方法，突破传统车间生产过程中资源能力建模及优化调度存在的局限，以基于多状态智能感知的制造装备能力动态建模与评估相关理论和方法研究为重点，主要研究面向制造装备能力的多状态智能感知和异构适配理论和方法，通过多类型传感方式和端智能体的协同配置及其传感网络优化部署，实现能力相关状态信息的智能获取和主动推送；研究制造装备能力特征量表征方法以实现装备状态信息与能力信息的映射关联，提出基于多状态感知信息和知识演进的制造装备能力动态建模方法；在上述动态模型基础上，针对制造装备能力服务的按需使用特点，研究提出基于感知大数据和反馈激励作用的动态评估方法，进而提出面向车间任务的能力服务聚合优选非劣解综合评估方法。本项目对丰富发展现代制造模式理论和技术，提升制造装备执行效率和车间生产管理水平等，都具有重要的科学意义和现实价值。

制造装备既是执行装配加工等制造任务的主体，同时也是开展制造服务活动的基础，对制造装备能力进行有效建模并在此基础上得到全面综合的评估结果，是以单元级或车间级制造服务形式最大程度满足用户需求，实现对现有制造装备资源高效利用，提升生产制造执行效率的前提和基础。. 本项目针对网络化服务型制造模式中制造装备能力的按需使用和流通需求，围绕面向制造装备能力的多状态智能感知以及能力动态建模与评估中的相关科学问题展开研究。通过面向制造装备能力的多状态智能感知与异构适配理论和方法研究，提出了制造系统可持续制造能力多状态分布式智能感知网络，以及基于FBG传感网的装备状态监测服务发布与智能匹配方法，开发了面向异构网络环境的感知数据适配装置，设计了面向服务的认知无线网络动态频谱分配算法和多层次多径路由算法。通过基于多状态感知信息和知识演进的制造装备能力动态建模方法研究，提出了基于多状态感知信息的制造装备能力动态建模方法和支持协同的制造资源服务能力知识库构建方法，同时进行了工业机器人的能耗测试分析，构建了工业机器人可持续制造能力统一描述模型。通过面向按需服务的制造装备能力动态综合评估机理和方法研究，构建了装备可持续制造能力的动态评估框架，提出了基于时序与组合赋权的动态灰色关联动态评估决策方法，此外，还提出了基于感知数据的装备制造服务动态调度优化以及制造服务聚合与重构优化方法，构建了面向网络化服务型制造的信息安全保障体系。最后，以汽车车身冲压车间生产线及其制造装备为对象，建立了集装备多状态智能感知、描述建模和分析评估管理于一体的工程应用集成系统。通过项目执行，共发表学术论文20篇，其中SCI检索论文7篇，EI检索论文6篇，待检索论文6篇；申请发明专利2项，登记计算机软件著作权4项；培养毕业硕士研究生13人。本项目研究所获得的理论、技术和工程应用成果对于提升制造装备执行效率和车间生产管理水平具有重要的科学意义和现实价值。