信息计算驱动的制造车间智能物联网配置与运行服务方法研究

As manufacturing is considered as the footstone of the national economy, the advanced research and application of Internet of Things (IoT) in a service-oriented manufacturing workshop (so-MW) not only can improve the information level of the corresponding manufacturing enterprises, enhance their production efficiency, and promote the transformation and upgrading of the entire manufacturing industry, but also deeply fits into the national development strategy of “Experience China”. Here, exploring the IoT configuration theory under the interaction between outsourcing services and dispersed manufacture processes in a so-MW, collecting shop-floor real-time data and processing this data so as to achieve information sharing and IoT service are the core issues of this kind of IoT. Therefore, focusing on the shop-floor level intelligent IoT (SLI-IoT), some advanced studies will be conducted in this project including the RFID configuration of manufacturing and WIP flow process in shop-floor, data collecting of manufacturing and WIP flow process driven by SLI-IoT, demand-and-interaction oriented information computing, management control and complexity analysis of SLI-IoT, and a real production case study, to figure out its configuration model, service mechanism and management method. The mail target of this project is to realize the exploration and development of SLI-IoT form the perspectives of running pattern, theories and methods, key enabling technologies, leading to a great enhancement of enterprise information level. It is also expected that the exploration of this project will provide some beneficial references to the development and popularization of the IoT industry in our country.

制造业是国民经济发展的基石，大力发展面向服务型制造车间智能物联网方面理论研究和应用推广，不仅可以极大的提高制造企业的信息化水平，促进我国制造业的转型升级，同时也深度契合了当前我国“感知中国”的发展战略。其中，探索服务型制造车间外包生产服务和离散制造过程的交互作用规律下的物联网配置原理，并依托配置生成的物联网物理网络采集车间数据以达到信息共享和物联网服务是实现这种物联网的核心。本项目以车间智能物联网为研究对象，拟从车间级制造/库存过程的RFID配置、智能物联网驱动的制造/库存过程实时数据采集、面向需求/智能交互的信息计算、车间级智能物联网的运行管控与复杂性分析、生产案例验证等方面研究其配置模型、服务机理和管控方法，实现在运行模式、理论与方法、关键技术层面上支撑面向服务型制造车间智能物联网集成系统的研发，达到提高企业信息化水平的目的，并为我国物联网产业链的发展和推广提供借鉴和参考。

车间级智能物联网理论和实践的研究是我国制造业转型升级、实现信息化和智能化的必由之路。本项目以离散制造过程中现场实时数据采集、处理和利用为突破口，探索服务型制造车间外包生产服务和离散制造过程的交互作用规律下的物联网配置原理，揭示复杂混流生产方式下服务型制造车间大型复杂智能物联网的运行管控规律。其中，在“车间级制造/库存过程的RFID 配置”方面，通过分析车间上层应用软件系统对于底层信息的需求，提出一种“时间-事件-状态”图式模型，描述了车间中制造/库存节点过程状态变迁规律；揭示了RFID在离散制造过程中的监控本质，并在次基础之上提出了RFID的配置策略。在“制造/库存过程实时数据采集”方面，提出一种事件驱动的数据采集模型，解决了智能物联网应该如何采集数据、采集何种数据的问题，并通过集合论、关系代数等方法实现了数据的关联和数据集的创成；在此基础上，采用信息计算、数据挖掘等方法对数据进行处理、提取知识，进而实现制造/物流过程监控和情景感知。在“SLI-IOT运营管控和复杂性分析”方面，首先构建一个观视角下面向单工序e 服务节点的非同质、无权重、有向的局部RFID 跟踪网络，然后在此基础之上扩展为全局SLI-IOT的拓扑模型，并采用复杂网络理论对SLI-IOT的复杂性、鲁棒性和脆性等进行分析。在“SLI-IOT系统搭建及其生产案例验证”方面，课题组开发了新一代SLI-IOT软件原型系统，并在课题组所在实验室车间、厦门日上集团、温州福达合金材料股份有限公司等相关企业的服务型制造车间进行了部分功能模块的案例测试与工程应用示范，达到了理论研究和实践应用的双重目的。