基于信息物理融合的個性化定制智能生產(chǎn)線

前言
第1章　緒論1
1.1　個性化定制是未來制造的趨勢1
1.2　制造系統(tǒng)及其演變3
1.3　信息物理融合系統(tǒng)概念5
1.4　信息物理融合生產(chǎn)系統(tǒng)是個性化定制智能生產(chǎn)的關(guān)鍵7
參考文獻9
第2章　個性化定制智能生產(chǎn)線的設(shè)計與運行架構(gòu)12
2.1　引言12
2.2　個性化定制智能生產(chǎn)線的設(shè)計需求14
2.2.1　生產(chǎn)線的功能驗證14
2.2.2　生產(chǎn)線的性能仿真14
2.2.3　生產(chǎn)線的虛擬調(diào)試15
2.3　個性化定制智能生產(chǎn)線的運行需求16
2.4　個性化定制智能生產(chǎn)線的設(shè)計與運行架構(gòu)17
2.4.1　相關(guān)架構(gòu)18
2.4.2　基于組件模型的個性化定制智能生產(chǎn)線的設(shè)計與運行架構(gòu)19
2.5　個性化禮盒生產(chǎn)線原型平臺實例20
2.5.1　UGBP的設(shè)計目標20
2.5.2　UGBP的硬件分布及網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成21
2.5.3　UGBP的產(chǎn)品工藝路線28
2.6　結(jié)論30
參考文獻30
第3章　個性化定制智能生產(chǎn)線的信息物理融合組件32
3.1　引言32
3.2　組件的設(shè)計方法33
3.2.1　組件的定義33
3.2.2　組件的多粒度、多視角建模方法35
3.2.3　組件的通用信息定義37
3.3　基于 AutomationML 的組件建模38
3.3.1　產(chǎn)品、資源、工藝組件的多粒度設(shè)計38
3.3.2　產(chǎn)品、資源、工藝組件的多視角建模42
3.4　結(jié)論51
參考文獻51
第4章　個性化定制智能生產(chǎn)線形式化方法54
4.1　引言54
4.1.1　組件建模54
4.1.2　形式化驗證55
4.2　智能生產(chǎn)線形式化建模架構(gòu)56
4.3　智能生產(chǎn)線形式化建模57
4.3.1　基于EFPD智能生產(chǎn)線PPR組件定義58
4.3.2　工藝組件的形式化定義60
4.3.3　產(chǎn)品組件的形式化定義61
4.3.4　資源組件的形式化定義62
4.3.5　組件交互語義的形式化定義62
4.3.6　基于有色Petri網(wǎng)的形式化模型轉(zhuǎn)換方法63
4.4　組件形式化建模與仿真實例65
4.4.1　組件的模型驗證機制65
4.4.2　組件形式化建模實例67
4.4.3　形式化模型驗證結(jié)果與仿真分析68
4.5　結(jié)論71
參考文獻71
第5章　設(shè)備控制系統(tǒng)的形式化方法74
5.1　引言74
5.2　設(shè)備控制系統(tǒng)的形式化建模方法概述75
5.3　設(shè)備控制系統(tǒng)的形式化建模語言的語法定義77
5.3.1　語法定義77
5.3.2　基于IEC 61499標準的語法定義80
5.4　設(shè)備控制系統(tǒng)的形式化建模語言的語義定義82
5.4.1　基于標記變遷系統(tǒng)的操作語義82
5.4.2　面向時間自動機的轉(zhuǎn)換語義89
5.5　實例94
5.6　結(jié)論96
參考文獻97
第6章　個性化定制智能生產(chǎn)線的設(shè)計工具99
6.1　引言99
6.1.1　智能生產(chǎn)線的模型驅(qū)動設(shè)計99
6.1.2　智能生產(chǎn)線組件的信息集成101
6.1.3　智能生產(chǎn)線的設(shè)計工具鏈102
6.2　智能生產(chǎn)線的模型驅(qū)動設(shè)計方法102
6.2.1　模型驅(qū)動設(shè)計流程103
6.2.2　模型集成架構(gòu)設(shè)計105
6.2.3　模型構(gòu)建與轉(zhuǎn)換106
6.3　智能生產(chǎn)線的模型驅(qū)動工具鏈的設(shè)計與實現(xiàn)108
6.3.1　工具集成平臺的選用108
6.3.2　模型驅(qū)動工具鏈的定義109
6.3.3　模型驅(qū)動工具鏈的實現(xiàn)110
6.4　智能生產(chǎn)線的模型驅(qū)動工具鏈集成平臺116
6.4.1　模型構(gòu)建117
6.4.2　規(guī)劃調(diào)度118
6.4.3　模型驗證121
6.4.4　虛擬調(diào)試124
6.5　結(jié)論126
參考文獻126
第7章　即插即生產(chǎn)信息物理融合框架及智能適配器129
7.1　引言129
7.2　即插即生產(chǎn)信息物理融合框架131
7.2.1　異構(gòu)組件的集成方式131
7.2.2　基于中間件的信息物理融合運行框架132
7.2.3　基于服務的中間件與組件交互過程133
7.3　資源適配器134
7.3.1　資源適配器運行機制134
7.3.2　資源適配器實現(xiàn)方案136
7.4　產(chǎn)品適配器142
7.4.1　產(chǎn)品適配器運行機制142
7.4.2　產(chǎn)品適配器實現(xiàn)方案144
7.5　軟件適配器149
7.5.1　軟件組件AML建模149
7.5.2　軟件適配器運行機制152
7.5.3　軟件適配器實現(xiàn)方案153
7.6　結(jié)論155
參考文獻155
第8章　個性化定制智能生產(chǎn)線的資源重構(gòu)與生產(chǎn)調(diào)度158
8.1　引言158
8.1.1　可重構(gòu)制造系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀159
8.1.2　資源重構(gòu)方法的研究現(xiàn)狀160
8.1.3　生產(chǎn)調(diào)度優(yōu)化方法的研究現(xiàn)狀160
8.2　資源重構(gòu)與生產(chǎn)調(diào)度的二元閉環(huán)結(jié)構(gòu)161
8.2.1　資源重構(gòu)與生產(chǎn)調(diào)度的關(guān)系分析161
8.2.2　可重構(gòu)生產(chǎn)線的“對象–過程”建模 163
8.3　本體知識驅(qū)動的資源重構(gòu)機制168
8.3.1　資源重構(gòu)概念的本體模型168
8.3.2　基于本體映射的多層級匹配方法173
8.3.3　語義推理規(guī)則與語義查詢語句177
8.4　基于強化學習的自適應生產(chǎn)調(diào)度方法182
8.4.1　生產(chǎn)調(diào)度的 SMDP 建模182
8.4.2　基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)近似的模型求解方法190
8.5　實例192
8.5.1　資源重構(gòu)觸發(fā)實例192
8.5.2　生產(chǎn)調(diào)度實例194
8.6　結(jié)論198
參考文獻198
第9章　設(shè)備控制系統(tǒng)的動態(tài)重構(gòu)205
9.1　引言205
9.2　運動控制系統(tǒng)建模語言的元模型概念207
9.2.1　基于MetaGME工具的元模型概念207
9.2.2　設(shè)備控制系統(tǒng)組件的元模型概念208
9.3　設(shè)備控制系統(tǒng)實時可重構(gòu)運動內(nèi)核運行環(huán)境的設(shè)計211
9.3.1　控制系統(tǒng)的可重構(gòu)性實現(xiàn)方案211
9.3.2　組件化的內(nèi)核運行與任務調(diào)度框架設(shè)計214
9.3.3　基于 IEC 61499標準管理命令的動態(tài)重構(gòu)模塊218
9.4　實例222
9.5　結(jié)論227
參考文獻228
第10章　智能生產(chǎn)線的運行管控實施技術(shù)230
10.1　引言230
10.2　智能生產(chǎn)線的運行管控基本架