面向生产过程的智能车间数字孪生建模及应用

数字孪生技术具有虚实融合的特性,智能车间数字孪生可以使生产过程透明化,利用实时数据可以有效指导车间生产。为实现基于数字孪生的生产过程可视化管控,提出了面向生产过程的智能车间数字孪生建模及应用。首先,建立了智能车间数字孪生系统体系架构。然后对系统实现的3项关键技术——基于点云拟合的三维几何模型构建方法、面向数据交互的对象链接与嵌入的过程控制统一架构（Object linking and embedding for process control unified architecture,OPC UA）信息建模方法、以及多源异构数据集成及虚实映射数据快速匹配方法进行了详细阐述;最后,对某发动机制造车间进行了数字孪生的实现,验证了所提方法的正确性和有效性。     

数字孪生技术在航天制造领域中的应用

数字孪生是连接现实世界与虚拟世界的数字纽带。作为一种前沿技术,数字孪生技术通过与大数据、物联网、人工智能技术的结合,能够实时、动态地反映真实物体运动状态。目前传统航天制造中存在着动态响应能力不足、部门间信息整合能力差、地面伴飞系统建造成本高等问题。本文探讨数字孪生技术在航天制造领域下的应用集成方案,旨在为传统航天制造业改进提供思路。首先介绍数字孪生技术提出的背景及其概念,其次论述数字孪生相关技术,随后探讨了数字孪生在航天制造车间管控、控制系统智慧仿真、航天器数字伴飞等场景下的应用模式,最后总结数字孪生技术在航天应用中的一些挑战。     

基于数字孪生的航班链延误动态预测模型

针对复杂多变的航班运行环境，提出一种基于数字孪生的航班链延误动态预测模型，以改善传统预测方法的精度及自适应性。模型基于数字孪生航班链系统构建，采用滑动窗口下的多通道特征建模完成单元级航班延误预测，并提出一种混合优化策略进行模型参数的动态优化，最后通过孪生数据驱动的链式分析方法实现了全航班链的延误分析与修正。采用国内航班数据进行实验，得到在各个窗口下的航班延误平均绝对误差（Mean absolute error, MAE）为11.79 min，低于其他基线模型和静态模型；且引入孪生数据驱动分析和修正后，紧随其后的航班预测误差比此前进一步降低了6.44%。结果表明，模型有利于数字孪生航班链系统实现虚实交互，并具有优良的预测精度和自适应性。     

基于多智能体航空公司航班恢复协同决策方法

航空公司进行航班延误恢复时，各种资源之间会通过航班计划产生间接关联，此时各决策单元若独立地考虑本领域内的资源恢复问题，将难以保证恢复方案的整体可行性和全局优化性。为探究航空公司航班恢复过程中各决策部门的决策模型及其协同关系，本文提出了基于多智能体技术的航班恢复协同决策仿真方法。首先，基于航空公司实际组织架构构建了航班恢复多智能体决策系统框架；其次，对部门间协同决策的动态过程进行了分析，将延误恢复的全过程分为了预恢复、可行解协商、均衡解协商3个阶段，构建了三阶段协同决策机制；最后，根据不同资源的恢复特性建立各决策部门的核心决策模型与部门间自动协商模型，并基于多智能体系统进行仿真。仿真结果显示，基于多智能体的协同决策方法能够在3.8 s的极短时间内针对1天中包含3架飞机和12个航班的航班计划做出完整的延误恢复方案，并且能够在保障航空公司整体效益的情况下一定程度地平衡各决策主体的自身利益。     

一种面向对象的Petri网

柔性制造系统属于离散事件动态系统，具有实时、并发、异步等特性，由于Ｐｅｔｒｉ网模型的图形表述和数学描述，使它既可以采用数学分析，又可以通过图形形象地表述出离散动态系统，故广泛应用于制造过程动态行为建模与分析。而面向对象建模与设计是一种围绕真实世界的概念来组织模型的全新的思考问题方式，面向对象的模型能帮助对问题的理解，有助于同领域专家通讯交流。本文在Ｐｅｔｒｉ网基础上，引入面向对象技术，提出了一种面向对象Ｐｅｔｒｉ网（ＯＰＮ）模型，并以企业中的一项生产活动——二次电源生产过程为实例，建立了描述这一活动系统的完整的ＯＰＮ模型，真实地反映了系统的动态特性，从而为制造过程建模和分析提供了一个更为有效的工具     

基于MAS的空天飞行器自主控制系统设计

研究并设计了空天飞行器自主式控制系统的体系结构。该体系结构采用多智能体技术设计,结构中的每个主体都具有一定的自主性,可以实现相应的功能,并能通过协作完成给定的飞行任务。通过对整个系统工作原理和各个主体具体功能的分析得出,该分布式体系结构大大提高了系统的自主性及系统对复杂问题的解决能力,可以满足空天飞行器实现自主飞行的要求。同时通过与RA(R em ote agen t arch itecture)系统的比较还发现该系统具有更高的智能,更好的鲁棒性、移植性和扩展性。最后,本文在详细介绍了一种多智能体系统(M A S)设计软件和运行平台(分布式环境为中心的主体框架)的基础上研究了该自主控制系统的实现。     

基于参数化建模的凸轮动态优化方法

为解决传统凸轮型线优化设计过程中的动力学模型简单、几何精度低以及设计流程自动化程度低的问题,利用MSC.ADAMS平台的参数化建模技术,对设计流程重新进行组织和安排,提出"面向参数化样机的凸轮动态优化方法"的解决方案.本文建立了配气机构的参数化样机,对凸轮型线进行了动态优化设计.优化在考虑零件柔性的同时,提高了几何精度以及设计流程的自动化程度.     

基于仿真优化的网络化制造资源规划技术

网络化制造中的核心问题是如何根据制造任务的特点合理优化地配置网络上的制造资源.本文提出了基于仿真优化方法的网络化制造资源规划技术,该技术通过构建基于工艺特征的制造资源模型,以及设计基于遗传算法的仿真优化等机制解决网络化制造资源的规划问题.最后给出了基于该技术的原型系统.验证实例表明,该方法具有求解效率高和解的质量好等优点.     

智能辊压成形装备（系统）及其应用案例分析

辊压成形是一种通过顺序排布的成形模具渐近横向弯曲金属带材和板材的塑性加工工艺。由于其低成本、高效率、柔性化的特点,已成为中国新能源、航空航天、轨道交通等多个领域实现轻量化、节能、减排和安全性提升的重要技术之一。但是,该工艺的工序复杂性和离散性、材料厚向性能的不均匀性、设备信息化和柔性化自动化的低水平等问题,导致了它类似于“黑匣子”,使得产品质量难以预测,调试生产高度依赖人工经验,可成形截面受限,成品率不稳定。为此,本文提出了一种数据驱动的智能辊压成形装备（系统）,并介绍了该装备（系统）的技术架构和特点。通过搭建基于人工智能的数据架构,该系统将传统辊压成形中的离散数据进行采集、筛选、集成、储存和分析。同时融合数字孪生、人工智能、轮廓检测技术和多智能体协同控制等来构建可以替代人工经验的自纠偏的生产模式。针对新能源汽车行业,本文给出了利用该系统解决的一个辊压成形的动力电池包结构件的回弹控制案例,并对该系统的发展给出了建议和展望。     

国外智能制造标准化发展对中国航天的启示

国际标准化组织以及德国、美国等工业强国的智能制造标准化工作已取得大量成果和经验，其标准体系、标准制定重点领域、标准化工作模式等方面的实践为中国航天的智能制造标准化工作提供了有益参考经验。我国航天行业应大力开展航天智能制造标准体系建设，积极转化适用的国外智能制造标准，探索智能制造标准验证模式，以数字化标准作为智能制造标准的突破口，开发标准数字化应用平台及工具。     

面向协同的空管运行仿真关键技术研究

我国航空事业的快速发展对提升空管运行效能提出了更高的要求。本文从构建空管运行环境仿真平台入手,分析了空管运行仿真需求和仿真评估中的关键技术,描述了空管运行体系评估平台和半实物仿真平台的系统组成,给出了空管运行仿真的研究流程,为优化现有空管系统的体系结构和配置,提高系统的运行管理水平,探索未来运行机制,并指导后续空管系统的规划和设计,提供仿真运行环境和评估手段。     

连续生产模式车间管理控制器的研究

根据我国汽车，家电，电子行业特点，提出了一种连续生产模式，它既满足了大批量生产的高效率，又具有单件生产的灵活性，是MRPII（Manufacturing resource planⅡ）与JIT（Just in time)思想结合的产物，以生产计划为主线，确定了集成环境下连续生产管理系统的体系结构，设计出连续生产车间管理控制器的体系结构及功能框架，结合连续生产模式的特点，针对MRPII的“推式”控制与JIT的“拉式”控制在生产线控制策略上结合的可行性进行研究，设计出生产线Push/Pull控制策略的处理流程及在连续生产车间管理控制器中Push/Pull控制的实现方法，本文为连续式生产模式企业车间管理与控制提供了一个参考模式。     

动态体显示技术中的体素化过程研究

目前，图像显示技术已经不局限于平面显示，一种全新的真三维立体显示技术正在迅速发展，并逐步走向应用。该技术是完全基于体素的显示方法，使得观察自由地、不需要辅助设备地获得真三维的图像效果。本重点介绍了该显示技术中的基于动态体技术的基本形式，讨论了该技术中所采用的体素化过程。另外，通过采用平面直线运动模型，重点分析了该模型中的体数据转换矩阵的计算。转换后的图象数据是基于激光柬的偏转数据。在该数据基础上，还分析了体素的重新排序和优化过程。     

基于多Agent的智能远程教学系统研究

智能代理是近年来在远程教育研究中出现的新兴思想和技术，它能充分体现“以学习者为中心”的教学思想。本文介绍了智能代理技术的含义以及远程教学中智能代理的作用，在此基础上提出了一个基于智能代理技术的远程教学平台。     

基于OPC技术和Windows DNA-M结构的制造信息监视技术研究

针对传统的制造信息监视系统中底层通信接口的不一致性，并基于Web应用的组件化需求，提出了基于OPC技术和Windows DNA—M结构的制造信息监视技术。首先论述了Windows DNA—M的体系结构和特性，探讨了OPC和XML在系统集成框架中的应用．枸建了基于OPc和xML技术的Windows DNA—M结构，详细描述了自行开发的基于OPC技术和Windows DNA—M体系的多层分布式制造信息监视系统实现的关键技术，最后通过该技术在某制造企业DNC系统设备状态信息监视中的成功应用，验证了基于OPC技术和Windows DNA—M结构的制造信息监视系统具有良好的柔性。     

电火花成型机数控系统的研究

通过研究开放式数控系统的体系结构，结合开放式的运动控制器，开发了基于PC的四轴联动电火花数控系统，本研究通过采用神经模糊控制智能技术，并结合数据库，依据放电间隙状况对电火花成型加工过程进行实时控制，保证加工过程处于优化状态，文中还详细研究了高精度双闭环控制以实现工件的高精度加工。     

分布式同步协同CAD/CAM系统的Web模型及实现

分布式协同设计与制造被认为是网络环境下数字化设计与制造的一个重要发展方向。本文从系统实施模式、体系结构和功能模块等方面讨论了构建分布式同步协同CAD／CAM系统的基本理论和方法，对涉及的会话通讯与数据传输、并发控制与一致性维护、远程环境下的协同感知及负载均衡等关键技术进行了研究。在现有超人2000系统的基础上实现了一跨平台协同CAD／CAM原型系统C—Superman的开发，并在广域网中进行了测试，响应速度快，运行良好，为面向21世纪的新一代制造技术的实现提供了新型的设计工具。     

基于LabVIEW平台的数字抽取滤波器的设计与应用

介绍了基于LabVIEW平台的数字抽取滤波器的设计。该方法是对高采样率的数据进行低通数字滤波，然后对结果用1／K倍重新采样，将数字信号频带压缩K倍，从而实现动态测试较大的动态范围要求和划分频带要求，数字抽取滤波器的设计包含调制，数字滤波和抽取三方面，LabVIEW是一种基于图形编程语言（G语言）的开发环境，采用交互界面设计，模块化编程，该滤波器也是作者正在研制的动态测试分析虚拟仪器的一个重要组成部分。本文给出了在LabVIEW平台上所进行数字抽取滤波器的设计原理，仿真结果和在动态数字信号分析中的应用。     

分布式防火墙原理及其技术研究

本文针对传统防火墙的体系结构及其缺陷,提出了分布式防火墙的基本原理,并对其工作流程、体系结构、相关特征进行了分析和研究,同时也对实现技术和未来应做的工作进行了探讨.     

面向多用户环境的弹性云缓存系统研究与实现

由于在改善网络带宽性能、缓解堵塞、提升用户体验等方面的优势,缓存技术在网络应用中被广泛使用,然而当前越来越多的网络应用迁移至云平台,原来针对单一业务和主机环境的缓存管理机制在面对云计算下多用户、多业务混杂环境时暴露出诸如不具备多业务类型的普适性、管理策略与云平台的资源配置脱节、未考虑多用户环境下缓存数据的复杂性、重复性等不足,最终影响缓存效果和资源利用效率,因此研究一种面向多用户环境的弹性云缓存系统,首先分析多用户、多业务的云环境对缓存管理的需求特点,提出基于双层映射的缓存存取模型,然后设计缓存系统框架与功能模块,并研究相应的逻辑、物理资源的配置算法及其他功能的实现方案,最后在校园网环境下实现缓存系统并对其进行验证,分析结果表明本文提出的缓存系统能够有效满足用户需求同时提高资源利用率。