汽车弹簧生产制造过程信息物理融合系统研究

【摘要】随着汽车工业的迅速发展,汽车弹簧生产制造业迎来了良好的发展势头,生产规模不断扩大,生产者除了关注生产现场控制系统的运行性能,还对信息管理、远程控制、分布式广泛感知以及资源合理调度等有了越来越强烈的要求。汽车弹簧种类和工序繁多,为资源型、高能耗性产品,对多批量分布式区域的大规模生产过程,目前已有的制造系统难以进行广泛的感知和实时的生产信息获取,同时管理层的信息也未能对现场控制进行直接的干预,使得信息管理与现场控制相对独立,对各类资源的调度效率低、效果差,导致生产结果与生产计划存在较大偏差。因此,本文针对汽车弹簧生产制造过程,提出面向汽车弹簧生产制造的信息物理融合系统(Cyber-PhysicalSystem,CPS),主要研究工作有：(1)分析汽车弹簧生产制造现状和需求,结合信息物理融合系统的功能特点,提出并设计了面向汽车弹簧生产制造的CPS体系结构；(2)对汽车弹簧生产制造的工艺流程中所产生的各类制造数据进行分类,并进行统一的表征；针对CPS中普遍存在的各类异构网络,提出基于网关接入的异构网络融合接入技术,并对嵌入式CPS网关进行系统设计；(3)设计一种基于指标分解的全流程自动化的生产制造管理模型,提出基于遗传算法的制造资源调度策略,并对CPS网络控制与调度进行协同设计；(4)在实物平台上对CPS网关进行测试,同时采用Matlab工具对网关负载均衡算法进行仿真验证以及结合实例对基于遗传算法的资源调度策略进行仿真。实验结果表明,CPS网关能融合接入多种现场总线网络、RFID网络和WSN等异构网络,并具备多网关负载均衡能力；基于遗传算法的资源调度策略能获得最优候选资源,实现生产质量、生产效率以及流程成本的多目标优化,满足实际生产制造综合指标要求。通过上述工作的研究,可以解决大批量多种类的汽车弹簧生产管理问题,将系统中的人、设备、原料等各类资源通过各类网络纳入管理、控制和调度范围,自动化管理从订单到现场生产控制的整个生产流程,优化制造资源能源配置,实现信息管理与现场控制的深度融合,这是制造业生产管理与现场控制模式的一次突破,其中的关键技术可迁移到智能家居、智能交通、精细农业等多领域应用,带来良好的经济效益。
【作者】陈锡剑；
【导师】程良伦；
【作者基本信息】广东工业大学，控制科学与工程，2014，硕士
【关键词】汽车弹簧生产制造；信息物理融合系统；异构网络融合；指标分解转化；制造资源调度；

【参考文献】
[1]李珊.胡尖山地区长7储层孔隙结构与微观渗流特征研究[D].西北大学,矿物学、岩石学、矿床学,2013,硕士.
[2]侯凌.西部山区高速公路重点路段设计安全性评价研究[D].长安大学,交通运输工程（专业学位）,2014,硕士.
[3]王辉.大连市固体废物现状分析及管理对策[D].大连海事大学,环境工程,2013,硕士.
[4]张四华.沙地环境车辆仿鸵足步行机构的研究[D].吉林大学,农业机械化工程,2013,硕士.
[5]吕应祥.绝对不变性与不变性到ε自适应控制系统[J].自动化学报,1964,04:191-201.
[6]丁晓霞.基于Kinect的沉浸式山水画设计及其审美体验研究[D].哈尔滨工业大学,设计学,2014,硕士.
[7]杨雪莲.基于射线跟踪的海洋表面无线信道建模研究[D].厦门大学,电子与通信工程,2014,硕士.
[8]曾义方.ATM技术的特点及应用[J].电信工程技术与标准化.1996(02)
[9]陈彪.聚乙烯亚胺接枝氧化石墨烯作为基因传递载体的研究[D].苏州大学,2011.
[10]唐晓玉.我国行政事业单位内部控制制度研究[D].财政部财政科学研究所,会计学,2013,博士.
[11]赵俊光,王主丁,张宗益,周昱甬,王骏海.基于节点补偿容量动态上限的配电网无功规划优化混合算法[J].电力系统自动化,2009,23:69-74.
[12]赵飞军.卫星通信转发式干扰系统中的非线性研究[D].西安电子科技大学,通信与信息系统,2012,硕士.
[13]王辉.锂电池与超级电容混合储能技术及其在风电中的应用研究[D].上海电力学院,电力系统及其自动化,2013,硕士.
[14]孙兴俊.慢性扁桃体炎中人β-防御素-3的表达及意义[D].兰州大学,病理学与病理生理学,2013,硕士.
[15]焦萍.新员工社会化策略研究[D].安徽大学,工商管理,2014,硕士.
[16]庞鹏飞.基于多特征的图像检索研究[D].西安建筑科技大学,信号与信息处理,2013,硕士.
[17]殷海燕.黑龙江北部浅成低温热液金矿岩浆岩及其与成矿关系[D].中国地质大学（北京）,地球化学,2014,硕士.
[18]徐圆圆.陕西省金融资源配置效率研究[D].西北大学,金融学,2014,硕士.
[19]荀晓鲲.当代青年农民工对中国制造业发展的影响因素探析[J].经济体制改革,2014,02:89-92.
[20]赵波.辛伐他汀促进慢性肾病大鼠骨折愈合的初步研究[D].苏州大学,骨外科学,2013,硕士.
[21]鲍小柯.综合物化探方法勘查隐伏花岗岩铀矿研究[D].成都理工大学,核能与核技术工程,2013,硕士.
[22]杨少兵,吴命利.基于模拟退火算法的牵引变电站谐波发射水平估算[J].电力系统自动化,2011,11:60-64.
[23]丁超.阳离子脂质体为载体的基因体内递送效果研究[D].大连医科大学,药理学,2012,硕士.
[24]王宏.新时期我国地方高校突发事件处置的现状及对策研究[D].云南师范大学,行政管理,2013,硕士.
[25]高晓凤.卒中病人住院费用的病例组合模型研究[D].重庆医科大学,卫生统计学,2004,硕士.
[26]张慧.基于消费视角下的我国收入差距对经济增长影响的实证研究[D].山东财经大学,数量经济学,2012,硕士.
[27]刘新明.油画创作中单色化语言的研究与实践[D].沈阳师范大学,美术,2013,硕士.
[28]李岩.企业总部建筑的个性化设计研究[D].北京建筑大学,建筑学,2013,硕士.
[29]张敏,唐艳茹,丁鹏,赵仑.直接甲醇燃料电池阳极催化剂进展中粒径和载体的作用[J].长春师范学院学报,2013,10:60-66.
[30]郑婷璐,戴志远,方旭波,陈小娥.石墨烯作为新型固相萃取填料结合UPLC-MS/MS测定黑鱼中13种磺胺类药残[J].食品工业科技,2015,04:71-75+78.
[31]贾孔昊.电子清纱器系统设计与开发[D].杭州电子科技大学,控制理论与控制工程,2013,硕士.
[32]汪起.基于Android平台的颜色搜索系统的设计与实现[D].华中科技大学,软件工程,2013,硕士.
[33]张曙.合资铁路货运营销战略的SWOT分析[J].中国铁路.2006(06)
[34]李剑涛.人脂肪来源间充质干细胞（hAD-MSC）联合重复经颅磁刺激（rTMS）治疗大鼠外伤性脑损伤（TBI）[D].北京协和医学院,临床医学,2014,博士.
[35]寇海江.汽车变速器齿轮传动系统非线性动力学特性研究[D].东北大学,一般力学与力学基础,2011,硕士.
[36]路广,张伯明,孙宏斌.数据仓库与数据挖掘技术在电力系统中的应用[J].电网技术,2001,08:54-57.
[37]曾小平,赵平,彭少麟,余作岳.5种木本豆科植物的光合特性研究[J].植物生态学报,1997,06:52-57.
[38]罗成虎.对云南省高校高水平运动员培养与管理模式的研究[D].云南师范大学,体育教育训练学,2012,硕士.
[39]马秋禾,肖蓉,赵金萍.基于数据挖掘和知识发现的矢量一体化全局模型[J].测绘学院学报,2005,02:112-115.
[40]李晨曦.恒大集团纳税风险管理研究[D].哈尔滨工业大学,会计学,2013,硕士.
[41]杨明,杨萍.垂直分布多决策表下基于条件信息熵的近似约简[J].控制与决策,2008,10:1103-1108.
[42]杨楠.大学生攻击行为与父母教养方式、个人防御方式及相关因素研究[D].山东大学,精神病与精神卫生学（专业学位）,2013,硕士.
[43]卓柳迎.构建诚信为本的现代企业文化[D].福建师范大学,社会学,2004,硕士.
[44]张小琴.基于价格的供应链财务风险传递性研究[D].东北大学,会计学,2010,硕士.
[45]王辉林.发动机振动传感器的设计研究[D].大连理工大学,2003,硕士.
[46]刘庆.多孔配位聚合物纳/微米材料的可控合成和吸附性能研究[D].南京大学,无机化学,2014,博士.
[47]王传启.高速铁路智能牵引变电站自动化关键技术研究[D].华中科技大学,2013.
[48]吴盛慰.沟通协调原理在房地产项目中的应用研究[D].浙江工业大学,项目管理,2012,硕士.
[49]王鹏.冷战后印度军购对地区安全影响研究[D].青岛大学,国际关系,2013,硕士.
[50]李有忠.应力对体硅和硅纳米线特性影响的第一性原理研究[D].苏州大学,微电子学与固体电子学,2013,硕士.