面向智能终端结构件加工的数字孪生车间关键技术研究及应用

作     者：关辉 

作者单位：华中科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：朱海平

授予年度：2019年

学科分类：08[工学] 0802[工学-机械工程] 

主      题：智能车间 规划仿真 计划风险评估 实时数据驱动 神经进化 

摘      要：近年来,我国提出“中国制造2025战略,大力推动智能制造新模式探索,助力制造业升级转型。智能车间作为智能制造的应用落地,其“智能特征主要体现在科学规划与持续优化能力。本文以某智能终端结构件加工车间为对象,开展数字孪生车间关键技术研究及应用,为车间建设规划和生产执行提供决策支持。首先综合众多虚拟车间建设实践经验,面向智能终端结构件加工车间,给出数字孪生车间总体框架。构建数字孪生模型,数字化模拟车间中生产线、AGV物流、立体仓库运行及交互过程,通过对产能、资源利用率等关键性能指标综合定量分析,实现车间生产物流规划仿真验证和优化。其次,将数字孪生模型应用于生产计划可执行性分析。研究不确定系统生产计划风险评估模型,给出一种综合随机仿真、神经网络、遗传算法的混合智能算法,实现并行流水线车间生产计划的风险评估和优化。然后,研究实时数据驱动的仿真运行机制,以数字孪生模型为载体,通过集成物理车间数据采集与监控系统、制造执行系统数据,构建在线仿真模型,实现车间实时状态还原和透明管控。最后,综合考虑任务分配和全局路径规划问题,构建智能车间物流调度模型。在此基础上,面向简单物流网络,设计基于仿真和支持向量机的组合规则调度方法,面向复杂物流网络,提出基于神经进化的动态优先级方法,使得物流调度过程能适应于不同规模和状态的生产物流系统,并通过实例验证方法的有效性。