【摘要】：隨著工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展,生產(chǎn)車間的數(shù)字化建設(shè)效果明顯,各種制造資源的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集變得更為方便,如何合理利用這些數(shù)據(jù)成為當(dāng)前智能制造研究的熱點(diǎn)之一。傳統(tǒng)的車間監(jiān)控系統(tǒng)缺乏對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化、分析與處理的手段,缺乏對(duì)生產(chǎn)狀態(tài)有效的監(jiān)控和預(yù)警。這些問(wèn)題導(dǎo)致車間管理層與現(xiàn)場(chǎng)層信息交互不及時(shí)、不準(zhǔn)確,無(wú)法滿足當(dāng)前的使用需求。本文針對(duì)這些問(wèn)題,基于虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)技術(shù)與信息通信技術(shù)(ICT)技術(shù),研發(fā)車間現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集與管理、人機(jī)交互式三維/二維集成可視化、生產(chǎn)狀態(tài)智能監(jiān)測(cè)等功能模塊,通過(guò)與數(shù)字化車間的其它信息系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)集成,構(gòu)建生產(chǎn)車間智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。通過(guò)實(shí)際案例證明,生產(chǎn)車間智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)動(dòng)態(tài)地反應(yīng)車間狀況,能夠?yàn)樯a(chǎn)決策提供一定的參考,有助于車間的信息化管理與生產(chǎn)效率的提高。主要研究工作如下:(1)車間數(shù)據(jù)采集與管理。在分析生產(chǎn)車間需求的基礎(chǔ)上,提出了車間監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)模型,設(shè)計(jì)了車間物聯(lián)網(wǎng)的總體框架;提出了實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的描述與存儲(chǔ)機(jī)制,支持車間現(xiàn)場(chǎng)多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的管理。(2)基于虛擬現(xiàn)實(shí)的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)。通過(guò)虛擬物理建模,采用批處理(Batching)、多細(xì)節(jié)層次(LOD)等技術(shù)進(jìn)行三維虛擬車間場(chǎng)景的構(gòu)建與優(yōu)化;研究了三維模型數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)機(jī)制,設(shè)計(jì)設(shè)備仿真交互屬性及數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)算法,通過(guò)Unity3D引擎平臺(tái)進(jìn)行實(shí)時(shí)可視化渲染。(3)研究生產(chǎn)車間狀態(tài)的智能監(jiān)測(cè)與預(yù)警。采用統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制(SPC)技術(shù)對(duì)設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控和預(yù)測(cè),建立生產(chǎn)車間狀態(tài)信息的實(shí)時(shí)顯示機(jī)制,研究設(shè)備效能監(jiān)測(cè)。(4)集成上述研究成果,設(shè)計(jì)并開發(fā)了生產(chǎn)車間智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng),對(duì)系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境、總體框架、功能結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)集成進(jìn)行了分析,并通過(guò)實(shí)際案例驗(yàn)證了系統(tǒng)滿足數(shù)字化車間監(jiān)控的需求。
【圖文】：

有別于普通物聯(lián)網(wǎng)的三層結(jié)構(gòu)，，在綜合分析生產(chǎn)車間需求的基礎(chǔ)上，逡逑本文提出了車間物聯(lián)網(wǎng)的總體框架。該框架采用了一種自下而上的多層次分層體逡逑系架構(gòu)，如圖２．１所示。逡逑車間物聯(lián)網(wǎng)的總體框架是根據(jù)生產(chǎn)車間現(xiàn)場(chǎng)的真實(shí)環(huán)境來(lái)制定的，層層遞進(jìn)。逡逑首先，根據(jù)車間的具體情況確定需求目標(biāo)即需求目標(biāo)層；之后，感知采集層從需逡逑求目標(biāo)層通過(guò)合適的方式獲取所需信息，并將信息傳遞到數(shù)據(jù)傳輸層，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)逡逑傳輸層的統(tǒng)一處理后傳遞給應(yīng)用管理層；最后，應(yīng)用管理層根據(jù)系統(tǒng)各個(gè)功能模逡逑塊的需求進(jìn)行不同的處理，進(jìn)而對(duì)需求目標(biāo)層進(jìn)行反饋，整個(gè)形成一個(gè)信息閉環(huán)。逡逑各層具體內(nèi)容如下：逡逑（１）需求目標(biāo)層逡逑需求目標(biāo)層即需要接入車間物聯(lián)網(wǎng)中的對(duì)象，因?yàn)椴煌膶?duì)象其所適用的接逡逑入方式是不一樣的，所以在構(gòu)建車間物聯(lián)網(wǎng)之前，首先需要進(jìn)行確定。一般來(lái)說(shuō)，逡逑生產(chǎn)車間智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)對(duì)象可以分為車間現(xiàn)場(chǎng)的“人”、“機(jī)”、“料”、逡逑“法”、“環(huán)”這五大制造要素。逡逑８逡逑

圖２．２生產(chǎn)車間數(shù)據(jù)模型逡逑Ｆｉｇ邋２．２邋Ｄａｔａ邋ｍｏｄｅｌ邋ｏｆ邋ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ邋ｓｈｏｐ逡逑２．５實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)逡逑２．邋５．邋１簡(jiǎn)介逡逑生產(chǎn)車間的智能監(jiān)測(cè)對(duì)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)存儲(chǔ)與傳輸有著很高的要求，傳統(tǒng)的關(guān)系逡逑型數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)己經(jīng)難以滿足，有必要找到能滿足需求的解決方案�；诖耍疚腻义蠈�(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)進(jìn)行了研究。逡逑實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)（Ｒｅａｌ邋Ｔｉｍｅ邋ＤａｔａＢａｓｅ邋Ｓｙｓｔｅｍ，ＲＴＤＢＳ）是數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)發(fā)展的逡逑一個(gè)分支，是傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與實(shí)時(shí)系統(tǒng)相結(jié)合的產(chǎn)物，適用于處理不斷更新、逡逑快速變化的數(shù)據(jù)及具有時(shí)間限制的事務(wù)處理ｔ３２＿３化目前在國(guó)內(nèi)比較流行的國(guó)外實(shí)逡逑時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品有Ｗｏｎｄｅｒｗａｒｅ公司的ＩｎＳＱＬ邋（Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ邋ＳＱＬ）邋Ｐ５】、ＯＳＩｓｏｆｔ公司的逡逑ＰＩ邋（Ｐｌａｎｔ邋Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）邋［３６］、ＡｓｐｅｎＴｅｃｈ邋公司的邋ＩＰ２１邋（ＩｎｆｏＰ邋ｌｕｓ邋．邋２１）邋［３７］。逡逑１２逡逑
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TP391.44;TN929.5;TB497

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2673676