摘要：隨著智能制造的升級，如何規(guī)劃制造資源的配送，實現(xiàn)智能資源配置成為了“智能車間”建設(shè)的重要突破口以及研究難點。因此本文基于信息物理融合技術(shù)對智能車間的制造資源配置系統(tǒng)在信息空間的映射與重構(gòu)技術(shù)路線進行了詳細闡述，梳理如何構(gòu)建智能車間制造資源配置系統(tǒng)的物理和虛擬空間關(guān)聯(lián)的信息物理融合模型。

　　關(guān)鍵詞： 制造資源配置系統(tǒng);信息物理系統(tǒng);映射與重構(gòu)

　　1 引言

　　目前，隨著網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的高速發(fā)展，進一步促進了制造業(yè)向智能化、多元化、定制化方向的快速升級轉(zhuǎn)型。在工業(yè)4.0、中國制造2025的倡導(dǎo)下，越來越多的制造型企業(yè)以“智能車間”為目標進行轉(zhuǎn)型，在智能制造升級的過程中，制造資源配置系統(tǒng)的規(guī)劃至關(guān)重要[1]。如何規(guī)劃制造資源的配送，實現(xiàn)智能資源配置成為了“智能車間”建設(shè)的重要突破口以及研究難點。

　　智能車間具有顯著的動態(tài)不確定性等特點，考慮到智能車間的高復(fù)雜性等因素，因此對車間制造資源配置的實時性、準確性有較高的要求。然而傳統(tǒng)的制造資源配置系統(tǒng)建模很難從根本上解決高實時性、強離散性的制造系統(tǒng)的問題。

　　2.智能車間制造資源配置系統(tǒng)建模技術(shù)

　　隨著智能制造的發(fā)展，企業(yè)在實際生產(chǎn)中采用了大量的信息化技術(shù)，進而引起了大量學(xué)者針對制造資源配置系統(tǒng)中的信息化進行研究。趙子義等[2]基于智能制造環(huán)境下，從智能物料配送系統(tǒng)的特征、典型智能物料配送系統(tǒng)、物料管理體系構(gòu)架等方面進行了分析與研究。白晨[3]以汽車總裝為研究對象，綜合考慮物料配送與庫存間的聯(lián)合需求，提出了基于拉式生產(chǎn)的物料配送方案。韋香情[4]通過研究發(fā)動機制造企業(yè)實際生產(chǎn)中的問題，在建立物料搬運模型時綜合考慮了生產(chǎn)排程、時間以及數(shù)量維度的影響，并對作業(yè)計劃拆分邏輯做了詳細研究。劉長石等[5]在配送路徑問題中考慮了速度、載重等因素的影響，構(gòu)建了相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型。楊智飛等[6]研究了智能車間多AGV系統(tǒng)多目標調(diào)度優(yōu)化問題，并提出了一種自適應(yīng)多目標遺傳差分的進化算法。蔣捷峰等[7]提出了一種物理設(shè)備對象元模型到面向?qū)ο蠼５姆椒ǎ淖兞酥圃鞓I(yè)智能化升級的約束限制。

　　然而目前針對智能車間制造資源配置系統(tǒng)的建模往往停留在先將物理系統(tǒng)抽象成為模型，用于指導(dǎo)物理系統(tǒng)，而模型與物理系統(tǒng)是相對分開的，缺乏描述物理模型與信息模型集成及交互的機制，難以從根本上解決高實時性、強離散性的制造資源配置的問題。

　　3. 制造資源配置系統(tǒng)在信息空間映射過程

　　制造資源配置系統(tǒng)作為智能車間核心組成部分，其包含了物流單元、倉儲單元、緩沖單元、生產(chǎn)物料、容器、測試單元、典型工具工裝等物理單元;包含了產(chǎn)品信息、工藝信息、銷售訂單、生產(chǎn)訂單、供應(yīng)鏈信息、物料信息等信息單元以及控制要素主要包括了對各類物理單元和信息單元的控制指令;人員指與產(chǎn)品生產(chǎn)過程有關(guān)的操作工人、物料轉(zhuǎn)運、維修人員、工藝員、設(shè)計員等;通訊單元指的是其他各單元內(nèi)部以及各單元之間的信息通訊。、

　　信息物理融合與數(shù)字孿生技術(shù)的出現(xiàn)為制造資源配置系統(tǒng)信息物理融合提供了全新的視角和建模世界觀，但是眾多學(xué)者分別從概念模型與應(yīng)用模型理論方面進行研究，缺少對智能車間的制造資源配置系統(tǒng)的信息物理融合技術(shù)路線的描述。因此，本文對智能車間的制造資源配置系統(tǒng)映射與重構(gòu)技術(shù)路線進行詳細闡述，梳理如何構(gòu)建智能車間制造資源配置系統(tǒng)的物理和虛擬空間關(guān)聯(lián)的信息物理融合模型。

　　如圖1所示，首先對智能車間中的典型制造資源配置系統(tǒng)進行調(diào)研與分析，辨識出其組成要素、物理結(jié)構(gòu)特征、邏輯關(guān)聯(lián)特征以及運行機制等關(guān)鍵要素，并對其提煉其共性特征，然后對系統(tǒng)關(guān)鍵要素進行抽象、分類以及統(tǒng)一形式化定義和圖形化表達，以此構(gòu)建智能車間制造資源配置系統(tǒng)的數(shù)據(jù)化與圖形化建模體系，然后基于配置邏輯和知識構(gòu)建出制造資源配置系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、行為和通訊等數(shù)字孿生模型，實現(xiàn)物理空間中的制造資源配置系統(tǒng)及其配送活動在信息空間中的虛擬重構(gòu)和真實表達，最終實現(xiàn)制造配置系統(tǒng)的異構(gòu)物理本體在信息空間的統(tǒng)一映射，形成制造資源配置系統(tǒng)數(shù)字融合模型。通過提取各元素、構(gòu)件及其連接方式的配置規(guī)則與組合知識，實現(xiàn)各類制造資源配置物理系統(tǒng)在信息空間的快速虛擬重構(gòu)。

　　結(jié)論

　　在工業(yè)4.0、中國制造2025的倡導(dǎo)下，越來越多的制造型企業(yè)以“智能車間”為目標進行轉(zhuǎn)型，在智能制造升級的過程中，制造資源配置系統(tǒng)的規(guī)劃至關(guān)重要。基于此，本文對制造資源配置系統(tǒng)在信息空間的映射和構(gòu)建過程進行詳細的描述，為智能車間實施提供了有利的過程指導(dǎo)。

　　參考文獻：

　　[1]譚建榮， 劉振宇. 智能制造： 關(guān)鍵技術(shù)與企業(yè)應(yīng)用[M]. 北京： 機械工業(yè)出版社， 2017.

　　[2]趙子義， 王硯良， 周曌等. 淺談智能物料配送[J]. 內(nèi)燃機與配件， 2019(06)： 171-172.

　　[3]白晨. 基于MES的汽車總裝生產(chǎn)線的管理系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[D]. 北京工業(yè)大學(xué)， 2017.

　　[4]韋香情. 面向時間與數(shù)量維度的物料上線邏輯研究與車間配送管理系統(tǒng)設(shè)計[D]. 廣西大學(xué)， 2017.

　　[5]劉長石， 申立智， 盛虎宜等. 考慮交通擁堵規(guī)避的低碳時變車輛路徑問題研究[J]. 控制與決策， 2020， 35(10)： 2486-2496.

　　[6]楊智飛， 蘇春， 胡祥濤等. 面向智能生產(chǎn)車間的多AGV系統(tǒng)多目標調(diào)度優(yōu)化[J]. 東南大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)， 2019， 49(6)： 1033-1040.

　　[7]蔣捷峰， 胡瑞飛， 殷鳴等. 智能制造數(shù)字化車間信息模型[J]. 兵工自動化， 2019， 38(6)： 70-74.

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