[發(fā)明專利]基于超循環(huán)網(wǎng)絡(luò)的自組織三元智能制造控制系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202310285730.X
• 申請日: 2023-03-22
• 公開（公告）號: CN116009503B
• 公開（公告）日: 2023-06-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 甘中學(xué);馮浩然;孫廣集;喬利鋒;胡林強(qiáng);余文娟
• 申請（專利權(quán)）人: 智昌科技集團(tuán)股份有限公司
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418
• 代理公司: 北京謹(jǐn)誠君睿知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11538
• 代理人: 延慧;張希玲

本發(fā)明公開了基于超循環(huán)網(wǎng)絡(luò)的自組織三元智能制造控制系統(tǒng)，通過系統(tǒng)各層通過包括自復(fù)制網(wǎng)絡(luò)、互催化網(wǎng)絡(luò)和高層級互催化網(wǎng)絡(luò)的超循環(huán)網(wǎng)絡(luò)連接，提升信息上下貫穿效率，取代人工輔助決策方式，從而滿足大規(guī)模個性化定制的響應(yīng)速度；應(yīng)用超循環(huán)理論于智能制造控制系統(tǒng)之中，以智能單元和接口形成的三層自相似網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)縱向和橫向網(wǎng)絡(luò)打通，提升設(shè)備、產(chǎn)線和工廠方面協(xié)同效率，避免各環(huán)節(jié)資源的浪費(fèi)，將建立生產(chǎn)系統(tǒng)所需的個性化定制部分和軟件開發(fā)降到最低。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于智能控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及基于超循環(huán)網(wǎng)絡(luò)的自組織三元智能制造控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)

信息技術(shù)、人工智能技術(shù)與制造業(yè)的融合推動了制造模式變革，智能工廠形成了從智能裝備、制造執(zhí)行系統(tǒng)到ERP系統(tǒng)的層次化系統(tǒng)體系。隨著工廠自動化程度的提升和智能化裝備的普及，工廠以及產(chǎn)業(yè)鏈的操作要求也從最初的自動化、數(shù)字化不斷提高到系統(tǒng)化的智能化，隨著大規(guī)模個性化制造趨勢的不斷發(fā)展，生產(chǎn)模式呈現(xiàn)出個性化、網(wǎng)絡(luò)化、協(xié)同化、智能化的重要趨勢，既有的信息化智能化系統(tǒng)無法滿足生產(chǎn)模式升級的需求。

自組織智能工廠的概念源自于1994年提出的自組織制造系統(tǒng)，其提出時主要針對當(dāng)時制造工廠廣泛面對的生產(chǎn)計(jì)劃排程問題。在之后的發(fā)展中，關(guān)于SOMS系統(tǒng)功能的研究主要集中在生產(chǎn)計(jì)劃排程與路徑規(guī)劃問題，例如基于啟發(fā)式方法的生產(chǎn)計(jì)劃調(diào)度、處理緊急插單的動態(tài)排程系統(tǒng)、針對產(chǎn)線物流調(diào)度的路徑規(guī)劃方法等內(nèi)容。另外近年來，基于多主體協(xié)商、多智能體的方法也被應(yīng)用于SOMS之中，目的是使工廠具備較強(qiáng)的適應(yīng)性與魯棒性；

然而這些方法并未觸及自組織智能工廠所面臨的核心困境，例如自組織架構(gòu)的建模與控制架構(gòu)、個體之間的信息協(xié)同與溝通機(jī)制、異構(gòu)群體自適應(yīng)控制方法等。

現(xiàn)有智能/數(shù)字工廠技術(shù)，主要基于ERP、MES等信息化系統(tǒng)，相當(dāng)于從訂單開始自上而下去規(guī)劃/決策工廠中各個產(chǎn)線、產(chǎn)線、設(shè)備索要執(zhí)行的生產(chǎn)任務(wù)；另外配合如機(jī)器人運(yùn)動控制器、PLC邏輯控制、上位機(jī)控制等方法，在各個工序處、加工時進(jìn)行反饋控制；

然而，這樣的控制方法，實(shí)際上仍將各個設(shè)備/產(chǎn)線/工廠當(dāng)作分散的點(diǎn)來看待，導(dǎo)致生產(chǎn)過程中產(chǎn)生與收集了大量冗余數(shù)據(jù)，單個設(shè)備沒有獨(dú)立自主的智能，整條產(chǎn)線缺少前后工序間的協(xié)同，整個工廠的決策以人的智能為核心。

在上述的背景下，現(xiàn)有的智能制造控制系統(tǒng)還存在以下問題：

1、系統(tǒng)各層獨(dú)立，信息逐層衰減，上下貫穿效率極低，人工輔助決策方式難以滿足大規(guī)模個性化定制的響應(yīng)速度；

2、系統(tǒng)縱向建設(shè)，橫向關(guān)聯(lián)度差，導(dǎo)致從設(shè)備、產(chǎn)線、工廠方面協(xié)同效率低下，各環(huán)節(jié)資源浪費(fèi)嚴(yán)重，形成不了快速響應(yīng)的生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本申請?zhí)峁┗诔h(huán)網(wǎng)絡(luò)的自組織三元智能制造控制系統(tǒng)。

本申請?zhí)岢隽嘶诔h(huán)網(wǎng)絡(luò)的自組織三元智能制造控制系統(tǒng)，包括設(shè)備層、產(chǎn)線層和工廠層，所述設(shè)備層、產(chǎn)線層和工廠層自下而上形成三層網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，分別對應(yīng)為自復(fù)制網(wǎng)絡(luò)、互催化網(wǎng)絡(luò)和高層級互催化網(wǎng)絡(luò)；

所述自復(fù)制網(wǎng)絡(luò)形成所述互催化網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)，所述互催化網(wǎng)絡(luò)形成所述高層級互催化網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)，所述設(shè)備層通過所述自復(fù)制網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行自主智能控制，所述產(chǎn)線層通過互催化網(wǎng)絡(luò)對設(shè)備層進(jìn)行自組織控制，所述工廠層通過所述高層級互催化網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行自組織控制。

在一些實(shí)施例的一些可選的實(shí)現(xiàn)方式中，所述設(shè)備層包括執(zhí)行模塊、原始數(shù)據(jù)獲取模塊、催化信息生成模塊、優(yōu)化模塊和最佳工藝參數(shù)生成模塊；

所述執(zhí)行模塊，用于執(zhí)行生產(chǎn)加工任務(wù)；

所述原始數(shù)據(jù)獲取模塊，用于提取所述執(zhí)行模塊在執(zhí)行生產(chǎn)加工任務(wù)過程中留下的原始數(shù)據(jù)；

所述催化信息生成模塊，用于基于所述原始數(shù)據(jù)提取特征向量，并通過前饋和反饋處理進(jìn)行加工轉(zhuǎn)化，完成催化信息自復(fù)制；