基于信息物理融合的个性化定制智能生产线

前言
第1章　绪论1
1.1　个性化定制是未来制造的趋势1
1.2　制造系统及其演变3
1.3　信息物理融合系统概念5
1.4　信息物理融合生产系统是个性化定制智能生产的关键7
参考文献9
第2章　个性化定制智能生产线的设计与运行架构12
2.1　引言12
2.2　个性化定制智能生产线的设计需求14
2.2.1　生产线的功能验证14
2.2.2　生产线的性能仿真14
2.2.3　生产线的虚拟调试15
2.3　个性化定制智能生产线的运行需求16
2.4　个性化定制智能生产线的设计与运行架构17
2.4.1　相关架构18
2.4.2　基于组件模型的个性化定制智能生产线的设计与运行架构19
2.5　个性化礼盒生产线原型平台实例20
2.5.1　UGBP的设计目标20
2.5.2　UGBP的硬件分布及网络构成21
2.5.3　UGBP的产品工艺路线28
2.6　结论30
参考文献30
第3章　个性化定制智能生产线的信息物理融合组件32
3.1　引言32
3.2　组件的设计方法33
3.2.1　组件的定义33
3.2.2　组件的多粒度、多视角建模方法35
3.2.3　组件的通用信息定义37
3.3　基于 AutomationML 的组件建模38
3.3.1　产品、资源、工艺组件的多粒度设计38
3.3.2　产品、资源、工艺组件的多视角建模42
3.4　结论51
参考文献51
第4章　个性化定制智能生产线形式化方法54
4.1　引言54
4.1.1　组件建模54
4.1.2　形式化验证55
4.2　智能生产线形式化建模架构56
4.3　智能生产线形式化建模57
4.3.1　基于EFPD智能生产线PPR组件定义58
4.3.2　工艺组件的形式化定义60
4.3.3　产品组件的形式化定义61
4.3.4　资源组件的形式化定义62
4.3.5　组件交互语义的形式化定义62
4.3.6　基于有色Petri网的形式化模型转换方法63
4.4　组件形式化建模与仿真实例65
4.4.1　组件的模型验证机制65
4.4.2　组件形式化建模实例67
4.4.3　形式化模型验证结果与仿真分析68
4.5　结论71
参考文献71
第5章　设备控制系统的形式化方法74
5.1　引言74
5.2　设备控制系统的形式化建模方法概述75
5.3　设备控制系统的形式化建模语言的语法定义77
5.3.1　语法定义77
5.3.2　基于IEC 61499标准的语法定义80
5.4　设备控制系统的形式化建模语言的语义定义82
5.4.1　基于标记变迁系统的操作语义82
5.4.2　面向时间自动机的转换语义89
5.5　实例94
5.6　结论96
参考文献97
第6章　个性化定制智能生产线的设计工具99
6.1　引言99
6.1.1　智能生产线的模型驱动设计99
6.1.2　智能生产线组件的信息集成101
6.1.3　智能生产线的设计工具链102
6.2　智能生产线的模型驱动设计方法102
6.2.1　模型驱动设计流程103
6.2.2　模型集成架构设计105
6.2.3　模型构建与转换106
6.3　智能生产线的模型驱动工具链的设计与实现108
6.3.1　工具集成平台的选用108
6.3.2　模型驱动工具链的定义109
6.3.3　模型驱动工具链的实现110
6.4　智能生产线的模型驱动工具链集成平台116
6.4.1　模型构建117
6.4.2　规划调度118
6.4.3　模型验证121
6.4.4　虚拟调试124
6.5　结论126
参考文献126
第7章　即插即生产信息物理融合框架及智能适配器129
7.1　引言129
7.2　即插即生产信息物理融合框架131
7.2.1　异构组件的集成方式131
7.2.2　基于中间件的信息物理融合运行框架132
7.2.3　基于服务的中间件与组件交互过程133
7.3　资源适配器134
7.3.1　资源适配器运行机制134
7.3.2　资源适配器实现方案136
7.4　产品适配器142
7.4.1　产品适配器运行机制142
7.4.2　产品适配器实现方案144
7.5　软件适配器149
7.5.1　软件组件AML建模149
7.5.2　软件适配器运行机制152
7.5.3　软件适配器实现方案153
7.6　结论155
参考文献155
第8章　个性化定制智能生产线的资源重构与生产调度158
8.1　引言158
8.1.1　可重构制造系统的研究现状159
8.1.2　资源重构方法的研究现状160
8.1.3　生产调度优化方法的研究现状160
8.2　资源重构与生产调度的二元闭环结构161
8.2.1　资源重构与生产调度的关系分析161
8.2.2　可重构生产线的“对象–过程”建模 163
8.3　本体知识驱动的资源重构机制168
8.3.1　资源重构概念的本体模型168
8.3.2　基于本体映射的多层级匹配方法173
8.3.3　语义推理规则与语义查询语句177
8.4　基于强化学习的自适应生产调度方法182
8.4.1　生产调度的 SMDP 建模182
8.4.2　基于卷积神经网络近似的模型求解方法190
8.5　实例192
8.5.1　资源重构触发实例192
8.5.2　生产调度实例194
8.6　结论198
参考文献198
第9章　设备控制系统的动态重构205
9.1　引言205
9.2　运动控制系统建模语言的元模型概念207
9.2.1　基于MetaGME工具的元模型概念207
9.2.2　设备控制系统组件的元模型概念208
9.3　设备控制系统实时可重构运动内核运行环境的设计211
9.3.1　控制系统的可重构性实现方案211
9.3.2　组件化的内核运行与任务调度框架设计214
9.3.3　基于 IEC 61499标准管理命令的动态重构模块218
9.4　实例222
9.5　结论227
参考文献228
第10章　智能生产线的运行管控实施技术230
10.1　引言230
10.2　智能生产线的运行管控基本架