CPS环境下发动机装配单元全析建模及应用系统研究

摘要

经济全球化程度不断深入，企业间的交流在横向和纵向发展，新一代信息技术与制造业深度融合，信息物理系统(Cyber Physical System，CPS)的普及是大势所趋。它将构造一种新的智能生产模式，实现生产过程的数字化、网络化、智能化。CPS环境下的发动机装配单元是智能生产的基础，然而大量异构设备、不同的通讯协议和生产的动态性等给装配单元建模提出了挑战。
　　为建立CPS环境下发动机装配过程的动态感知、协同交互、全面可解析的智能装配单元模型，本文首先在对CPS的互联互通属性和组织架构的研究基础上，分析了CPS环境下的发动机装配单元硬件架构、信息流和关键技术。其次，以扩展的Petri网构建发动机装配单元的基本粒度功能模块模型;根据人、机、料、法、环等装配资源特点和装配需求，抽象出实体资源要素的静态和动态属性;结合基本功能模块模型，资源的虚拟模型和单元功能逻辑，完成具备内部自治、外部协同能力的全析装配单元(Unit of Cyber，UoC)建模。
　　再次，分析CPS环境下发动机装配过程的信息交互网络，以装配工作站为研究对象，将装配过程分解成若干类型的装配单元，根据单元交互需求制定CPS环境下发动机全析装配单元信息交互标准协议;然后，进行UOC内部和对外信息交互仿真，解析信息交互工作机制，验证交互标准协议的有效性、实用性。
　　最后，根据UOC工作机制和UOC信息交互标准，以发动装配单元为对象，研究CPS环境下实际发动机装配过程资源和网络配置、系统运行机制。开发了CPS环境下的基于各类全析装配单元模型的应用系统，完成发动机全析装配单元模型的动态感知、协同交互等全析特性验证。实例结果表明利用本文提出的UOC概念和交互标准协议，可以很好的实现对于CPS环境下发动机装配单元建模，而且模型具有全面的可解析性和较强稳定性。