基于超循环网络的自组织三元智能制造控制系统技术方案

本发明专利技术公开了基于超循环网络的自组织三元智能制造控制系统，通过系统各层通过包括自复制网络、互催化网络和高层级互催化网络的超循环网络连接，提升信息上下贯穿效率，取代人工辅助决策方式，从而满足大规模个性化定制的响应速度；应用超循环理论于智能制造控制系统之中，以智能单元和接口形成的三层自相似网络，系统纵向和横向网络打通，提升设备、产线和工厂方面协同效率，避免各环节资源的浪费，将建立生产系统所需的个性化定制部分和软件开发降到最低。发降到最低。发降到最低。

【技术实现步骤摘要】
基于超循环网络的自组织三元智能制造控制系统


[0001]本专利技术属于智能控制
，具体涉及基于超循环网络的自组织三元智能制造控制系统。

技术介绍

[0002]自德国工业 4.0、美国工业互联网和中国制造 2025 提出以来，整个制造业开始进入泛在感知和全面智能时代。信息技术、人工智能技术与制造业的融合推动了制造模式变革，智能工厂形成了从智能装备、制造执行系统到ERP系统的层次化系统体系。随着工厂自动化程度的提升和智能化装备的普及，工厂以及产业链的操作要求也从最初的自动化、数字化不断提高到系统化的智能化，随着大规模个性化制造趋势的不断发展，生产模式呈现出个性化、网络化、协同化、智能化的重要趋势，既有的信息化智能化系统无法满足生产模式升级的需求。
[0003]自组织智能工厂的概念源自于1994年提出的自组织制造系统，其提出时主要针对当时制造工厂广泛面对的生产计划排程问题。在之后的发展中，关于SOMS系统功能的研究主要集中在生产计划排程与路径规划问题，例如基于启发式方法的生产计划调度、处理紧急插单的动态排程系统、针对产线物流调度的路径规划方法等内容。另外近年来，基于多主体协商、多智能体的方法也被应用于SOMS之中，目的是使工厂具备较强的适应性与鲁棒性；然而这些方法并未触及自组织智能工厂所面临的核心困境，例如自组织架构的建模与控制架构、个体之间的信息协同与沟通机制、异构群体自适应控制方法等。
[0004]现有智能/数字工厂技术，主要基于ERP、MES等信息化系统，相当于从订单开始自上而下去规划/决策工厂中各个产线、产线、设备索要执行的生产任务；另外配合如机器人运动控制器、PLC逻辑控制、上位机控制等方法，在各个工序处、加工时进行反馈控制；然而，这样的控制方法，实际上仍将各个设备/产线/工厂当作分散的点来看待，导致生产过程中产生与收集了大量冗余数据，单个设备没有独立自主的智能，整条产线缺少前后工序间的协同，整个工厂的决策以人的智能为核心。
[0005]在上述的背景下，现有的智能制造控制系统还存在以下问题：1、系统各层独立，信息逐层衰减，上下贯穿效率极低，人工辅助决策方式难以满足大规模个性化定制的响应速度；2、系统纵向建设，横向关联度差，导致从设备、产线、工厂方面协同效率低下，各环节资源浪费严重，形成不了快速响应的生产网络。

技术实现思路

[0006]针对上述现有技术的不足，本申请提供基于超循环网络的自组织三元智能制造控制系统。
[0007]本申请提出了基于超循环网络的自组织三元智能制造控制系统，包括设备层、产线层和工厂层，所述设备层、产线层和工厂层自下而上形成三层网络的拓扑结构，分别对应
为自复制网络、互催化网络和高层级互催化网络；所述自复制网络形成所述互催化网络中的节点，所述互催化网络形成所述高层级互催化网络中的节点，所述设备层通过所述自复制网络进行自主智能控制，所述产线层通过互催化网络对设备层进行自组织控制，所述工厂层通过所述高层级互催化网络进行自组织控制。
[0008]在一些实施例的一些可选的实现方式中，所述设备层包括执行模块、原始数据获取模块、催化信息生成模块、优化模块和最佳工艺参数生成模块；所述执行模块，用于执行生产加工任务；所述原始数据获取模块，用于提取所述执行模块在执行生产加工任务过程中留下的原始数据；所述催化信息生成模块，用于基于所述原始数据提取特征向量，并通过前馈和反馈处理进行加工转化，完成催化信息自复制；所述优化模块，用于将基于所述催化信息生成模块自复制生成的催化信息输入到所述执行模块进行优化；所述最佳工艺参数生成模块，用于控制所述原始数据获取模块、所述催化信息生成模块和所述优化模块进行持续反馈优化，直至生成当前设备层的最佳工艺参数。
[0009]在一些实施例的一些可选的实现方式中，所述产线层包括第一设备层执行模块、第一设备层原始数据获取模块、第一设备层催化信息生成模块、第二设备层优化模块、第二设备层执行模块、第二设备层原始数据获取模块、第二设备层催化信息生成模块、第一设备层优化模块和产线层优化模块；所述第一设备层执行模块，用于执行第一生产任务；所述第一设备层原始数据获取模块，用于提取第一生产任务过程中的第一设备层原始数据；所述第一设备层催化信息生成模块，用于基于所述第一设备层原始数据提取特征向量，并通过前馈和反馈处理进行加工转化，得到第一设备层催化信息；所述第二设备层优化模块，用于执行第二生产任务并根据第一设备层催化信息进行调整；所述第二设备层执行模块，用于提取第二生产任务过程中的第二设备层原始数据；所述第二设备层原始数据获取模块，用于提取第二生产任务过程中的第二设备层原始数据；所述第二设备层催化信息生成模块，用于基于所述第二设备层原始数据提取特征向量，并通过前馈和反馈处理进行加工转化，得到第二设备层催化信息；所述第一设备层优化模块，用于根据第二设备层催化信息对第一设备层执行模块的下一次任务进行调整；所述产线层优化模块，用于控制所述第一设备层原始数据获取模块、第一设备层催化信息生成模块、第二设备层优化模块、第二设备层执行模块、第二设备层原始数据获取模块、第二设备层催化信息生成模块和第一设备层优化模块进行持续反馈优化，让第一生产任务和第二生产任务相互促进，直至得到所有所述设备层的最佳工艺参数。
[0010]在一些实施例的一些可选的实现方式中，所述工厂层包括第一产线层执行模块、第一产线层原始数据获取模块、第一产线层催化信息生成模块、第二产线层优化模块、第二产线层执行模块、第二产线层原始数据获取模块、第二产线层催化信息生成模块、第一产线层优化模块和工厂层优化模块；所述第一产线层执行模块，用于执行第一产线层任务；所述第一产线层原始数据获取模块，用于提取第一产线层任务过程中的第一产线层原始数据；所述第一产线层催化信息生成模块，用于基于所述第一产线层原始数据提取特征向量，并通过前馈和反馈处理进行加工转化，得到第一产线层催化信息；所述第二产线层优化模块，用于执行第二产线层任务并根据第一产线层催化信息进行调整；所述第二产线层执行模块，用于提取第二产线层任务过程中的第二产线层原始数据；所述第二产线层原始数据获取模块，用于提取第二产线层任务过程中的第二产线层原始数据；所述第二产线层催化信息生成模块，用于基于所述第二产线层原始数据提取特征向量，并通过前馈和反馈处理进行加工转化，得到第二产线层催化信息；所述第一产线层优化模块，用于根据第二产线层催化信息对第一产线层执行模块的下一次任务进行调整；所述工厂层优化模块，用于控制所述第一产线层原始数据获取模块、第一产线层催化信息生成模块、第二产线层优化模块、第二产线层执行模块、第二产线层原始数据获取模块、第二产线层催化信息生成模块和第一产线层优化模块进行持续反馈优化，让第一产线层任务和第二产线层任务相互促进，直至得到所有所述产线层的最佳工艺参数。
[0011]在一些实施例的一些可选的实现方式中，所述工厂层包括至少两个产线层，每个产线层包括至少两个设备层。
[0012]在一些实施例的一些可选的实现方式中，由至少一个所述执行模本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于超循环网络的自组织三元智能制造控制系统，其特征在于：包括设备层、产线层和工厂层，所述设备层、产线层和工厂层自下而上形成三层网络的拓扑结构，分别对应为自复制网络、互催化网络和高层级互催化网络；所述自复制网络形成所述互催化网络中的节点，所述互催化网络形成所述高层级互催化网络中的节点，所述设备层通过所述自复制网络进行自主智能控制，所述产线层通过互催化网络对设备层进行自组织控制，所述工厂层通过所述高层级互催化网络进行自组织控制。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述设备层包括执行模块、原始数据获取模块、催化信息生成模块、优化模块和最佳工艺参数生成模块；所述执行模块，用于执行生产加工任务；所述原始数据获取模块，用于提取所述执行模块在执行生产加工任务过程中留下的原始数据；所述催化信息生成模块，用于基于所述原始数据提取特征向量，并通过前馈和反馈处理进行加工转化，完成催化信息自复制；所述优化模块，用于将基于所述催化信息生成模块自复制生成的催化信息输入到所述执行模块进行优化；所述最佳工艺参数生成模块，用于控制所述原始数据获取模块、所述催化信息生成模块和所述优化模块进行持续反馈优化，直至生成当前设备层的最佳工艺参数。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于：所述产线层包括第一设备层执行模块、第一设备层原始数据获取模块、第一设备层催化信息生成模块、第二设备层优化模块、第二设备层执行模块、第二设备层原始数据获取模块、第二设备层催化信息生成模块、第一设备层优化模块和产线层优化模块；所述第一设备层执行模块，用于执行第一生产任务；所述第一设备层原始数据获取模块，用于提取第一生产任务过程中的第一设备层原始数据；所述第一设备层催化信息生成模块，用于基于所述第一设备层原始数据提取特征向量，并通过前馈和反馈处理进行加工转化，得到第一设备层催化信息；所述第二设备层优化模块，用于执行第二生产任务并根据第一设备层催化信息进行调整；所述第二设备层执行模块，用于提取第二生产任务过程中的第二设备层原始数据；所述第二设备层原始数据获取模块，用于提取第二生产任务过程中的第二设备层原始数据；所述第二设备层催化信息生成模块，用于基于所述第二设备层原始数据提取特征向量，并通过前馈和反馈处理进行加工转化，得到第二设备层催化信息；所述第一设备层优化模块，用于根据第二设备层催化信息对第一设备层执行模块的下一次任务进行调整；所述产线层优化模块，用于控制所述第一设备层原始数据获取模块、第一设备层催化信息生成模块、第二设备层优化模块、第二设备层执行模块、第二设备层原始数据获取模块、第二设备层催化信息生成模块和第一设备层优化模块进行持续反馈优化，让第一生产
任务和第二生产任务相互促进，直至得到所有所述设备层的最佳工艺参数。4.根据权利要求3所述的系统，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：甘中学，冯浩然，孙广集，乔利锋，胡林强，余文娟，
申请(专利权)人：智昌科技集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：