【摘 要】
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离散车间生产过程管控系统从设备执行、产线调度、车间计划等多个维度对生产车间关键资源要素进行实时监测和状态分析,并将分析结果可视化,用以辅助生产管理者决策。生产过程数据是系统的核心业务对象,故从技术上打通生产过程数据的模型构建、采集传输、存储管理等环节是实现生产过程智能监控的关键,而系统实施过程存在着车间统一数据模型缺乏、多通信接口难以统一集成、传统存储管理工具难以有效应对海量异构数据的问题。本文将
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离散车间生产过程管控系统从设备执行、产线调度、车间计划等多个维度对生产车间关键资源要素进行实时监测和状态分析,并将分析结果可视化,用以辅助生产管理者决策。生产过程数据是系统的核心业务对象,故从技术上打通生产过程数据的模型构建、采集传输、存储管理等环节是实现生产过程智能监控的关键,而系统实施过程存在着车间统一数据模型缺乏、多通信接口难以统一集成、传统存储管理工具难以有效应对海量异构数据的问题。本文将数据建模技术、数据通信技术和大数据技术引入到上述问题的研究中,在此基础上开发了生产过程管控系统。系统的部署运行提高了车间生产过程透明化程度,为离散车间数字化建设提供了新思路。本文的研究内容及贡献如下:(1)借助离散车间生产过程业务流梳理,构建了离散车间生产过程数据体系,明确了生产过程管控所面向的业务对象;在此基础上,使用UML建立了生产过程数据模型,实现了生产过程数据内涵、结构及其关联的统一表达;通过XML对数据模型进行实例化,为生产过程数据集成及存储提供了标准数据结构。(2)提出了面向车间异构系统的增量数据集成技术。针对实时数据,采用基于数据适配层的流式数据采集方案,在研究数据接口适配、通信参数配置、通信接口调用的基础上,实现了接口的适配管理和数据的实时采集;针对非实时数据/静态数据,采用基于Data X的离线数据批量集成方案,借助ETL架构设计及ETL参数配置模型构建,实现了离线生产数据的批量迁移。(3)提出了基于HDFS-HBase-MySQL的数据存储架构,并对生产过程数据的物理存储结构进行设计,实现了生产过程数据的同构存储;并在此基础上提出基于Hive-Spark的数据分析架构,以支撑海量存储数据的分析和应用。(4)以某离散车间为实例,搭建了车间Hadoop集群,设计并开发了生产过程管控系统。系统经现场部署测试,测试结果验证了本文所提方法的可行性和有效性,可为生产过程管控系统的顺利实施提供技术保障。
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