基于工业大数据的叶片产线仿真技术研究与实现

作     者：李远东 

作者单位：西安电子科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：殷磊

授予年度：2018年

学科分类：08[工学] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

主      题：工业大数据 精锻叶片机加生产线 物料缓冲区 模拟退火算法 离散事件系统仿真 

摘      要：随着信息技术的高速发展,以大数据、物联网等为代表的新兴技术正与传统制造业深度融合,整个制造业正面临新一次技术转型升级。目前,大批量无余量精锻叶片制造过程存在生产效率低、质量稳定性差等问题,企业急需建设数字化、智能化的精锻叶片机加生产线以满足生产需求。在对精锻叶片机加生产线进行优化时,如何通过配置物料缓冲区以保证生产平衡,保证设备具有较高的利用率是当前面临的问题。针对上述问题,本文基于工业大数据技术,使用K-means算法对精锻叶片机加生产线设备运行数据进行聚类分析,使用模拟退火算法求解生产线物料缓冲区容量;基于离散事件系统仿真理论和仿真建模软件建立精锻叶片机加生产线仿真模型,验证生产线物料缓冲区容量设置的合理性;结合开源大数据框架开发叶片产线仿真大数据平台原型系统。主要内容如下:(1)介绍了精锻叶片机加工艺和生产线组成设备,设计了物料缓冲区建设方案、数据采集方案以及数据存储架构。(2)从单个物料缓冲区状态、单个设备状态以及叶片加工域状态等角度出发,分析了物料缓冲区容量与精锻叶片机加生产线状态关系,建立了以最小化叶片平均加工时间为目标的优化模型;利用K-means算法对精锻叶片机加生产线设备数据进行聚类分析,实现了对生产线加工制造能力的区分;利用模拟退火算法求解了生产线物料缓冲区容量,并使用实例验证了分析求解过程。(3)基于离散事件系统仿真理论分析了精锻叶片机加生产线仿真模型的建立过程;结合仿真软件建立了生产线仿真模型,分析验证了物料缓冲区容量设置的合理性;在仿真模型验证过程中,基于最小二乘法求解了设备故障分布与平均故障间隔。(4)基于开源大数据框架开发了叶片产线仿真大数据平台原型系统;最后,总结了论文主要研究内容以及当前存在的不足,并展望了下一步工作开展方向。