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流程工业多层次集成仿真平台研究及应用

流程工业多层次集成仿真平台研究及应用

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作者：邬仲臻浙江大学

学位级别：硕士

流程工业CIMS是建立在计算机技术、通讯技术、自动化技术以及各种生产技术基础之上,集生产控制和企业管理为一体的综合自动化系统。在CIMS的应用研究中,建模和仿真技术发挥了极为重要的作用。传统的建模和仿真由于只关注于某一特定层次... 详细信息

流程工业CIMS是建立在计算机技术、通讯技术、自动化技术以及各种生产技术基础之上,集生产控制和企业管理为一体的综合自动化系统。在CIMS的应用研究中,建模和仿真技术发挥了极为重要的作用。传统的建模和仿真由于只关注于某一特定层次的需求,从而导致各层次仿真软件系统存在较大互操作难及不一致性问题,难以对流程工业企业级综合自动化应用进行跨层次的全面支撑。因此,对流程工业多层次集成建模与仿真进行深入研究具有十分重要的意义。本文在流程工业CIMS的ERP-MES-PCS三层体系结构内,基于流程工业多层次仿真建模需求及多分辨率层次建模思想,对流程企业多层次建模与仿真集成应用命题进行相关研究。在多分辨率基础信息模型建模方法和面向对象仿真建模方法的基础上,利用流程信息建模、数据建模以及时空聚集-映射等仿真建模策略建立了一个企业级的三层工厂实例,并最终搭建起一个面向真实企业生产管理的分布式多层次集成仿真平台。全文共由六章组成：第一章为绪论,综述了流程工业建模与仿真研究背景,并针对PCS /MES/ERP三层结构体系下分层次建模方法以及多层次集成建模与仿真的重要性及应用现状进行了讨论,并在此基础上针对智能工厂实验室多层次集成仿真建模研究框架体系中的核心技术及关键研究方向进行了介绍。第二章从整体出发,对多层次集成仿真平台的建设背景及目标、集成仿真平台应用需求进行了讨论。在此基础上,围绕CIPS三层结构,对集成仿真平台进行整体设计并对其框架、结构及内容体系进行了详细阐述。第三章在多分辨率层次基础信息模型建模方法以及面向对象的分布式仿真建模方法的基础上,对炼油企业进行ERP-MES-PCS三层仿真建模。通过流程信息建模、数据建模以及时空聚集-映射等流程工业仿真建模策略,搭建三层基础信息模型,实现了企业级多层次工厂模型实例建模。第四章详细阐述了多层次仿真平台的实现过程,以及平台实现后的仿真案例设计及计算实验过程。通过仿真运行结果对比,对多层次集成仿真平台中的仿真模型精度以及层次仿真模型之间的一致性进行了验证。第五章在前文设计及实现的多层次仿真集成平台基础上,探讨该平台的一个典型案例应用问题,即基于仿真的闭环调度优化应用。通过实例运行说明在集成仿真平台的支撑下,调度优化的鲁棒性得到了较好的保证。第六章对本研究工作进行总结并讨论了需要进一步研究的命题。

关键词：流程工业CIMS 多层次模型映射面向对象仿真建模多层次集成仿真平台模型精度验证调度优化案例

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