#汽车装配车间生产计划与调度的集成优化系统

汽车装配车间生产计划与调度的集成优化系统
一、成果简介
它以产品需求为龙头，以生产计划与调度为主线，以生产任务完成情况为反馈，以成本管理为中心，以技术工艺、供应和资源(包括人员、物料、物资、设备、工具等)管理为支撑，从而形成一个有机整体；并通过合理安排生产和优化资源配置来缩短等待时间与生产周期，压缩在制品，降低资源消耗，提高资源利用率；通过技术工艺文档的无纸化管理来确保文档的唯一性；通过成本管理来制定合理的成本指标以控制各环节的成本，最终达到显著降低成本、提高效益和现代化管理水平之目的。

本系统由8个子系统组成，即计划与调度子系统，物料管理子系统，生产任务完成情况汇总子系统，能源物资工具设备管理子系统，人事管理子系统，车间现场管理子系统，技术工艺管理子系统和成本管理子系统。

发表论文27篇，其中国际核心期刊论文8篇，国内核心期刊论文13篇；论文收录，SCI 3篇，EI 9篇，SA 8篇，CSA 2篇；已在南京跃进轻型汽车股份有限公司总装厂和车身厂推广应用，年节约生产成本456万元。

并已通过专题专家组验收和省级鉴定，鉴定和两个项目的验收结论均为国际先进水平，验收评分在90分以上，在全国该专题位居第二。

其主要成果被初选为863十五年成果展览的典型项目，并被编入参展论文集和专著。

二、应用范围
应用范围是汽车制造企业的装配车间和零部件制造车间。

FMS-500物料贮运系统
一、成果简介
物料自动输送与存贮系统,是柔性制造系统〈FMS〉的重要组成部分,它担负着使FMS 中物流畅通,确保FMS协调高效运行的重任。

FMS一500物料贮运系统由装卸工作站、托盘库、有轨物料小车及物料管理系统等组成。

系统的主要功能如下:①实现托盘库、装卸工作站和加工中心之间工件的自动存贮、运送和交换;②与管理计算机进行通讯,对工件在托架库中的存放和工件的输送位置进行调度和管理:③通过人一机交互,实现物料运输和交换的半自动和手动控制:④实现物料系统的故障诊断与处理。

物料贮运系统的关键设备是物料运输小车,小车的定位精度,交换工件的准确性以及运行速度非常重要。

二、技术指标
（1）物料通过有轨小车运输,小车定位精度0.1mm,运行速度24米/分钟,可与加工中心、托盘库、装卸站自动交换工件。

（2）小车由PLC实现运行、定位和交换控制,可与上位机进行通讯。

位置反馈采用光电码盘。

(3) 小车载重0.5吨。

三、应用范围
FMS或自动仓库中的物料自动贮运和调度管理。

智能电视跟踪系统
一、成果简介
智能电视跟踪系统是国防科工委重大预研项目,它是以多DSP组成的平行图案实时处理系统,主要用于精确末制导和对各种目标的自动识别和跟踪。

东南大学自动控制系与电子部第三研究所共同研制的IT-l智能电视跟踪系统获1991年机电部科技进步一等奖,1993年国家科技进步二等奖。

盯一1智能电视跟踪系统采用人工锁定首帧目标图象和相关匹配算法实现海上、陆地运动目标的识别和跟踪。

在“八五',期间又研制了IT一2智能电视跟踪系统实现了首帧目标图象的自动识别和锁定,采用特征匹配算法对海上、陆地运动目标进行自动识别与跟踪。

该成果参加了“八五',国防预研重大成果展,获得与会首长与专家的好评。

在“九五',期间又研制了IT一2A智能电视跟踪系统实现了对复杂背景下地面目标的自动识别与跟踪。

该项成果已用于多项部队实际装备之中。

二、技术指标
1.标准TV体制(场频50HZ,行频15625HZ)
D摄象机输入全电视信号
3.电视视场:512×512或256×256
4.跟踪窗口:32×32或16×16
5.每20ms输出一次目标偏差信号△X,△Y
6.与伺服系统配合(增量,相对于视场中心,8位补码)
7.跟踪精度:土(1点×1线)(全视场256×256)
8.时钟:40MC或60MC
三、应用范围
主要用于空地、空海电视末制导、机器人视觉、交通监控、行星跟踪等部门。

企业MIS系统
成果简介
企业MIS系统是集计算机科学、管理科学和自动控制理论与技术于一体的综合系统。

它的成功开发与应用将极大地促进我国企业管理的现代化,极大地提高企业的社会效益和经济效益。

同时,企业MIS系统软件本身也正朝着知识化、商品化发展,并逐步成为软件产业的一个分支。

江苏利港电厂管理信息系统覆盖了全厂生产管理与调度、计划统计设备管理、物资管理、燃料管理、办公自动化、技术监督、节能管理、人事管理等多个方面。

系统投入运行三年来,不仅大大提高了该厂的管理水平,取得了巨大的社会效益,而且由于实现了优化运行、降低电量考核不合格损失、节约发电成本、合理安排了设备检修、减少非计划停运、节约大修成本、提高自动化程度、提高管理人员工作效率、压缩岗位节约工资开支、压缩库存节约流动资金等等,实现减耗增效1500万元/年、节约流动资金160400万元的巨大经济效益。

该项目获得了江苏省企业管理现代化一等奖、江苏省科技进步三等奖。

安徽华茂集团管理信息系统将华茂集团的先进管理经验与现代化的管理工具相结合,在产品质量、生产计划与调度、统计与销售管理、劳动力管理、物资管理、办公自动化等方面取得了显著的社会效益和经济效益。

该项目被纺织工业部列为国家级项目,并在纺织行业推广。

大型火电机组动态特性辨识系统
一、成果简介
利用现代辨识理论与计算计术，研制成计算机辨识系统。

能实现数据采据、辨识信号生成，数据自动处理，建立对象数学模型等。

本项成果主要包含三个部分：
1.数据自动采集系统及容错技术；
2.辨识软件包（模型阶次和参数辨识、模型验证等）；
3.辨识实验设计方法。

本装置在上海钢电厂35万千瓦及谏壁电厂30万千瓦火力发电机组上试验成功，并在甘肃发电厂、南京炼油厂等推广应用。

获水电部科技进步二等奖和江苏省优秀软件奖。

二、技术指标
能完成多输入、多输出线性系统的辨识实验，给出数学模型，并可由差分方程模型转换成微分方程模型。

三、应用范围
可广泛应用于化工、热工、电力、冶金等工业系统的动态特性测试和建模，也可在实验室中用于各种物理系统建模。

基于时延反馈的混沌控制研究
一、成果简介
本成果着重研究利用时延反馈控制复杂非线性系统中的混沌现象。

项目的主要成就有:(1)首次提出一种时延最优控制方法,用该方法可以镇定混沌吸引子中所内嵌的任意周期轨道:(2)首次提出基于不变流形的设计方法,用该方法可以设计任意小的控制信号来控制混沌系统;(3)对参数未知的混沌系统,首次提出基于混沌同步的在线参数辨识算法,并结合自适应控制方法提出对未知混沌系统的控制方法。

项目研究成果在多个国际著名刊物上发表(如International Journal of Control,IEEE Transaction on Circuits and Systems,Journal of the Franklin Institute,International Journal of Bifurcation and Chaos等),此项成果于2000年获得第三届全球智能控制与自动化大会(The Third World Conference on intelligent Control and Automation)的最佳论文奖。

除上述理论成果外,还开发了混沌分析和混沌控制仿真程序包,开发了混沌控制实验系统。

二、技术指标
程序包用Matlab语言写成,可用于分岔分析、计算分数维、功率谱和Lyap11nov指数计算及作图等。

实验系统用模拟控制器和计算机控制两种方式对混沌吸引子进行实时控制和同步。

三、应用范围
混沌控制技术可应用于智能信息存储,保密通信,多媒体信息的加密和网络安全设计等。

隧道窑炉、工业电炉温度控制系统
一、成果简介
本系统采用多点温度测量和控制,加热器可以是电加热(电热丝、硅锢棒、硅碳棒等), 也可以是轻、重油及混合气体加热,并可构成网络(DCS)计算机统一管理和控制(采用485或CAN 总线)。

二、技术指标
1、温度测量范围-200℃~2000℃,精度运0.
2、温度控制精度士0.1℃~±1℃。

3、程序控制温度或定点控制温度。

4、可通过计算机屏幕设定参数。

5、可打印数据、温度控制精度士0.
6、可存贮>15个工作日的各控温点数据。

7、具有完善的声光报警系统。

三、应用范围
适用于工业温度控制,特别适用于陶瓷、磁性材料的烧结以及各种温度控制领域。

智能控制仪表及其DCS技术
一、成果简介
智能控制仪表即内置微机的自动化仪表,其测量精度、控制功能和应用范围等与传统仪表相比很大提高。

智能仪表能够与工控计算机组成分布式计算机控制系统即DCS,因而它成为生产过程自动化技术改造中传统仪表的升级换代产品。

在此背景下,通过多个纵向和横向科研课题工作的积累,我们在智能控制仪表的设计及应用方面取得成果,它面向工业自动化应用,并以高精度测量、先进控制方法应用和仪表通信为主要特点。

具体产品为:高精度程序温控仪、多通道巡检仪、智能速度/行程控制仪等。

二、技术指标
测量精度:0.～0.02%FS
控制方法:模糊控制、专家/模糊控制、神经网络控制及自整定PID
输出信号:各种常用方式在单台仪表中的集成
通信方式:RS485、CAN
三、应用范围
各类温度、压力、流量、液位等参数的测量/控制,广泛应用于冶金、化工、轻工等行业的生产过程控制装置以及科学实验装置中。

电力系统谐波的分析与控制(补偿)
一.成果简介
越来越严重的电网波形畸变“污染,,问题引起了世界各国的重点关注,这一问题对我国电网容量偏低而言尤为严重。

10多年以来,先后在水电部委托项目、国家自然科学基金、德国洪堡基金、国家教委优秀青年教师基金、江苏省自然科学基金的资助下,在供电系统无功、谐波的定义、分析与测量、控制(补偿)进行了许多开创性的工作,获国家科技进步三等奖与国家发明专利,主要成果有:
(l)在国际上率先将函数空间中向量概念、外积运算引入电力系统单、三相电路,提出无功为函数空间中电压与电流向量的外积定义,并从电磁场的角度阐明无功量的物理意义,为正确检测无功与谐波并采取措施补偿(控制)打下坚实的基础;
(2)提出了供电系统谐波补偿装置的最优配置(安装在“最优节点”)与谐波补偿电流在受到各种约束情况下的最优控制(获得最佳谐波补偿效果〉的方法,其中多约束最优化的计算机图形求解法为国际首创;
(3)提出了减少整流装置谐波污染的一种新原理(二次注入抵消原理),研制出低成本的谐波整流装置与谐波补偿装置。

二.技术指标
(l)能确定供电系统谐波补偿装置的最优安装节点与谐波补偿电流最优控制值:
(2)采用二次谐、波注入抵消原理研制的低谐波整流装置能将THD从原来的50%降到小于10%,无额外功耗,成本低;
(3)谐波补偿装置能将谐波电流补偿至基波的5%以下。

三.应用范围
供电系统无功、谐波的分析与测量、控制(补偿)。

四.效益分析
(l)理论研究成果对深入理解电网无功、谐波的起源、传输及其特性,为进一步正确检测与分析并采取措施补偿(控制)打下坚实的基础;
(2)快速(实时)、准确检测谐波和无功,最大可能地控制(补偿)无功与谐波,以提高电力设备的利用率和确保它们的安全运行,具有显著的经济与社会效益。

复杂电力系统非线性控制方法及其应用
一.成果简介
电力系统是一个复杂的非线性系统,且非线性程度越来越高,控制越来越复杂、困难。

迫切需要新的非线性控制理论与有效的、鲁棒的且工程易于实现的控制方法与控制手段。

在国家自然科学基金重点项目与一般项目、江苏省自然科学基金和国家杰出青年科学基金资助下,近lo年来,在复杂电力系统非线性控制理论研究与应用方面获得的主要创新成果有:
(l)给出了完整的适用于复杂电力系统控制的神经网络逆控制方法,能在无需知道原系统模型、无需测量状态变量的情况下,对较一般的非线性系统(单输入单输出或多输入多输出)实现有效的、鲁棒的控制,且结构简单易于工程实现:
(2)将该控制策略成功地应用于电力系统非线性控制,完成了东北500KV输电线路可控串补(TCSC)控制的研究与动态模拟实验,取得了比其它控制方法更好的控制效果。

这一完整的理论与应用成果己通过国家与省科委鉴定,具有国际先进水平并己申请国家发明专利。

二.技术指标
(1)采用神经网络和积分器将原非线性系统改造成近似线性系统,使可采用经典的线性系统设计方法设计附加控制器实现对原复杂非线性电力系统的有效的控制;
(2)采用神经网络和积分器将原非线,性、强祸合多输入多输出系统线性化解祸成为多个独立的近似线性系统,使可采用经典的附加线性控制器实现对原非线性强糯合多输入多输出系统的有效的控制;
(3)应用该方法,无需知道系统的数学模型、无需测量系统的状态
变量,结构简单易于工程实现;
(4)抗干扰能力强,鲁棒性好。

三.应用范围
(l)适用于传统的电力设备如发电机励磁、汽门的非线性控制;
(2)适用于针对输电系统的FACTS技术与针对配电系统的CUSTOM POWER技术研制的各种新型电力电子装置。

csc、SVG、APLC、UPFC等)的非线性控制:
(3)适用于多个设备(如发电机励磁与汽门)解祸与协调控制。

MIMO非线性系统的神经网络逆控制
一. 成果简介
在国家自然科学基金、863高技术计划、教育部博士点基金和省自然科学基金资助下,提出并发展了适用于较一般的多输入多输出复杂非线性系统控制的神经网络q阶逆系统方法,取得了一系列创新成果(鉴定评价为具有国际领先水平,具体应用已申请国家发明专利),与国内外同类技术比较,成果的创造性和先进性是:
(1)在国际上率先给出用积分器和静态人工神经网络组成的新形式的动态神经网络,可以采用结构非常简单的神经网络得到较高的逼近精度,易于工程实现；
(2)将以上组成的动态神经网络与传统逆系统思想相结合,在国际上首次提出神经网络q阶逆系统结构和神经网络α阶逆系统控制方法,为精确模型未知的多输入多输出非线性系统线,性化解稿控制提供了有效途径；
(3)将神经网络u阶逆系统控制方法应用到工业机器人多自由度线性化解祸位置跟踪控制、电力系统发电机励磁与汽门线性化解耦控制、感应电机转速与转子磁链线性化解祸控制中,取得了非常好的控制效果。

二. 技术指标
(l)采用BP、RBF等网络逼近系统中的静态非线性函数、普通积分器表征系统的动力学特性,这种分工明确的逼近方式,可组成结构简单的动态神经网络实现较高的逼近精度；
(2)构造神经网络α阶逆系统无需知道被控原系统的精确数学模型和参数,无需测量系统的状态变量,对动态神经网络逼近精度的要求不高,易于学习、易于工程实现；
(3)采用神经网络α阶逆系统将原非线,性、强稿合、多输入多输出系统线性化解祸成为多个独立的近似线性系统,使可采用经典的线
性系统设计方法设计附加控制器实现对原非线性强祸合多输入多输出系统的有效的鲁棒的控制
三. 应用范围
普遍适用于电力、化工、冶金等流程工业过程控制(被控过程是一个多变量复杂系统,具有强祸合、非线性)和机器人、感应电机等运动控制(被控对象本身是一个多变量稿合系统),具有广阔的推广应用前景。

JRB-1工业机器人
一、成果简介:
JRB一1是五个自由度全关节型机器人。

传动机构采用了平行四边形机构、谐波减速器、圆锥齿轮差动轮系链条传动机构,采用直流伺服电机驱动。

该机器人机械结构造型在参考了当时国内外通用类型的基础上,结合具体作业加以改进提高而设计的。

特点是机械结构紧凑,构形匀称,整机的刚性好,通用性强。

该机器人的控制由模拟的伺服控制速度环和计算机控制环组成。

速度环采用直流电机PWM控制,具有响应快、精度高、结构紧凑等特点,其调速范围达1:1000(静差度为0.5%),具有过流、过压、过载、测速机故障等保护。

位置控制采用数字控制,可以实现复杂的控制规律,并具有软、硬件二级超程保护。

控制系统采用IBM一PC作为主计算机,其核心为Inte180386+80387,具有使用简便、灵活,适应性强,结构简单紧凑,易于开发各种控制软件等特点。

在D0S操作系统平台上开发了机器人操作系统,具有回零、示教、文件管理、编程、再现、自动示教等六大功能模块。

该系统的另一特色是采用自行设计的机器人语言编程。

该机器人在不用力传感器的条件下能进行主动柔顺性控制。

借助于这样的力控制,成功地实现了轴孔装配、拧螺丝等装配作业,并能适应工作位置变动、螺距变化的影响
二、技术指标:
位置重复精度：0.5mm
速度： 1.5Im/s
负载： 10kg
三、应用范围:
可用于搬运、上下料及装配等作业。

刺绣画稿的自动生成系统
一、成果简介
花型、绣稿设计通常由工艺美术人员构思，一笔一划的绘制，目前开发的CAD系统主要提供工具，虽方便但仍要求相当的工艺水平
的人才能进行。

制作周期长、更新慢，不利于新品开发和市场竞争。

本成果直接面向三维空间和采用CAD摄象系统采入人体头像或用扫描仪采入照片、图象。

经图象处理直接形成刺绣画稿，改变传统绘制方式，然后交由编针系统打版编针，直接由人工或刺绣机制作刺绣成品，显著加快了生产周期。

二、技术指标
本系统通过友好的人机界面，将摄入或扫描输入的人体、图片，刺绣实物等经图象处理，图形技术，运用刺绣有关的专家知识，自动生成刺绣画稿。

摄象输入每秒25帧、4×512×512×16，最高精度0.1mm，最快处理速度＜1分。

系统采用屏幕显示，无级放大，绣稿与原图象复盖，使用方便、实用。

其IOSTU法及主动微分法等算法，显著优于常用的处理算法。

该项目于93年12月通过省科委主持的鉴定，专家组一致认为，系统灵活实用，经图象处理自动生成刺绣画属国际首例。

三、应用范围
该项目是采用高新技术改造传统行业。

但其技术内容除在刺绣画稿自动生成外，其图象处理、模式识别、专家知识等技术还可广泛应用于花型设计、广告以及保安消防等多个方面。

玩具计算机辅助排料系统
一、成果简介
本项目是在省八五攻关“刺绣画稿自动生成”完成基础上，将高新技术推广于劳动密集型传统行业的应用成果。

布料玩具衣片主要由人工剪裁，师傅的熟练与否涉及速度、用料，不同的人有不同效益，本项目采用摄象输入或数字化仪采入下料版片图形，系统采用阈值分割、轮廓跟踪、自动化排版，以提高工效、节省布料，使玩具排料工艺科学化、自动化。

也利于推陈出新，不断推出新品种、新式样，争取大量新订单。

二、技术指标
1. 版片输入精度为幅度的千分之二以下，最高不超过0.5mm
2. “优化排样”平均耗时低于12秒，节料可达11％
3. “模拟人工排样”平均耗时1秒，节料为4％
4. 总体工效提高10倍左右
5. 自动完成整个玩具用料的核算工作
三、应用范围
“玩具计算机辅助排料系统”彻底代替了玩具排料核算手工作业，使工作人员从繁重体力、脑力劳动中解脱出来，且提高工效，用料成本下降。

某一用户单位参展广交会，增加50多套新品，创汇约50万美元，目前该项目已在多家工厂使用。

另外其采用的新技术，如图片自动输入，图形自动排料，用料自动核算等亦可推广其它轻工行业。

信息技术与家庭
一、成果简介
本项目是配合江苏省“科学宫”建设而研制的展区项目，要求尽可能采用高新技术将当代信息技术与家庭自动化结合，以别墅、汽车为背景，集中反映计算机技术，自动控制技术，信息与通信技术等对家庭生活，对人们的衣食住行的影响。

本项目在省科学宫投入运行展出后，得到了广泛的好评。

二、技术指标
本项目由以下几部分组成
1. 远程查询系统主人在外地（上班、出差、旅游）时，可通过车载电脑了解家内情况，控制家中各种电气设备。

2. 自动车及自动停车系统主人开车回家后下车，自动车会自动开闭汽车库门自动进入库中。

3. 入门安全检查系统利用指纹识别，判别是否开门放入，在为主人们打开电子门锁时会自动报出体重、室温等有关信息。

主人进入后会自动关门。

4. 家庭保安、消防报警系统通过CCD摄象系统对室内院子等进行监视，并经图象处理模式识别对异常现象（如烟雾、火焰、非法入侵等）进行报警等。

5. 浇花机械手可定时，定点对相应花卉自动浇灌。

6. 网上办公，网上浏览。

三、应用范围
本项目作为家庭自动化的缩影，充分体现高新技术对人民工作、生活、外出等的影响，其引用的指纹识别图象、监控、消防、保安、机器人、远程通信、自动车及家庭自动化管理等都可推广至相关工厂、企业、智能小区等各种场合，有很好的开发前途。

机电一体化阀控制系统
一、成果简介
阀门安装在各种管路系统中，是流体输送系统中的控制部件，它可用于控制空气、水、蒸汽等各种类型气体、流体。

装置可根据预先的阀门开度控制阀门转动至所需的开度，或根据管道内流体参数如压力、流量、温度等自动调节阀门，保证管道参数的稳定。

装置接收0~20mA（0－50）的信号，可适配位置、粘度、浊度、水位、pH值、温度等传感器，并在手动、电动、自动、遥控四种形式下工作，通过串行通讯，可实现多个阀门控制器和上位机的联网。

可在上位机上动态显示各阀门有关状况并进行设定及参数调整。

二、性能指标
转角范围：0~90°
负载力矩：4.5kg·m
最大响应速度：90°/10秒
超调：＜1％
三、应用范围
蝶阀自动控制系统，可推广移植到其它用电动执行装置的场合如雷达天线、数控机床等。

电弧炼钢炉微机控制系统
一、成果简介
液压式电弧炼钢炉是炼钢厂常用设备，其三相电极的控制直接关系到优化炼钢过程，节约电能、缩短熔炼时间等。

该控制系统采用具有高扰干扰能力的工业控制计算机，在控制算法中采用三相电流自动平衡调节、控制增益的自适应调节、偏差补偿技术等，达到了较好的控制效果，成果为国内首创，获国家教委科技。