建構(gòu)物聯(lián)制造系統(tǒng) 主動(dòng)感知生產(chǎn)活動(dòng)——訪西北工業(yè)大學(xué)工業(yè)工程系張映鋒教授

本刊記者 余 華

“目前我國(guó)雖然是制造大國(guó)，但并不是制造強(qiáng)國(guó)，其中在生產(chǎn)管理方面和發(fā)達(dá)國(guó)家相比存在著一定的差距。為此，我們希望借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，在管理方面從以實(shí)時(shí)信息和知識(shí)為主的管理方法代替以經(jīng)驗(yàn)為主的管理模式，以求豐富傳統(tǒng)的制造企業(yè)，使企業(yè)升級(jí)轉(zhuǎn)型。”采訪中西北工業(yè)大學(xué)工業(yè)工程系張映鋒教授這樣闡述道。這是張映鋒教授目前正在從事的研究項(xiàng)目，也是他長(zhǎng)期以來科研工作的追求所在。近幾年，他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)引入到機(jī)械制造系統(tǒng)智能化領(lǐng)域，致力于研發(fā)物聯(lián)制造系統(tǒng)，通過建立制造執(zhí)行過程的主動(dòng)感知機(jī)制，主動(dòng)地獲取制造過程的實(shí)時(shí)信息，基于信息技術(shù)和決策支持系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)制造過程的透明性、敏捷性、容錯(cuò)性和自修復(fù)性，達(dá)到對(duì)制造過程進(jìn)行全方位的跟蹤、分析、優(yōu)化和控制，目前已取得一系列可觀成果。

讓制造資源會(huì)“說話”

張映鋒教授于1995年9月考入西安交通大學(xué)機(jī)械工程專業(yè)，直至2005年博士畢業(yè)，在“計(jì)算機(jī)集成制造”研究領(lǐng)域具有扎實(shí)的學(xué)科功底。隨著科技的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)作為公認(rèn)的繼計(jì)算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)后的第三次世界浪潮的始作俑者，應(yīng)用前景非常巨大，我國(guó)中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃中把物聯(lián)網(wǎng)作為國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略放在非常重要的位置。對(duì)此，張映鋒教授結(jié)合自己的研究方向，針對(duì)我國(guó)大多數(shù)企業(yè)在生產(chǎn)管理中普遍存在的上層管理系統(tǒng)與底層執(zhí)行資源間信息獲取與實(shí)時(shí)傳輸難問題，在國(guó)內(nèi)率先開展“物聯(lián)制造系統(tǒng)”基礎(chǔ)理論與關(guān)鍵技術(shù)的研究。

“物聯(lián)制造系統(tǒng)就是希望通過應(yīng)用最新的物聯(lián)技術(shù)與傳統(tǒng)的制造資源，使得每個(gè)制造資源具有‘實(shí)時(shí)感知與交互’的能力，有‘眼睛、耳朵、嘴巴’。這樣，上層生產(chǎn)系統(tǒng)可以隨時(shí)感知各類制造資源上正發(fā)生的制造活動(dòng)，以更好地組織制造資源”張映鋒教授說，他們的研究正是結(jié)合物聯(lián)技術(shù)使得生產(chǎn)過程中各類制造資源可以將自身的狀態(tài)主動(dòng)地傳輸至生產(chǎn)制造系統(tǒng)，以及時(shí)地發(fā)現(xiàn)異常和確保制造任務(wù)的高效、高質(zhì)生產(chǎn)。

讓制造執(zhí)行系統(tǒng)更“智能”

依托于國(guó)家自然基金、863等項(xiàng)目，張映鋒教授近幾年在“制造執(zhí)行過程的主動(dòng)感知與動(dòng)態(tài)優(yōu)化”方向進(jìn)行了較深入地探索，提出了融合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的底層加工設(shè)備動(dòng)態(tài)制造建模方法和復(fù)雜生產(chǎn)任務(wù)優(yōu)化策略與方法，構(gòu)建了基于自動(dòng)識(shí)別技術(shù)的車間級(jí)制造執(zhí)行過程監(jiān)控與優(yōu)化系統(tǒng)的體系構(gòu)架，建立了一種底層制造設(shè)備的服務(wù)化建模方法與使能技術(shù)，形成了一套基于實(shí)時(shí)信息的生產(chǎn)任務(wù)調(diào)度與JIT式物料優(yōu)化配送方法和在制品信息動(dòng)態(tài)跟蹤與監(jiān)控技術(shù)，為制造企業(yè)上層管理系統(tǒng)、車間層、底層執(zhí)行層面信息的“實(shí)時(shí)”、“無縫”集成和“互用協(xié)作”提供了重要的學(xué)術(shù)和應(yīng)用價(jià)值。

張映鋒教授的科研成果具有十分重要的科學(xué)意義，在“數(shù)字化制造設(shè)備建?！焙汀皩?shí)時(shí)制造信息驅(qū)動(dòng)的制造執(zhí)行過程優(yōu)化管理”的研究成果屬先進(jìn)制造領(lǐng)域——制造系統(tǒng)智能化研究的前沿；在理論、方法方面所獲得的研究成果對(duì)于“物聯(lián)制造系統(tǒng)”的應(yīng)用和實(shí)施提供重要的理論依據(jù)和技術(shù)上的借鑒價(jià)值；為當(dāng)前“先進(jìn)制造系統(tǒng)建模與優(yōu)化”方面提供共性方法、技術(shù)、實(shí)施上的指南，也為我國(guó)由制造大國(guó)邁向制造強(qiáng)國(guó)提供重要的理論和技術(shù)儲(chǔ)備；此外，通過將與本課題相關(guān)的研究成果直接用于具體的生產(chǎn)實(shí)踐活動(dòng)中，必將為制造企業(yè)更有效地生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)、管理提供一條新的途徑，為制造系統(tǒng)從現(xiàn)有數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化向智能化發(fā)展奠定重要基礎(chǔ)。

“站在別人肩膀往上跳”

在研究生培養(yǎng)方面，張映鋒教授也有一番自己的理念，培養(yǎng)學(xué)生過程中，他希望學(xué)生可以“在別人的肩膀往上跳”，他說：“當(dāng)我布置科研任務(wù)后，不希望學(xué)生馬上給出反饋，而是展開調(diào)查研究，能在這一研究方向找出國(guó)內(nèi)外十個(gè)研究團(tuán)隊(duì)以及十個(gè)團(tuán)隊(duì)帶頭人，看看他們有哪些成果，做學(xué)問不是閉門造車?！彼€把學(xué)生分為兩類，一類是“可以找到一個(gè)好肩膀”，緊跟前沿；一類是“可以跳的”，即在一個(gè)方向上越鉆越深，力爭(zhēng)原始創(chuàng)新。

在課程教學(xué)中，張映鋒教授主講的課程有“工業(yè)工程導(dǎo)論”、“先進(jìn)制造系統(tǒng)導(dǎo)論”、“車間管理”、“現(xiàn)代生產(chǎn)管理理論與方法” 、“RFID在供應(yīng)鏈管理中的應(yīng)用”等。

對(duì)于下一步的工作，張映鋒教授說，他們將重點(diǎn)進(jìn)行物聯(lián)制造系統(tǒng)的優(yōu)化策略與優(yōu)化方法研究，特別是對(duì)實(shí)時(shí)信息驅(qū)動(dòng)的制造過程異常感知、預(yù)測(cè)、診斷與自修復(fù)模型和方法的研究；也希望在此過程中形成系列的成果和專利，并將部分科研成果應(yīng)用到在企業(yè)中去，為企業(yè)生產(chǎn)帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益。