智能制造系統(tǒng)（Intelligent Manufacturing System，IMS）是一種由智能裝備、智能控制和智能信息共同組成的人機(jī)一體化制造系統(tǒng)，它集合了人工智能、柔性制造、虛擬制造、系統(tǒng)控制、網(wǎng)絡(luò)集成、信息處理等學(xué)科和技術(shù)的發(fā)展，能夠?qū)崿F(xiàn)各種制造過(guò)程自動(dòng)化、智能化、精益化、綠色化，是傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)和戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求。適用于中小制造企業(yè)的分布式網(wǎng)絡(luò)化IMS基本構(gòu)架，將是結(jié)合數(shù)控加工系統(tǒng)的可由系統(tǒng)管理、任務(wù)規(guī)劃、設(shè)計(jì)和生產(chǎn)者等組成的系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)制造單元的柔性智能化與基于網(wǎng)絡(luò)的制造系統(tǒng)柔性智能化集成。從產(chǎn)品生命周期看，智能制造過(guò)程包括了用戶(hù)產(chǎn)品訂單、訂單產(chǎn)品任務(wù)規(guī)劃、產(chǎn)品設(shè)計(jì)并生成CAD/CAPP數(shù)據(jù)、加工單元獲取并完成加工任務(wù)、系統(tǒng)信息處理、客戶(hù)獲取訂單執(zhí)行結(jié)果。因此，智能制造也對(duì)企業(yè)資源（人力、物流、資金等）管理提出了新的要求。
目前，蘇州市職業(yè)大學(xué)“智能制造與控制工程訓(xùn)練中心”為適應(yīng)我國(guó)智能制造技術(shù)發(fā)展，培養(yǎng)符合現(xiàn)代制造業(yè)所需的技術(shù)應(yīng)用型人才，引進(jìn)了一套柔性智能制造系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了制造過(guò)程自動(dòng)化、智能化和精益化，同時(shí)也能夠?yàn)閷?zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)提供企業(yè)生產(chǎn)和管理環(huán)境體驗(yàn)及項(xiàng)目訓(xùn)練。但是，生產(chǎn)過(guò)程中通過(guò)協(xié)調(diào)機(jī)制對(duì)操作行為的規(guī)劃、事件（如預(yù)報(bào)、評(píng)價(jià)、監(jiān)控、診斷、決策、優(yōu)化、制造資源變化、違規(guī)操作等）協(xié)調(diào)反應(yīng)和實(shí)現(xiàn)行為可控的判斷數(shù)據(jù)不完善；同時(shí)，通過(guò)感知環(huán)境狀態(tài)學(xué)習(xí)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的最優(yōu)行為策略無(wú)支撐；其次，對(duì)系統(tǒng)的整體運(yùn)行狀態(tài)沒(méi)有評(píng)估和預(yù)測(cè)。為解決這些問(wèn)題，我們課題組參與了“基于蘇州市職業(yè)大學(xué)智能制造系統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)控制”項(xiàng)目，利用先進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來(lái)感知、監(jiān)控和管理每個(gè)工位，同時(shí)利用移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)來(lái)提供智能遠(yuǎn)程監(jiān)控服務(wù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)其設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)、升級(jí)和故障修復(fù)。企業(yè)管理人員可以通過(guò)基于Web的友好界面實(shí)現(xiàn)對(duì)企業(yè)人員、設(shè)備等的實(shí)時(shí)監(jiān)控和管理。
1 系統(tǒng)模型
本設(shè)計(jì)基于智能終端的感知監(jiān)測(cè)和分析架構(gòu)，通過(guò)加載多傳感器獲取智能制造系統(tǒng)異常瞬間的數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，截獲異常信息并通過(guò)無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)業(yè)務(wù)信道與遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)服務(wù)器建立點(diǎn)到點(diǎn)連接，實(shí)時(shí)上傳異常數(shù)據(jù)至控制服務(wù)器分析呈現(xiàn)，通過(guò)3D監(jiān)控軟件系統(tǒng)自動(dòng)分析異常原因。這樣，既不會(huì)影響用戶(hù)日常使用，還可以發(fā)現(xiàn)諸如“數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)接入失敗”等用戶(hù)無(wú)法感知的異常事件。系統(tǒng)模型如圖1所示。
圖1 基于智能制造系統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)3D系統(tǒng)模型
（1）接口層。本模型利用各類(lèi)傳感器已有的驅(qū)動(dòng)層及操作系統(tǒng)層接口，通過(guò)在物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層新增業(yè)務(wù)異常智能感知模塊，并通過(guò)該模塊的串口I/O控制獲取操作系統(tǒng)接口和傳感測(cè)量信息接口上報(bào)的原始數(shù)據(jù)。通過(guò)測(cè)量信息接口上報(bào)給操作系統(tǒng)層，操作系統(tǒng)層利用Trace輸出接口讀取底層上報(bào)的信息，通過(guò)操作系統(tǒng)接口上傳至應(yīng)用層的業(yè)務(wù)感知異常監(jiān)測(cè)模塊，監(jiān)測(cè)模塊通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)解碼、自動(dòng)判斷異常發(fā)生原因，按照數(shù)據(jù)分析要求對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)、信令數(shù)據(jù)進(jìn)行格式處理，進(jìn)而利用終端內(nèi)置存儲(chǔ)空間（如Flash）進(jìn)行暫存，并在業(yè)務(wù)空閑時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)給上傳和控制模塊。
（2）集成服務(wù)。中央控制服務(wù)器數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及解析提供基于Web方式的整體系統(tǒng)訪(fǎng)問(wèn)入口，提供所有業(yè)務(wù)的Web訪(fǎng)問(wèn)方式，并實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)有系統(tǒng)的集成服務(wù)。集成和Web推送的模塊有：基于Web的客戶(hù)端Session管理模塊，基于Web客戶(hù)端的Session管理模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)Web連接的持久化管理及映射；基于Web的異步服務(wù)器實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)推送模塊，基于Web的異步服務(wù)器實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)推送模塊借助JDK7的HTTP異步傳輸能力，并借助Java Script的XML Http Request對(duì)象完成對(duì)舊版本瀏覽器的實(shí)時(shí)推送；基于WebSocket的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)推送模塊，對(duì)于支持HTML 5標(biāo)準(zhǔn)的瀏覽器，借助WebSocket技術(shù)，實(shí)現(xiàn)高效的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)推送；基于WebGL的3D建模及解析模塊，WebGL為OpenGL的Web集成版本，借助該技術(shù)，可以在Web上實(shí)現(xiàn)高效的3D建模渲染；基于Java com互聯(lián)技術(shù)的系統(tǒng)集成模塊，基于Java com組建技術(shù)完成對(duì)基于微軟技術(shù)的現(xiàn)有系統(tǒng)的集成；數(shù)據(jù)解析模塊完成與中央控制服務(wù)器數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及解析支持，提供某些IE的專(zhuān)用系統(tǒng)的集成，借助Silverlight技術(shù)完成對(duì)微軟系統(tǒng)的集成 ；基于A(yíng)dobe Air技術(shù)的Web集成調(diào)用模塊，借助Adobe Air技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)Web應(yīng)用的桌面化需求。
