建構物聯制造系統 主動感知生產活動——訪西北工業大學工業工程系張映鋒教授

本刊記者 余 華

“目前我國雖然是制造大國，但并不是制造強國，其中在生產管理方面和發達國家相比存在著一定的差距。為此，我們希望借助物聯網技術，在管理方面從以實時信息和知識為主的管理方法代替以經驗為主的管理模式，以求豐富傳統的制造企業，使企業升級轉型。”采訪中西北工業大學工業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目，也是他長期以來科研工作的追求所在。近幾年，他帶領團隊將物聯網技術引入到機械制造系統智能化領域，致力于研發物聯制造系統，通過建立制造執行過程的主動感知機制，主動地獲取制造過程的實時信息，基于信息技術和決策支持系統，實現制造過程的透明性、敏捷性、容錯性和自修復性，達到對制造過程進行全方位的跟蹤、分析、優化和控制，目前已取得一系列可觀成果。

讓制造資源會“說話”

張映鋒教授于1995年9月考入西安交通大學機械工程專業，直至2005年博士畢業，在“計算機集成制造”研究領域具有扎實的學科功底。隨著科技的發展，物聯網作為公認的繼計算機和互聯網后的第三次世界浪潮的始作俑者，應用前景非常巨大，我國中長期發展規劃中把物聯網作為國家發展戰略放在非常重要的位置。對此，張映鋒教授結合自己的研究方向，針對我國大多數企業在生產管理中普遍存在的上層管理系統與底層執行資源間信息獲取與實時傳輸難問題，在國內率先開展“物聯制造系統”基礎理論與關鍵技術的研究。

“物聯制造系統就是希望通過應用最新的物聯技術與傳統的制造資源，使得每個制造資源具有‘實時感知與交互’的能力，有‘眼睛、耳朵、嘴巴’。這樣，上層生產系統可以隨時感知各類制造資源上正發生的制造活動，以更好地組織制造資源”張映鋒教授說，他們的研究正是結合物聯技術使得生產過程中各類制造資源可以將自身的狀態主動地傳輸至生產制造系統，以及時地發現異常和確保制造任務的高效、高質生產。

讓制造執行系統更“智能”

依托于國家自然基金、863等項目，張映鋒教授近幾年在“制造執行過程的主動感知與動態優化”方向進行了較深入地探索，提出了融合物聯網技術的底層加工設備動態制造建模方法和復雜生產任務優化策略與方法，構建了基于自動識別技術的車間級制造執行過程監控與優化系統的體系構架，建立了一種底層制造設備的服務化建模方法與使能技術，形成了一套基于實時信息的生產任務調度與JIT式物料優化配送方法和在制品信息動態跟蹤與監控技術，為制造企業上層管理系統、車間層、底層執行層面信息的“實時”、“無縫”集成和“互用協作”提供了重要的學術和應用價值。

張映鋒教授的科研成果具有十分重要的科學意義，在“數字化制造設備建模”和“實時制造信息驅動的制造執行過程優化管理”的研究成果屬先進制造領域——制造系統智能化研究的前沿；在理論、方法方面所獲得的研究成果對于“物聯制造系統”的應用和實施提供重要的理論依據和技術上的借鑒價值；為當前“先進制造系統建模與優化”方面提供共性方法、技術、實施上的指南，也為我國由制造大國邁向制造強國提供重要的理論和技術儲備；此外，通過將與本課題相關的研究成果直接用于具體的生產實踐活動中，必將為制造企業更有效地生產、經營、管理提供一條新的途徑，為制造系統從現有數字化、網絡化向智能化發展奠定重要基礎。

“站在別人肩膀往上跳”

在研究生培養方面，張映鋒教授也有一番自己的理念，培養學生過程中，他希望學生可以“在別人的肩膀往上跳”，他說：“當我布置科研任務后，不希望學生馬上給出反饋，而是展開調查研究，能在這一研究方向找出國內外十個研究團隊以及十個團隊帶頭人，看看他們有哪些成果，做學問不是閉門造車。”他還把學生分為兩類，一類是“可以找到一個好肩膀”，緊跟前沿；一類是“可以跳的”，即在一個方向上越鉆越深，力爭原始創新。

在課程教學中，張映鋒教授主講的課程有“工業工程導論”、“先進制造系統導論”、“車間管理”、“現代生產管理理論與方法” 、“RFID在供應鏈管理中的應用”等。

對于下一步的工作，張映鋒教授說，他們將重點進行物聯制造系統的優化策略與優化方法研究，特別是對實時信息驅動的制造過程異常感知、預測、診斷與自修復模型和方法的研究；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用到在企業中去，為企業生產帶來可觀的經濟效益。