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Knowledge-driven digital twin manufacturing cell towards intelligent manufacturing

计算机集成制造 计算机科学 制造工程 过程开发执行系统 数字化制造 制造执行系统 分析 智能决策支持系统 调度(生产过程) 智能代理 大数据 过程(计算) 工程类 人工智能 数据科学 运营管理 数据挖掘 操作系统
作者
Guanghui Zhou,Chao Zhang,Zhi Li,Kai Ding,Chuang Wang
出处
期刊:International Journal of Production Research [Informa]
卷期号:58 (4): 1034-1051 被引量:311
标识
DOI:10.1080/00207543.2019.1607978
摘要

Rapid advances in new generation information technologies, such as big data analytics, internet of things (IoT), edge computing and artificial intelligence, have nowadays driven traditional manufacturing all the way to intelligent manufacturing. Intelligent manufacturing is characterised by autonomy and self-optimisation, which proposes new demands such as learning and cognitive capacities for manufacturing cell, known as the minimum implementation unit for intelligent manufacturing. Consequently, this paper proposes a general framework for knowledge-driven digital twin manufacturing cell (KDTMC) towards intelligent manufacturing, which could support autonomous manufacturing by an intelligent perceiving, simulating, understanding, predicting, optimising and controlling strategy. Three key enabling technologies including digital twin model, dynamic knowledge bases and knowledge-based intelligent skills for supporting the above strategy are analysed, which equip KDTMC with the capacities of self-thinking, self-decision-making, self-execution and self-improving. The implementing methods of KDTMC are also introduced by a thus constructed test bed. Three application examples about intelligent process planning, intelligent production scheduling and production process analysis and dynamic regulation demonstrate the feasibility of KDTMC, which provides a practical insight into the intelligent manufacturing paradigm.
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