粮仓调度与管理系统的设计与实现
这是一篇关于仓储,管理系统,专家系统,调度的论文, 主要内容为在进入互联网时代以来,有许多的新型概念被提出来,不论是工业上的,商业上的,等等。在新时代的背景下,系统化、自动化、规范化已经成了所有企业、工业的基本特征。虽然目前已经有了一部分粮仓管理系统,来代替人工管理,但是总会由于某些原因,不论是以前技术上的落后,还是企业的客观原因,新时代化的进程并没有得到完全的普及。本智慧粮仓管理系统,是为了提高仓储工作的系统化、自动化、规范化进程而设计的,同时,其提供粮仓调度方案生成功能。整个系统以提升粮仓管理效率为基础目的。因此,本文结合全国分散的各大粮仓为背景,对比现有的某些仓储管理系统的不足,设计并实现了基础B/S的智能仓储管理系统。本文设计并实现的系统,采用Java语言开发,Spring Boot作为后端框架,并且为了以后便于扩展,各业务服务均采用Microservice形式来提高系统灵活性,Element UI和Vue两者结合为前端框架,数据库采用了MySQL关系型数据库。通过分析业务特点,提炼出系统的几大基本需求,粮食的出、入库及其查询与管理,这一功能用于管理并记录粮仓的出入库情况;专家系统,用于对入库前的粮食进行检测;紧急情况调度方案的生成与使用,这一功能,用于在紧急情况下,通过输入详细情况而智能的生成一个合理的调度方案;调度、运输记录的查询与管理,这一功能是为了对上一个功能的互补,一是对方案的管理,二是对调度以及运输记录的管理。其他相关需求不详细说明。
基于平行Petri网的制造系统调度与控制一体化方法
这是一篇关于平行Petri网,赋时Petri网,调度,控制,TwinCAT的论文, 主要内容为随着工业互联网技术的发展,工业4.0和中国制造2025倡导的智能制造系统集成了越来越多的单元设备,系统规模日益增长,而且小批量、多批次和定制化的动态强度日趋剧烈,这使得无论调度策略的求解还是控制代码的设计,都面临着巨大的计算复杂性挑战。加上调度层和控制层割裂,很难满足信息物理系统对于生产事件快速灵活响应的要求。为了解决上述问题,本文将上层调度和底层控制紧密结合,以Petri网为建模工具,Twin CAT为计算平台,提出了制造系统的调度与控制一体化方法。本文的研究工作主要有以下几个方面:1)文中定义了一种兼顾调度和控制的新型Petri网,称为平行Petri网,从而集成地描述了传感器、执行器、任务和资源信息,构建制造系统的信息物理系统模型。除了普通Petri网结构外,还定义了动作函数和激活函数,并将其映射到库所结点,解决了网模型与环境交互的问题。并分别给变迁和动作函数加上标签和时间信息,使之不局限于控制,同样适用于调度。最后,给出了平行Petri网的执行算法,并定义了合法行为,得到了制造系统平行Petri网的一般设计方法。2)针对平行Petri网,给出了其优化调度方法。首先,描述了融合结构和宏库所,进而给出平行Petri网到赋时Petri网的抽象简化方法,大规模压缩优化调度所需搜索的状态空间。基于赋时Petri网,求解得到最优调度策略并定义了策略Petri网来描述。3)设计了平行Petri网和策略Petri网的同步执行算法,构建了基于平行Petri网的制造系统调度与控制一体化执行框架。4)构建了基于平行Petri网的调度与控制一体化框架,以Twin CAT为计算平台,柔性组装系统为实验平台,编写了C程序和PLC程序,使得Petri网与被控物理对象平行演化,实现了平行Petri网在策略Petri网的引导下对物理过程的调度和控制。本文方法能够统一地解决调度与控制问题,使得系统能够快速响应外界需求和变化,提高了生产效率,为Petri网在制造系统中的工程应用提供了有效工具。
基于NSGA-Ⅱ算法的柔性作业车间低碳调度问题研究
这是一篇关于柔性作业车间,调度,NSGA-Ⅱ算法,低碳,局部变邻域搜索的论文, 主要内容为调度作为一种科学的资源配置决策方法,可以有效帮助制造企业进行生产运作。与此同时,随着国家和地方对节能减排的重视,开展有效的车间调度方法及优化策略研究对实现制造企业实行高效低碳生产十分重要。柔性作业车间调度问题因其具有机器柔性和加工路径柔性的特点,更符合制造企业的实际加工环境。因此本文基于柔性作业车间调度问题,将当前低碳生产的要求与柔性作业车间加工生产的实际情况结合起来,对柔性作业车间调度问题进行探索研究,构建合理的低碳调度模型,设计高效的优化算法求解问题并开发柔性作业车间低碳调度原型系统。本文针对柔性作业车间调度问题,从低碳调度问题的模型建立、优化求解算法的设计以及车间调度原型系统的开发方面着手开展理论与应用研究,主要完成以下研究工作:首先,针对柔性作业车间调度问题,考虑到工件的运输时间及其设备产生的碳排放。建立了最大完工时间及车间碳排放评估函数,车间碳排放主要包括机床运行碳排放及辅助设备碳排放,并以最大完工时间和碳排放总量指标同时最小化作为调度优化目标,构建了柔性作业车间低碳调度问题模型。然后,设计了一种改进NSGA-Ⅱ算法求解问题模型。该算法针对调度问题离散型的特点,分别基于工序和机器设计了灵活的双链式实数编码机制。为实现完工时间调度目标的优化,设计了最短时间原则的种群初始化方法来获取质量较优的初始种群。为进一步对所得结果再次优化,提出了局部变邻域搜索策略及基于非支配最优解集的关机重启策略。随后采用田口实验方法求解获得算法的最佳关键参数组合。通过对KACEM和BRANDIMARTE数据集共20个实例的求解结果进行对比分析,验证建立的低碳调度模型以及改进算法的有效性。最后,基于MATLAB软件的图形用户界面(GUI),结合研究内容开发了柔性作业车间低碳调度原型系统,该系统包括系统管理、基础数据录入管理、调度优化以及调度方案输出管理四个功能模块。接着通过柔性制造车间加工实例求解,验证了系统的有效性,并为车间调度决策提供技术支持。
媒体容器云及面向分布式媒体转码的资源调度与优化问题研究
这是一篇关于转码,容器化,微服务,调度的论文, 主要内容为视频是日常生活中重要的数据类型,可以用最直观的方式为人提供信息。在这个信息高速发展的时代,媒体的呈现形式和相关技术在快速变革,但相比之下视频媒体的生产能力日渐匮乏,并开始成为媒体行业供应链的瓶颈。视频媒体生产“上云”是解决单机和本地集群化媒体处理系统生产力不足的问题的好办法。云计算提供海量的计算、存储和网络资源以及按量付费的弹性资源使用模式,可以满足媒体生产场景对资源和成本的需求。此外,容器技术作为新兴起的虚拟化技术,为云计算提供远高于传统虚拟机的硬件资源利用率和更灵活的系统部署方式;而微服务作为目前最火热的原生云应用架构风格,能为应用提供更快的迭代、更敏捷运维和更强的扩展能力。针对当前高质量和新型媒体生产能力不足的问题,本文对现有的分布式媒体转码系统进行扩展和升级。利用容器技术,将微服务架构应用于分布式媒体转码场景,设计了媒体转码容器云,重新定义媒体转码系统的任务处理流程和消息通信机制,实现松耦合的系统组件,并通过Docker将系统组件打包成“服务”容器。相比传统的分布式媒体转码系统,具有更加轻量,系统扩展、功能升级和维护更加敏捷,对计算资源的利用效率更高的优势。本文将媒体转码容器云部署在天河II号超级计算中心云平台,并通过IPTV场景中固定图像组的帧率上变换视频转码用例测试系统的正确性和高效性。服务发现问题是微服务系统不可避免的技术难题,并会增加媒体转码容器云资源和任务调度过程中的通信和网络开销,限制系统的规模。针对这个问题,结合系统结构特点,本文定义具有对称、透明、自调度特性的“集群”为转码服务实例的集合,并设计基于“受限集群”的服务发现模型,以分层、去中心化的方式完成媒体转码容器云的服务发现和维护,降低因服务发现问题带来的额外开销。本文以图论的方法证明集群和服务发现模型的性质,并通过社交网络中常见的大规模短视频快速转码场景分析其对媒体转码容器云的有利影响。
面向高吞吐数据中心的资源区分回收技术
这是一篇关于混合部署,计算损失,调度的论文, 主要内容为在云计算生产环境中,数据中心运营商通常将延迟敏感型服务和批处理作业共置在一台服务器上,以提升集群的资源利用率。同时分配给批处理负载的暂态资源可以被云服务提供商单方面撤销,并提供给延迟敏感型服务以保障其在突发访问负载下的服务质量。由于批处理负载具备不同的容错机制及运行特性,因此资源回收对其造成的计算损失存在差异。而挑选适宜的负载进行资源回收,既能及时恢复延迟服务的服务质量,又能减少回收行为所带来的不利影响。在最近的工作中提出许多先进的容错机制及调度策略以减轻不同类别负载(如大数据分析作业、人工智能类负载、科学计算应用等)在遭受资源回收时所造成的计算损失,但其在决策方面仍然忽视回收所带来的损失不一致性。因此在数据中心,以保障延迟敏感服务质量为前提,最小化资源回收对批处理负载所产生的性能影响仍然是一个亟待解决的问题。本文基于对批处理负载抢占损失不一致性的观察,设计了一套针对混部场景下的高效资源回收技术。该技术通过实时评估不同批处理负载的抢占损失,并以波达计数法整合运行时负载的回收优先级,以实现为混合部署系统推荐最适宜回收的负载。此外该方案还设计多级回收队列,用以针对不同服务组件实施不同强度的资源回收。本文所选取的测试负载均以容器化进程和微服务形式部署,我们评估了所设计的方案并将其与最新的混合部署系统Rhythm作比较,发现它能在保障服务质量的同时,进一步将系统的吞吐量提升17.7%,CPU利用率提升14.5%,内存带宽利用率提升19.6%。
公交车联网调度与信息服务系统的设计与实现
这是一篇关于公交车联网,调度,信息服务,设计,实现的论文, 主要内容为公交优先发展是解决拥堵、污染、道路资源短缺等城市交通问题的有效途径。近年来,公交车联网技术应用广泛,为公交事业的发展带来了新的契机。现有的调度子系统普遍采用浏览器/服务器(Browser/Server,B/S)架构,服务器计算压力较大。现有的信息服务子系统功能比较单一,用户体验欠佳。本课题来源于北京市支持中央在京高校共建项目“基于认知无线电的公交车联网应用技术开发”,论文主要关注公交车联网调度与信息服务系统的研究,工作内容包括以下几个方面:1.论述了公交车联网调度与信息服务系统的研究背景以及关键技术。基于对北京、上海、深圳、成都、无锡等地公交企业的实地考察,归纳总结了公交车联网调度与信息服务系统中存在的问题。2.基于调研成果,从公交调度人员以及公交乘客的角度出发深入挖掘了系统需求。在系统设计中,采用客户端/服务器(Client/Server,C/S)架构,设计PC客户端和手机客户端两种不同的应用终端满足公交调度人员和乘客的不同需求。以满足系统需求为目标,设计了系统各项功能。调度功能包括发车计划、车辆位置监控、动态调度辅助和运营信息查询。信息服务功能包括公交实时信息查询、到站提醒、换乘方案查询、附近站点查询和位置共享。3.广泛调研客户端和服务器端开发技术的基础上确定系统的技术路线。深入研究系统各项功能的实现机制。在服务器端实现中采用分层架构,应用了 Servlet、Spring和Hibernate技术。参照功能划分客户端的各个模块,基于Qt技术实现了提供调度功能的PC客户端。基于Android操作系统实现了提供信息服务的手机客户端。对系统各项功能进行测试。测试证明系统运转正常、性能优秀,可以有效辅助公交调度人员开展调度工作,同时为公交乘客提供丰富便捷的信息服务。
农业机械运维管理系统的设计与实现
这是一篇关于农机运维管理系统,调度,移动客户端,路径推荐的论文, 主要内容为近年来,农机工业发展迅速,农业机械化水平日益提高,农民对农业机械的需求越来越迫切。然而随着农业经营的扩大,农业经营信息滞后、时效性差、利用率低,管理人员不能及时、准确、详细的获取农机作业信息等制约农业机械化快速发展的现实问题也越显突出。因此,需要设计出具有移动性,并能提供监管调度服务的农业机械运维管理系统,来解决传统的农业管理方式信息滞后的问题,提高作业质量和效率。本文结合服务端开发技术与智能移动终端开发技术,并针对现有系统功能单一、移动性不足等缺点,设计并实现了基于Android的农业机械运维管理系统,主要研究工作如下:(1)分析并总结农机管理者与使用者的需求,基于客户端/服务器(Client/Server,CS)架构设计了农业机械运维管理系统的总体框架结构,设计并实现了农机运维管理Android客户端与服务端。本系统设计了农机信息管理模块、农机监控模块、农机调度模块、即时通信等核心模块,包括农机与农机手信息管理、农机轨迹回放、农机轨迹实时追踪、用户之间通信聊天、农机工作任务查询、工作计量统计、农机工作状况查询、行驶路径推荐与规划等诸多功能。(2)分析本系统服务器的性能和功能需求,并对主流通信协议与数据交互格式进行分析与研究,设计了服务端的框架结构和数据交互方式,采用HTTPS(Hyper Text Transfer Protocol over Secure Socket Layer)为主要通信协议,采用JSON(JavaScript Object Notation)与 XML(Extensible Markup Language)为主要数据交互格式。对SSM(Spring-SpringMVC-MyBatis)服务端开发框架进行预研,将SSM框架与功能逻辑相结合,并基于可高度解耦程序的MVC(Model-View-Control)设计模式,设计并实现系统服务端。(3)充分利用目前Android平台及Android智能手机使用广泛和携带方便等优势,设计并实现了农机运维管理智能手机客户端。本系统Android客户端基于MVP(Model-View-Presenter)模式设计框架结构,将数据持久层与视图层解耦,提高了程序的可扩展性、代码重用性以及应用的可维护性。引入百度地图API,实现地图图层展示与地图定位等地图操作模块基础功能,为其他各主模块的实现打下基础。利用 XMPP(Extensible Messaging and Presence Protocol)协议搭建基于Smark框架和Openfire服务器的即时通信功能,有利于用户之间实时交流。采用Fragment构建主流标签页面滑动式界面布局,广泛适配于多种分辨率手机。(4)为了解决调度中农机手能否驾驶农机在最快时间内到达目的地的问题,研究并对比主流路径搜索算法,分析了算法的执行步骤,以基于路径优化的A*算法作为本路径推荐模块的主算法,编写本系统最短路径搜索核心模块,最后结合客户端加以实现。综上,本文设计并实现了包含移动端的的农机运维管理系统,该系统功能完备,随着农业机械化与信息化的快速发展,本农机运维管理系统将会有更宽广的应用前景,为农业信息化与精准农业的发展做出贡献。
基于NSGA-Ⅱ算法的柔性作业车间低碳调度问题研究
这是一篇关于柔性作业车间,调度,NSGA-Ⅱ算法,低碳,局部变邻域搜索的论文, 主要内容为调度作为一种科学的资源配置决策方法,可以有效帮助制造企业进行生产运作。与此同时,随着国家和地方对节能减排的重视,开展有效的车间调度方法及优化策略研究对实现制造企业实行高效低碳生产十分重要。柔性作业车间调度问题因其具有机器柔性和加工路径柔性的特点,更符合制造企业的实际加工环境。因此本文基于柔性作业车间调度问题,将当前低碳生产的要求与柔性作业车间加工生产的实际情况结合起来,对柔性作业车间调度问题进行探索研究,构建合理的低碳调度模型,设计高效的优化算法求解问题并开发柔性作业车间低碳调度原型系统。本文针对柔性作业车间调度问题,从低碳调度问题的模型建立、优化求解算法的设计以及车间调度原型系统的开发方面着手开展理论与应用研究,主要完成以下研究工作:首先,针对柔性作业车间调度问题,考虑到工件的运输时间及其设备产生的碳排放。建立了最大完工时间及车间碳排放评估函数,车间碳排放主要包括机床运行碳排放及辅助设备碳排放,并以最大完工时间和碳排放总量指标同时最小化作为调度优化目标,构建了柔性作业车间低碳调度问题模型。然后,设计了一种改进NSGA-Ⅱ算法求解问题模型。该算法针对调度问题离散型的特点,分别基于工序和机器设计了灵活的双链式实数编码机制。为实现完工时间调度目标的优化,设计了最短时间原则的种群初始化方法来获取质量较优的初始种群。为进一步对所得结果再次优化,提出了局部变邻域搜索策略及基于非支配最优解集的关机重启策略。随后采用田口实验方法求解获得算法的最佳关键参数组合。通过对KACEM和BRANDIMARTE数据集共20个实例的求解结果进行对比分析,验证建立的低碳调度模型以及改进算法的有效性。最后,基于MATLAB软件的图形用户界面(GUI),结合研究内容开发了柔性作业车间低碳调度原型系统,该系统包括系统管理、基础数据录入管理、调度优化以及调度方案输出管理四个功能模块。接着通过柔性制造车间加工实例求解,验证了系统的有效性,并为车间调度决策提供技术支持。
云制造服务组合与调度仿真系统设计与开发
这是一篇关于仿真系统,服务组合,调度,云制造,微服务的论文, 主要内容为云制造是一种面向服务的网络化制造模式,其目的是通过云计算、物联网、虚拟化、服务化等技术将分布在各个企业的制造资源和制造能力接入云制造平台并形成制造云服务,然后通过互联网向用户提供按需制造服务。制造云服务(简称制造服务或服务)是云制造系统的核心。对云制造平台中汇聚的海量、分布、动态、多样和异构的制造服务进行有效管理,包括服务感知和接入、虚拟化和服务化、搜索和匹配、协商和交易、组合和调度等,是充分实现服务增值和增效以及向消费者提供按需制造服务的关键。云制造服务组合与调度是云制造应用的关键。然而,鉴于该问题的高度复杂性,目前还缺乏一个云制造服务组合与调度仿真系统,能够支持云制造服务组合与调度方面的研究,包括模型构建、算法仿真测试等。针对该问题,本文设计并开发了一个云制造服务组合与调度仿真系统,主要研究内容包括:(1)针对目前云制造服务组合与调度模型涵盖元素各异、指标不突出等问题,提出一个云制造服务组合与调度模型,并形式化地对模型内各个元素进行详细阐述。在所提模型的基础上,结合实际业务逻辑,以用例图、用例表等形式对云制造服务组合与调度仿真系统的功能和非功能性需求进行了详细分析。(2)根据模型和需求分析,从架构、数据库和微服务功能三个层面对云制造服务组合与调度仿真系统进行设计和开发。架构层面,从逻辑架构和技术架构两个方面对系统整体架构进行设计;数据库层面,从概念结构和逻辑结构两个方面对数据库相关实体及其关系以及数据库表的字段进行详细设计;微服务功能层面,以类图、流程图、序列图等形式对系统各微服务要实现的业务功能进行设计。最后,根据系统设计方案,完成了代码编写和系统开发。(3)将所开发的系统部署在航天云网INDICS平台。在测试环境中,依据测试用例完成对系统各微服务的功能和非功能测试,并根据实际测试结果和预期结果的对比,对系统进行了修改完善。测试表明,云制造服务组合与调度仿真系统能够对资源和任务进行有效管理,对算法进行模拟仿真,并能够对组合调度结果进行可视化呈现。同时,由于采用了微服务架构,该仿真系统具有良好的扩展性,能够为云制造服务组合与调度研究提供了一个基本的、可扩展的仿真验证平台,从而在一定程度上促进相关研究的发展。
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