中科院沈阳自动化研究所工业信息学研究室介绍
工业信息学研究室是围绕工业信息学技术开展专业研究与开发的系统性研究室,长期从事相关技术的基础理论和应用基础研究。在先进控制、传感器网络、片上系统、智能测量、安全控制、射频识别、软构件、数字化协同、分布式智能技术领域取得丰硕成果,获得自然科学基金、国家863计划、国家科技攻关计划、中科院知识工程重大项目、院地合作项目、企业委托项目等各类项目百余项。拥有辽宁省“工业通信与控制系统”和“数字化协同管理”重点实验室,与美国、英国、法国、德国、新西兰、澳大利亚、香港等国家和地区的大学、研究所和公司建立了密切的学术交流和长期性合作关系。
工业信息学研究室拥有工程院院士1名,国家杰出青年基金获得者1名,研究员10名,副研究员10名,其他固定人员80人。近五年来,在工业信息学领域出版专著9部,在国内外主要刊物与重要学术会议发表论文700余篇。
工业信息学研究室在学科布局上,确定了在线测量与智能控制、实时嵌入式系统、工业控制网络、泛在信息融合与处理、管理决策优化与系统五大研究方向。
1.在线测量与智能控制方向
学术带头人:胡静涛 研究员、苑明哲 副研究员
现代大型生产装备结构复杂、自动化程度高,工业参量智能检测与分析技术、设备远程状态监测与维护技术、工业过程在线优化与智能控制方法是保证大型装备安全可靠运行的关键。本方向主要研究内容包括:
工业参量智能检测与分析技术
◦电机运行参数非侵入式在线检测与分析技术
◦基于LIBS的冶金过程组分在线检测与分析技术
◦工业过程参量软测量技术
◦生产过程能耗与物耗检测与分析
大型设备远程状态监测与维护技术
◦基于Web Services的设备远程状态监测技术
◦基于状态的维护技术(CBM)
工业过程控制中的智能计算理论与方法
◦工业过程智能建模
◦典型设备与过程的智能控制
◦工业过程工况识别与故障诊断
工业过程在线优化理论与方法
◦多目标动态优化理论与方法
◦控制与工艺一体化分析与综合
◦面向综合生产指标的全流程运行优化
◦企业能源管理与优化调度
2.实时嵌入式系统方向
学术带头人:杨志家 研究员、周侗 副研究员、王宏 研究员
实时嵌入式系统技术的研究是面向工业控制开展分布式实时控制技术、实时嵌入式系统技术的应用基础研究,为相关应用领域提供共性关键技术和基础设计开发平台。它包括实时嵌入式硬件平台实现和实时嵌入式软件平台设计、实现面向工业控制的嵌入式处理器设计、系统硬件IP(Intellectual Property)库设计和实时安全嵌入式操作系统及应用软件设计的完整设计流程。目前,拥有全定制集成电路、基于标准单元的集成电路、和基于FPGA的设计流程,拥有深亚微米SoC芯片的设计能力,拥有系统级、模块级和芯片级的实时嵌入式系统研发能力。其设计的芯片级产品可以满足FF(FundationFieldbus)、 profibus PA和HART(HART Communication Foundation)现场总线的智能仪表和智能控制系统应用需求。主要研究内容包括:
实时嵌入式片上系统设计方法论及技术
◦基于平台(Platform Based Design,PBD)的SoC(System on a Chip)设计技术;
◦软硬件协同设计与仿真、测试理论和技术;
◦建立面向工业通信应用的系统级芯片集成设计环境;
◦实时嵌入式片上系统低功耗设计技术;
◦实时嵌入式片上系统本质安全设计;
◦实时嵌入式片上系统可靠性设计;
◦研究在设定目标环境下面向工业应用的SoC芯片的DFT(design for test)和DFM(design for manufacture)设计技术,建立验证和测试环境与规范。
面向工业通信的SoC体系结构研究
◦研究基于SoC设计思想和分布式网络处理器设计理论的工业应用通信控制系统体系结构;
◦研究软硬件协同设计理论,研究面向系统软硬件行为功能和结构最优化划分机制与算法,以及现场总线通信协议软件优化技术。
面向工业通信应用的IP库设计研究
◦研究开发面向现场总线通信协议IP库;
◦研究基于分布式网络处理器的设计理论,面向工业现场控制与通信,支持PDU(协议数据单元)高速处理能力的专用微处理器IP核;
◦研究解决面向工业控制领域的可重用IP接口标准和重用流程。
3.工业控制网络方向
学术带头人: 于海斌 研究员、杨志家 研究员、徐皑冬研究员、曾鹏 研究员、王宏 研究员
研究以现场总线、工业以太网、无线通信与传感器网络、汽车总线技术为基础的工业通信技术,基于网络的控制技术及其应用技术,通信过程的建模、分析和性能评价方法,通信协议的分析和制订,分布环境下的先进控制理论与方法,以及无线传感器的分布自组织行为理论研究,解决工业环境中的基础关键问题。主要研究内容:
通信过程的建模、分析及性能评价方法的研究
◦面向工业控制系统的网络通信协议的形式化建模与定量分析方法
◦以最大信息时延最小化为优化目标的动态实时调度理论与算法
◦以满足系统稳定及动态性能QoP(Quality of Performance)和兼顾网络性能QoS的通信协议的设计理论与优化算法
通信协议的分析及制定
◦典型工业通信协议的建模
◦典型工业通信协议的性能分析
◦工业通信协议正确性验证
◦满足工业应用需求的通信协议设计
基于无线传感器网络的新一代工业控制系统关键技术研究
◦新一代基于无线网络的工业控制系统体系结构与建模方法
■大规模、分布式的工业控制系统层次化、模块化的体系结构。
■基于混杂理论的工业无线控制网络建模与分析方法。
◦基于无线传感器网络的工业控制系统关键技术
■面向工业控制应用的无线传感器网络实时通信技术。
■面向工业控制应用的无线传感器网络可靠路由技术。
■面向工业控制应用的无线传感器网络节能技术。
■面向工业控制应用的无线传感器网络智能管理技术。
◦基于无线传感器网络的工业控制系统协议标准
■现场级工业无线控制网络物理层与数据链路层协议标准。
■现场级工业无线控制网络网络层协议标准。
■现场级工业无线控制网络应用层协议标准。
◦与传统工业控制网络的互联与互操作技术
■无线传感器网络与FF现场总线的互联技术。
■知识级互操作技术。
技术攻关及应用
◦基于FF、Profibus、Hart等现场总线的控制系统
◦基于CAN总线的汽车控制网络
◦基于以太网的工业实时控制协议标准和系统
◦无线传感网络协议的开发及应用
◦其它基于工业通信的应用系统
4.泛在信息融合与处理技术方向
学术带头人:胡琨元 研究员、梁炜 副研究员、库涛 副研究员
泛在信息融合与处理技术是实现企业上层决策与底层运作信息之间无缝集成的重要环节,它针对由无线传感网络、RFID网络、控制网络、互联网等所构成的泛在网络空间中多源、海量、异构信息进行处理,解决复杂工业过程控制与管理系统中各种边界条件、特征参数和状态信息的综合集成问题,实现制造企业信息空间与物理空间相融合,以适应环境的动态不确定性变化、提高生产的柔性与实时响应能力。主要研究内容包括:
复杂工业系统泛在信息融合理论与应用研究
◦多传感器信息融合处理模型与方法
◦分布式信息融合方法
◦多传感器信息融合的计算智能方法
◦基于信息融合的定位技术
◦基于RFID网络多读写器数据融合的智能定位技术
制造过程泛在信息智能处理与分析技术研究
◦制造过程海量数据实时处理技术
◦多维制造信息的空间聚合
◦多采样率制造信息整合技术
◦海量信息分析和知识挖掘技术
制造过程语义事件处理技术研究
◦面向制造过程的情境感知计算模型
◦制造过程综合感知信息语义处理模型
◦复杂事件模型与探测方法
◦复杂事件挖掘技术
基于事件驱动的RFID信息集成技术研究
◦RFID时空语义事件模型
◦RFID多协议集成技术
◦RFID复杂事件处理与引擎技术
◦RFID事件管理中间件技术
5.管理决策优化与系统方向
学术带头人:朱云龙研究员、南琳研究员、王正方研究员
生产管理与经营决策是工业信息化与综合自动化的一个核心内容。“管理与决策”将底层的生产执行系统与与企业面临的产品、原料两个市场联系起来,使企业成为一个“资源配置合理、物料流动有序、生产井井有条”有机的整体,在整个工业信息化与综合自动化中起着“提纲挈领”的作用。围绕制造企业生产运作、现代物流与供需链管理中的建模仿真方法、决策优化和系统集成领域的前沿信息技术展开研究,主要研究内容包括:
协同制造与管理理论与总体技术
◦先进管理模式和体系结构
◦协同制造与管理总体技术
◦复杂系统分析与设计工具
◦电子商务环境下制造企业群体协作模型
先进的管理方法与技术
◦现代生产运作管理理论与方法
◦先进排产计划
◦智能化制造执行系统技术
◦生产过程动态成本控制方法
◦供应链管理与物流控制技术
◦分析型客户关系管理技术
◦商务智能与优化决策技术
企业服务计算与软件重构技术
◦基于服务的软件构建技术
◦软件即服务的服务封装
◦云计算的协同机制
◦系统集成与互操作理论及方法
◦业务驱动的协同平台与信息系统
群体智能优化方法
◦群体智能平台体系结构与平台
◦群体智能中的非线性复杂问题
◦群体智能中的自组织自适应机理
◦群体智能中的知识自涌现机理
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