可重构制造系统的车间作业调度策略

提出了一种实用的分层调度策略 ,通过对制造系统组织的重构 ,以最小作业生产延迟和最大系统设备利用率为目标产生可行的次优调度方案 .该策略分 3个阶段 :首先 ,采用增广拉格朗日松弛法获得复杂可重构制造系统的车间作业预调度方案 ,该方法能将复杂作业调度问题分解成多个任务层的子问题 ,通过求解子问题获得任务的作业时间和对应工序加工的生产设备类型 ;然后 ,对制造系统进行组织重构以形成多个虚拟制造单元 ,旨在使制造单元内的生产设备间物流传送 (由自动导航小车承担 )费用最小 ;最后 ,通过离散动态规划形成虚拟制造单元的生产作业调度次优可行方案 .通过数值仿真分析 ,该策略能针对快速变化的产品需求 ,有效地重构生产制造系统 ,产生次优的调度方案 .     

可重构制造系统的车间作业调度策略

提出了一种实用的分层调度策略，通过对制造系统组织的重构，以最小作业生产延迟和最大系统设备利用率为目标产生可行的次优调度方案．该策略分3个阶段：首先，采用增广拉格朗日松弛法获得复杂可重构制造系统的车间作业预调度方案，该方法能将复杂作业调度问题分解成多个任务层的子问题，通过求解子问题获得任务的作业时间和对应工序加工的生产设备类型；然后，对制造系统进行组织重构以形成多个虚拟制造单元，旨在使制造单元内的生产设备间物流传送(由自动导航小车承担)费用最小；最后，通过离散动态规划形成虚拟制造单元的生产作业调度次优可行方案．通过数值仿真分析，该策略能针对快速变化的产品需求，有效地重构生产制造系统，产生次优的调度方案．     

基于SLP的ODM企业生产车间布置的仿真优化研究

针对原始设计制造商(Original Design Manufacturer,ODM)企业生产车间的特点,以某碳带公司为例,运用系统布置设计(Systematic Layout Planning,SLP)对其生产车间进行物流分析以及非物流分析,得到优化后的作业单位综合关系图和作业单位位置相关图,进而确定各作业单位的相对位置;利用Flexsim仿真软件对车间原始设施布置进行仿真建模,发现不合理之处并提出优化措施,最后结合SLP方法与Flexsim仿真模型的分析结果确定设施布置的优化方案.分析表明,优化方案对改善车间内物流、空间、半成品停留时间及设备利用等方面具有较好的效果,并且仿真模型技术在一定程度上弥补了SLP方法的局限性,使得优化方案具备更高的可行性.     

基于Witness的车间物流人员配置的系统仿真与分析

针对企业生产车间的物流人员配置问题,以某外资生产制造企业为例,使用仿真软件Witness建立了生产系统仿真模型.通过仿真系统模型的运行,分析不同人员配置对生产系统的效率和库存的影响,研究发现合理的人员配置.本模型对需要优化车间内物流人员的企业提供了参考.     

可重组制造系统中物流运输路径规划

在分析可重组制造系统物流布局的基础上,根据物流运输网络的空间分布特征,提出了一种动态的AGV(自动导引小车)路径规划方法.利用图论,构建了AGV路径规划的有向图网络模型,采用机床相对位置矩阵、距离矩阵以及阻塞系数来描述车间环境信息,通过系统的重组,有效缩短运输距离.针对物流运输动态路网的变化,把整个运输网络划分成不同的子路网,动态地优化变化附近运输节点所在的子路网,从而较迅速地得到最佳运输路径.仿真结果表明了该方法的有效性和快速性.     

基于图文法的可重构机床配置规划方法

为提高制造系统的快速结构配置规划响应速度,提出了基于图文法的可重构机床配置规划方法.使用图文法直观而形像地刻画动态体系结构的配置行为,利用基于图文法的平行模块配置技术,实现了体系结构图模型在具体系统配置规划中的物理实施,并使得图文法模型的图转换操作可以自动映射到实际配置系统的动态配置上.全面表达了可重构机床在配置规划中的相关特征和目标任务的对应变化,实现了平行模块配置规划技术.通过实例验证了该方法.     

基于修正网重写系统的制造系统动态重构

智能制造模式要求制造系统能够快速动态重构以及时响应多品种、小批量产品的客户化、个性化定制的需求。本文从生产制造流程出发,针对不同输入输出函数下非托肯守恒复杂制造系统一般PN模型,在网重写系统的基础上提出修正网重写系统。修正网重写系统依据产品制造流程聚类对规则类库中重构单元子类进行系统的模块化封装,并制定相应的重构区域边界耦合约束与内部结构使能规则。构建的修正网重写系统重构单元类库具有行为特性继承的特点,保证局部区域重构后制造系统的活性、有界性及可逆性,根据制造系统修正网重写系统重写规则与重构步序可实现制造系统自主快速的动态重构。仿真结果与应用实例验证了修正网重写系统的可用性。     

基于Witness的生产物流车辆仿真研究

仿真是对复杂系统进行分析、研究和优化的重要方法。本文针对特定的生产系统,利用witness系统仿真软件,建立车间的生产物流模型。并通过对不同数量车辆情况下,设备利用效率、在制品数量等方面的比较,来寻找合适物流运输车辆配置方案。     

大批量制造系统生产能力和设备利用率分析

数学计算和建模仿真是分析制造系统生产能力和设备利用率的常用方法,一个高质量的模型对于提高系统性能分析的效率和精度具有重要意义.该文介绍了时间Petri net(PN)的基本概念,建立了制造系统的时间PN模型.基于此模型,利用Markov理论分析了系统的生产率和设备利用率,该方法在用于复杂系统时会导致Markov方程求解困难.因此又利用ObjectNet仿真软件对建立的时间PN模型进行了分析,结果表明仿真方法明显提高了分析的效率,并得到了精确的结果.该文还讨论了通过仿真方法解决顺序加工单元中间缓冲区的优化配置问题.     

生产车间物流平行系统体系研究

针对生产车间物流系统缺少整体层面上的系统性研究,给出了生产车间物流系统的平行管理与控制的框架.针对目前生产车间物流中的物流堵塞、路线选择、方案评价、可靠运行等关键问题,采用复杂系统研究中的人工社会、计算实验和平行执行方法,基于多Agent建模,给出了构建动态、整体、等效的生产车间物流人工社会系统的方法与模型可信度的验证方法,描述了生产车间物流人工系统的计算实验流程、内容及相应的评价指标体系.通过平行执行对生产车间物流系统的管理方案、运行状态和应急调度等制定了合理的计划和方案.     

基于改进遗传算法的车间布局重构

以车间设备的多行布局为研究对象,建立以设备序列和间距为决策变量、以最小化车间物流总费用为目标的车间布局重构数学模型.采用遗传算法进行求解,对染色体编码和遗传算子进行了改进.结合某凸轮轴加工车间实例,剖析该车间现有布局存在的问题以及重构的必要性,比较布局重构前后的物流费用,验证了车间布局重构数学模型和改进遗传算法的有效性.     

基于多色图理论的产品配置模型寻优及其系统

为了更准确地建立复杂产品结构之间的配置关系,提出了一种新的基于多色图理论的产品结构配置模型,给出了其数学模型,并应用改进蚁群算法对该模型进行了最优求解,最后基于该模型开发了产品配置管理的原型系统.结果表明,基于多色图理论的产品配置模型能够对复杂产品结构之间的配置信息、产品属性、装配关系等进行准确描述;同时,原型系统的开发让复杂产品设计并行化成为可能,为用户进行设计协作开辟了一条新的途径.     

汽车电机可重组生产线过程监控及优化控制系统

为适应汽车电机多品种、变批量的生产需求,实现生产线的可重组生产,提出了一种基于组态原理的汽车电机可重组生产线控制系统.系统利用组态原理进行设计规划,主要包括组态软件模块和车间作业任务调度模块.其中,组态软件模块可根据生产对象的不同而适时改变自身物理或逻辑构型,构建特定产品的专用控制系统;车间作业任务调度模块采用了基于Petri网和遗传算法(Petri-GA)相结合的算法,目标函数为系统重组费用与E/T(Earli-ness/Tardiness)惩罚相结合的加权单目标优化.对系统设计原理和结构进行了详细论述并给出了工业现场的实际应用结果,运行结果表明,提出的控制系统能有效地对可进行组态调整组元升级的生产线进行生产控制.     

基于作业路径网络模型的制造单元重构算法

动态多变的制造环境对制系统的自适应性提出了越来越高的要求，传统的基于成组技术的静态制造单元组织方式不能适应未来敏捷制造的需要，该文基于制造作业的网络模型，从缩短作业处理时间的角度出发，提出了一种启发式制造单元重构算法，并给出了应用实例。     

基于多代理机的车间控制系统结构的研究

对敏捷制造模式下车间控制系统的功能进行了分析,它除了具有常规的功能外,还具有实现单元动态重构、通过网络对外交流和对外合作功能;建立了车间控制系统功能模型;对多代理机系统用于车间控制系统进行了可行性分析,提出了基于多代理机的车间控制结构模型,该结构模型具有模块性、智能性、鲁棒性、动态性和柔性等特性,满足敏捷制造对车间控制系统的要求,能够快速适应制造环境的变化．     

支持动态重构的制造系统逻辑控制器设计方法

支持动态重构的制造系统可通过组元升级、组态调整形成新的生产能力和功能,针对制造系统混流生产、快速重构的特点,其逻辑控制器也必须适应这一要求.提出了一种基于可重构Petri网的制造系统逻辑控制器设计方法.首先,根据制造系统的加工控制需求建立逻辑控制器形式化模型;其次,根据系统重构方式给出网重写规则;最后,逻辑控制器根据重写规则动态重构自身结构以适应新的生产需求.制造系统的变化通过重写规则可快速、自动重构成新的系统逻辑控制器并且其行为特性是可判定的.实际应用证明了该逻辑控制器设计方法的有效性和正确性.     

多色集合在加工系统建模与分析时的应用

提出了多色集合、合取多色集合和析取多色集合的基本概念及其数学表达式,合取多色集合和析取多色集合是2种常见的多色集合的压缩形式,它们能使具体系统的建模得到简化,给出了对象性质和多色集合元素的逻辑表示方法,这样多色集合既能方便描绘加工及其元素,又很容易用于计算机编程,最后,举例指出了多色集合工具能被用来建立自动设计系统的不同数学模型之间的接口,有利于对加工系统进行深入描绘,研究表明,多色集合不仅能描绘加工系统的元素和加工系统整体的性质,还能描绘元素的性质和系统整体性质间不同的关系和联系。     

面向对象的赋时Petri网的敏捷制造单元仿真

针对敏捷制造单元的特点，提出了一种面向对象的赋时Petri网（OOTPN）的仿真方法。该仿真模型不但能够模拟 实际运行过程中复杂的行为，还可以进行性能分析，为单元重构提供反馈并为单元控制提供指导。这种方法充分利用Petri网技术的仿真能力。同时通过面向对象技术的运用，单元的仿真模型还具有高度柔性和重用性，在单元重构后能够快速生成新的仿真模型。     

虚拟制造系统分布式应用研究

面对制造辅助工具异构集成 ,代码重用等问题 ,制造业进一步投资需要的是一种网络层的、可扩展的框架结构。该文分析了制造应用软件社会化开发的特点 ,提出了分布式制造应用的概念和以框架为中心的制造应用分布式开发方法。建立了虚拟制造系统分布式应用开发的层次结构。总结了制造组件的三类模型。以柔性制造单元分布式布局应用为例 ,研究了最大生成树布局算法组件的建模策略 ,开发了分布式柔性制造单元布局系统。