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.     

基于改进的网重写系统的Petri网逻辑控制器的自重构方法

提出一种基于改进的网重写系统的可重构制造系统的Petri网模型的自重构方法。通过改进,克服了网重写系统的若干固有缺陷,提出了Petri网逻辑控制器的自重构方法,这种方法能保证重构中逻辑控制器的正确性,避免复杂的数学分析验证。通过可重构制造单元的实例演示了该方法,并验证了其有效性。     

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 .     

制造系统工作流设计的校验和性能分析方法

基于广义随机Petri网提出了对工作流的 流程和资源角色分配的转化规则。在此基础上, 得出了在虚拟企业中，重组流程、资源和角色的网模型正确性和稳定性应该具备的条件是：安全、活性和标记守恒。对制造系统重组变化性能的定量分析，可以通过对工作流转化的广义随机Petri网的稳定状态概率进行模拟计算和评价，它为敏捷化快速重组优化找到了有效的手段。最后，通过实例说明了判定和分析的一般步骤。     

敏捷制造系统的多Agent结构与调度方法研究

敏捷制造系统应具有实现动态重构、通过网络对外交流和对外合作功能。该文设计了分布式多代理车间调度系统的体系结构,分析了当前研究较多的几种调度算法的局限性,特别是传统合同网协议及其限制,从车间内部和企业间两个方面分析了基于扩展CNP的制造单元调度过程和方法。针对企业间任务分配设计了一种多阶段、多任务的扩展合同网调度方法。     

热轧流水线的轧制节奏优化和监控

热轧生产线的特征是缓存区以长度空间为约束的制造系统,是制造过程中同时改变上下游缓存区状态的Ｔｉｍ ｅ－ｃｒｉｔｉｃａｌ实时系统和混合动态复杂系统．为发掘制造系统的最大生产能力,文中以Ｐｅｔｒｉ网为建模工具,研究热轧生产线的静态最优节奏控制和基于实测参数的状态重构监控技术．状态重构方法及其节奏修正方法对于线性构件串行制造系统具有普遍意义,且是实际制造系统特别是高风险系统既保证效率又兼顾安全的实用监控方案．     

可重组制造系统车间设施动态重构研究

针对制造系统车间设施重构的决策问题,给出了面向可重组制造系统车间设施动态重构方法.利用多色图理论着色原理定义设施围道,建立制造车间多色图模型,通过布尔矩阵生成车间作业单元配置模型和物流模型,并构建工艺可行的作业单元配置方案;利用仿真分析软件构建作业单元配置方案的数字化仿真模型,结合生产物流及设施利用率分析,重构作业单元内设施系统.以某公司机械加工车间为研究对象,验证了车间设施动态重构过程的可行性和有效性.     

基于Petri网的MES系统形式化建模

针对一般车间执行制造系统结构复杂性高、重构能力弱、性能分析困难等问题,以水产品加工MES系统为例,通过Petri网对其进行形式化分析与建模.对水产加工的流程进行逐级分解、细化,根据功能将整个系统划分成3个模块,基于Petri网分别对3个模块进行集成建模.最后根据Petri网理论知识,对MES的Petri网模型复杂度与结点特性进行分析和研究,建立一种行业通用的、结构简单易扩展、灵活性强的Petri网模型.     

质量控制过程的流程重构校验方法研究

通过广义随机Petri网结构等价性的分析和论证，提出质量保证过程的流程建立和重构方法。首先该方法依据ISO9000标准，在网络化制造企业间构造无差错的开放质量活动流程，然后根据网结构等价构造方法分解到企业内部扩展私有流程。两次建模的步骤克服了递阶和集中控制需建立和校验整个流程的缺点，保持分布自治的质量控制过程在网结构特性上能满足有界性、遍历性和标记平衡，适应了网络化制造环境中需要适应性修正的动态特征需求，为网络化制造过程中质量的重构优化找到有效手段，最后通过实例说明结论的可应用性。     

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Petri网的产品重构描述及规划

为满足制造商需要快速地对市场变化做出响应的需求,需要研究产品重构领域中产品重构模型的描述和确定可重构产品的重构序列。该文对已有的一些装配和拆卸的描述方法进行分析,基于Petri网提出了一种对可重构产品进行描述的有效方法,解决了重构接口表示的问题。提出了一种考虑经济性的重构算法,使用重构成本矩阵,可以有效搜索重构路径。该文以可重构并联机器的典型驱动支链为例,验证了该方法的可行性。     

基于Petri网的产品重构描述及规划

为满足制造商需要快速地对市场变化做出响应的需求,需要研究产品重构领域中产品重构模型的描述和确定可重构产品的重构序列。该文对已有的一些装配和拆卸的描述方法进行分析,基于Petri网提出一种对可重构产品进行描述的有效方法,解决了重构接口表示的问题。提出一种考虑经济性的重构算法,使用重构成本矩阵,可以有效搜索重构路径。该文以可重构并联机器的典型驱动支链为例,验证了该方法的可行性。     

Process Planning and Scheduling Integration in an Open Manufacturing Environment

New open manufacturing environments have been proposed aiming at realizing more flexible distributed manufacturing paradigms, which can deal with not only dynamic changes in volume and variety of products, but also changes of machining equipments, dispersals of processing locations, and also with unscheduled disruptions. This research is to develop an integrated process planning and scheduling system, which is suited to this open, dynamic,distributed manufacturing environment. Multi-agent system (MAS) approaches are used for integration of manufacturing processing planning and scheduling in an open distributed manufacturing environment, in which process planning can be adjusted dynamically and manufacturing resources can increase/decrease according to the requirements. One kind of multi-level dynamic negotiated approaches to process planning and scheduling is presented for the integration of manufacturing process planning and scheduling.     

基于马尔可夫决策过程的MES系统动态调度方法

针对以事件为驱动的网络化制造环境下生产系统的特征,扩展马尔可夫决策过程,根据生产制造的特点进行动态生产调度方法的研究.以面向用户标准为基础,用制造系统响应时间来评价调度算法在不同规则下具有的性能特点;根据分析结果分别确定各种调度规则在预期时间内能够达到生产优化调度或满意调度的可能程度.将调度规则与实际生产相结合,设计网络化制造环境下动态调度指令单管理系统,实现制造管理的信息化.本系统可以按照用户需求实时反映生产制造信息;根据企业情况确定调度规则,生成调度决策方案,最大程度保证企业利益.     

虚拟制造中生产线可视化设计

为了快速地设计出高效合理的生产线,研究一种利用虚拟制造技术对生产线进行可视化设计的方法.首先应用面向对象技术建立制造环境中的基本资源类库,并针对其中对象建立相应的模型库,然后通过可视化的建模方式,构建出可模拟真实生产环境的虚拟可视化模型.该技术将为生产线的设计以及快速重组设计提供有效的建模和分析工具,并可提高设计的合理性.     

Analysis of Petri net model and task planning heuristic algorithms for product reconfiguration

Reconfiguration planning is recognized as an important factor for reducing the cost of manufacturing reconfigurable products, and the associated main task is to generate a set of optimal or near-optimal reconfiguration sequences using some effect algorithms. A method is developed to generate a Petri net as the reconfiguration tree to represent two-state-transit of product, which solved the representation problem of reconfiguring interfaces replacement. Relating with this method, two heuristic algorithms are proposed to generate task sequences which considering economics to search reconfiguration paths effectively. At last, an objective evaluation is applied to compare these two heuristic algorithms to other ones. The developed reconfiguration task planning heuristic algorithms can generate better strategies and plans for reconfiguration. The research finds are exemplified with struts reconfiguration of reconfigurable parallel kinematics machine （RPKM）.     

基于软构件的车间生产管理系统快速重组平台

基于软构件的生产管理系统组织平台，把生产中的各种资源作为软构件组织起来，根据动态到达的生产任务要求及时构建生产管理系统，可以快速响应制造环境的变化以及生产任务的变更，实现系统结构的动态改变．提出了采用软构件技术实现车间生产资源的快速重构方法，并从系统设计流程、构件设计和结构设计等方面讨论了基于软构件技术的车间生产管理系统快速重组的关键问题．