一类离散事件系统的建模与分析研究

柔性制造系统为一类重要的离散事件系统。本文首先给出了该系统在任意排序、有限缓存器容量和多托盘配置下的极大代数模型;并由此给出了保证系统最佳运行效率前提下选择最少托盘数目、缓存器容量的启发式分析算法。文中给出了仿真算例。     

基于GSPN方法的柔性制造系统过程模型和性能分析

应用广义随机Petri网方法,对柔性制造系统进行建模和分析,提出了控制策略和优化方法.针对柔性制造系统的离散性,对整个系统的过程模型进行分析.利用广义随机Petri网结合马尔可夫链的方法,确立了系统的配置参数,得出了系统的平均运行时间,机床的平均使用率,系统的生产率,故障概率,对系统的优化和生产效率的提高以及柔性的提高提供了理论支持.最后,通过柔性制造系统实例,对该方法进行了检验.     

缓冲区容量为2的单臂树形多组合设备的建模与调度

在半导体制造中,多组合设备被广泛应用于晶圆加工.对于缓冲区容量为2的单臂树形多组合设备,当机械手的移动时间远远小于晶圆加工时间时,它是否存在一个1-晶圆最优周期调度仍是个有待解决的问题.针对此问题,本文首先运用Petri网对系统进行建模,经过对单组合设备调度和相邻设备协调运作的分析,证明系统的1-晶圆周期达到下界值时总是可调度的,并给出相应的调度算法.最后通过实例验证了算法的有效性以及实用性.     

多阶段混流装配的看板控制系统设计及应用

为实现混流生产过程的高效组织,讨论多阶段混流装配环境下看板控制系统指标设计和运作绩效优化问题.基于换模时间、缓冲区库存、看板容量、生产装配节拍比四个决策变量,建立看板系统模型, 分析该系统的环境依赖性, 以装配线不中断为约束,求解不同状态下系统最优运行绩效. 最后,给出Y公司看板控制系统优化实例.结果显示装配线各工件在制品数量大幅减少.     

具有阻塞影响的柔性制造系统排队网络模型

用有限容量局部库区的开排队网络模拟柔性制造系统，模型中，机床加工工件的时间服从指数分布，运送台车按照静态Ｍａｒｋｏｖ方式运送工件且运送时间服从指数分布，被阻塞的工件按照ＢＡＲ机理被处理，静态Ｍａｒｋｏｖ工件运送方式中的概率值受工件被阻塞的影响。     

机器人物流系统中在线托盘装载方法研究及其仿真

建立了机器人物流系统在线托盘装载问题中子域的概念,将托盘装载问题转化为子域装载问题,对子域装载时完全填充和部分填充的情形进行了分析总结。在此基础上,建立了包含子域约束、托盘约束、缓冲区约束的在线托盘装载问题模型以及在线箱料优选的三条优先级启发式规则,即最小子域总数、最大余域容载值、最小余域零值。最后通过算例及其仿真研究验证了模型的有效性,为机器人物流系统中在线托盘装载的工程实施提供了理论依据。     

基于eM-Plant的参数化虚拟组合设备

由于大直径晶圆的加工具有严格的逗留时间约束和时间波动, 使得组合设备的调度及其可行性的验证存在很大的困难, 而仿真是一个有效的方法. 如果组合设备的调度存在可行性, 那么, 通过仿真能够找到系统的可行调度. 利用eM-Plant建立了虚拟的单臂组合设备, 该系统是可重配置的. 不同类型的晶圆加工具有不同的晶圆流模式和加工时间, 该虚拟组合设备能够模拟不同的晶圆加工, 而参数化的虚拟组合设备实现了可重用性. 为了实现可视化, 建立了三维模型的虚拟组合设备. 对于操作组合设备的工程人员来说, 该系统是直观和有效的. 最后,通过例子验证了虚拟组合设备是可行的.     

机器人焊接柔性制造系统的多智能体协调控制

提出了利用分布式的多智能体协调控制技术实现对焊接柔性制造系统进行控制的思想。通过对集成多机器人和多传感器的焊接柔性制造系统进行焊接生产任务执行过程的分析,提出了针对焊接柔性制造系统的多智能体控制系统结构。最后利用JADE多智能体系统开发平台建立了一个多智能体控制系统,并通过实验验证了该系统的有效性及合理性。     

多载波CDMA中变换域自适应滤波抑制窄带干扰

Multi-Carrier CDMA(MC-CDMA)系统结合了正交频分复用(OFDM)系统和码分多址(CDMA)系统的优点,能比传统CDMA系统提供更高的用户容量,因而在3G中受到了广泛的关注.主要讨论MC-CDMA系统在加性高斯白噪声信道下使用变换域自适应滤波器抑制窄带干扰的性能,推导了系统在加性高斯白噪声信道下抑制单音干扰的理论性能,并将变换域自适应滤波器的性能和门限剔除器(threshold exciser)作了比较.通过数字仿真结果可以看出,使用变换域自适应滤波器的MC-CDMA系统对窄带干扰的抑制性能比使用门限剔除器的好得多.     

带有限缓冲区的知识化制造单元无死锁调度

鉴于制造系统无死锁随机调度问题研究的缺乏,在加工时间、工件到达以及产品需求到达均为随机的生产环境下,研究了带有限缓冲区的知识化制造单元无死锁随机调度问题.针对自动机对定量指标描述能力的不足,首先给出了一种费用自动机概念.在同时考虑工件加工、库存以及缺货费用的情况下,采用无限时域折扣准则下马尔可夫链建立了单元的费用目标函数,通过一致化技术对目标函数进行离散化处理,得到目标函数的随机动态规划模型,分析并证明了单元最优目标值函数的性质.为了克服离散状态空间组合所产生的维数灾问题,提出了一种基于仿真和函数逼近的启发式近似动态规划算法对模型进行求解.在上述研究基础上,构建了一种单元无死锁随机调度策略,以保证单元安全高效地运行.最后,通过实例研究对无死锁调度策略进行了验证.     

基于实际生产过程的FMS多任务可靠性仿真用户界面的实现

仿真方法是分析FMS可靠性的一种十分有效的方法和工具,可用于系统发展的不同阶段.由于受仿真语言、建模工作者、应用环境等限制,仿真方法在FMS可靠性研究中难以得到广泛的应用.本文首先简要介绍基于实际生产过程的FMS多任务可靠性仿真方法;然后,采用面向对象的思想和编程方法,建模仿真并实现了基于实际生产过程的FMS多任务可靠性仿真的用户界面.该用户界面具有建模方便、易学,修改模型快捷,界面友好,工作量少,生成的源程序可靠等优点.它为FMS的可靠性仿真提供了一条从模型到仿真源程序方便转换的捷径,对仿真方法在FMS可靠性研究中的广泛应用起了推动作用.该用户界面已应用于北京和长春FMS试验中心.     

FMS任务可靠性分析模型

研究ＦＭＳ任务可靠性必须综合考虑系统的结构、加工工件集、加工线路集的影响，而且由于ＦＭＳ具有加工和线路柔性，因此用常规的串、并联关系难以建立ＦＭＳ的任务可靠性模型。本文结合ＦＭＳ的特点，提出了ＦＭＳ任务可靠性分析模型的建模方法，并将该建模方法用于一实例，作者认为该建模方法既综合考虑系统的结构、加工工件集、加工线路集的影响，又较好地解决了预计系统任务可靠性的复杂程度高、难度大等问题。该建模方法可用于：（１）确定整个系统或特定工件的关键设备，利于维修的安排；（２）确定最可靠的加工线路集；（３）确定系统在不同条件下的任务可靠性，这是ＦＭＳ任务可靠性综合预计模型的基础。     

基于OPNET的机群数据链混合TDMA协议仿真

针对当前数据链的时隙分配问题,提出并实现了一种基于灰色关联分析法的混合时隙分配协议。通过灰色关联分析法对吞吐量、时延和当前报文缓冲区的负载程度做聚合,得到各节点综合得分,根据综合得分对时隙进行动态分配,同时采用固定时隙分配的方式保证网络中的节点最少有一个时隙可用。仿真结果表明：与固定TDMA(time division multiple access)协议和P-TDMA(priorityTDMA)协议相比,该协议在减少竞争冲突的同时,也保证了较低的时延、相对较高的吞吐量和高时隙利用率。     

Knowledge-based decision support system for tool management in flexible manufacturing system

Tool management is not a single, simple activity, it is comprised of a complex set of functions, especially in a flexible manufacturing system (FMS) environment. The issues associated with tool management include tool requirement planning, tool real-time scheduling, tool crib management, tool inventory control, tool fault diagnosis, tool tracking and tool monitoring. In order to make tools flow into/out of FMS efficiently, this work is aimed to design a knowledge-based decision support system (KBDSS) for tool management in FMS. Firstly an overview of tool management functions is described. Then the structure of KBDSS for tool management and the essential agents in the design of KBDSS are presented. Finally the individual agents of KBDSS are discussed for design and development.     

基于综合活动敏感性的动态缓冲分配及监控方法

经典缓冲管理方法只考虑了活动对工期的敏感性,而成本对项目的影响也至关重要,而且两者对不同项目的影响也各不相同。考虑活动对成本的敏感性,确定出活动对时间和成本的综合敏感性系数,在此基础上,根据活动对成本和时间的综合敏感性和活动持续时间,将项目缓冲进行分配,使得缓冲的分配更加合理。根据综合活动敏感性将活动分为高、一般以及低敏感性活动,从而能够更加有效地确定项目的监控重点。分别设置监控触发点,对缓冲消耗实行动态监控。最后,结合案例,采用Matlab仿真模拟验证优化结果。实验结果表明,该方法使缓冲利用更加高效,突出监控重点,能够实现成本降低和工期缩短的双重目标。     

FMS建模和形式化验证

提出了一种FMS的建模方法,此方法是基于时间自动机模型。运用模型检查工具UPPAAL来进行建模,仿真和验证。由于时间的因素被考虑到建模方法中,因此FMS的调度和控制问题可以被集成到这个模型中。在系统的行为被控制的同时,可以保证系统的性能指标。从而最优调度和最优控制可以得到检查和验证。     

柔性制造系统任务成功性模型

本文针对ＦＭＳ在完成任务过程中，系统或系统的某些单元发生了不超过规定时间内修复且不影响任务完成的故障情况，给出任务成功性的定义，典型情况的任务成功度模型和ＦＭＳ多任务成功性模型。本文作者所提的ＦＭＳ任务成功性模型已应用于北京和长春ＦＭＳ试验中心，为合理评估两个中心的广义可靠性提供了理论依据。     

基于实际生产过程用SLAM网络模型仿真评估FMS的可靠性

本文首先给出典型的柔性制造系统（ＦＭＳ）结构和典型的工件加工工序，并介绍与ＦＭＳ可靠性有关的基本概念。在此基础上，作者运用ＳＬＡＭ网络模型对该系统进行仿真评估，给出系统平均无故障时间（ＭＴＢＦ）、可用度和有效生产率，并考察了该系统的各组成单元可靠性因素变化对整个系统的影响。作者认为：ＳＬＡＭ网络建模和仿真是研究ＦＭＳ可靠性的一种有效手段。     

FMS动态仿真建模研究

基于现代设计方法的特点提出了一种面向FMS的动态仿真建模方法,并以此为核心结合面向对象及智能体等先进技术构造了FMS系统仿真的动态建模框架,同时论述了动态模型的建模机制、解决方案及关键技术,最后给出了一个面向FMS动态仿真建模的仿真环境。     

基于生物免疫机制的复杂系统健康监测与评估

生物免疫机制的模拟与实现对复杂系统的健康状态监控有重要的现实意义。分析了免疫的机制和特点，构建了基于多Agent的分布式免疫机制模拟结构模型，并给出了免疫Agent的逻辑结构模型，模拟生物免疫机制对故障进行监测、诊断和学习。在此基础上以一实际的柔性制造系统为背景进行了应用研究，给出了故障识别及其影响评估方法，可作为系统协调控制的依据，仿真试验表明该方法是有效可行的。