制造系统重构的内涵与可重构制造系统的研究现状

提出了面向先进制造的重构体系结构和制造系统可重构性的内涵的组合视图，指出了可重构制造系统在这一视图中的定位；分析了可重构制造系统的研究现状，并指出在可重构制造系统研究领域所需研究的问题。     

可重构制造系统生产能力扩展性重构方法

生产能力的缩放性设计是可重构制造系统(RMS)的主要研究内容之一.针对缺乏具有可操作性的生产能力重构方法的问题,提出了具有动态特性的约束RMS生产能力扩展性重构方法.通过分析生产能力缩放性原理,给出实现生产能力重构的3种基本方法.在给定RMS约束模型的基础上,通过建立系统成本模型、生产线平滑指数模型生成RMS生产能力扩展性设计的综合模型,并针对模型特点,提出了约束RMS生产能力扩展性设计的具体实现方法.最后通过实例验证了该方法的实用性和有效性.     

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．     

基于智能制造单元的可重构制造系统研究

研究基于智能制造单元的可重构制造系统建模方法。针对可重构制造系统的核心设备——智能制造单元的软硬件结构、智能性以及相互间的协调等要求,利用代理软件技术、ASOS和OSGi技术实现了其网络化控制。通过对智能制造单元进行实时协调控制,可实现制造过程的重构,进而实现敏捷制造。     

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.     

一种一维可重构计算系统模型的设计

文章提出了一种PE个数可配置的一维可重构计算系统模型,设计了PE间3种重构模式和PE内3种重构模式,大大简化了系统配置信息。建立C++描述的周期精确级系统模型,映射复数矩阵乘算法,分析比较不同PE内重构模式、同一PE内重构模式不同PE个数下系统的计算性能。实验结果表明,2-PE系统简单、灵活而高效。     

可重构性和可重构设计理论

为了获取市场竞争优势、增强竞争的核心能力,未来的制造企业应该显著地改进产品和制造系统的设计能力.探讨了企业迫切需要的可重构设计的概念、理论与方法.基于拓扑相似性给出了可重构性的定义,提出了既考虑最少功能要求,又考虑它们之间不可忽略的交互作用的广义独立公理,并给出基于广义独立公理的可重构设计的定理、推论和设计方程.最后,探讨了该理论在快速可重构制造系统设计中的应用,通过企业的成功应用证明了提出的可重构设计理论的正确性.     

考虑残值的二手设备租赁预防维护策略优化

针对具有一定年龄的二手设备租赁的特殊性,提出周期预防维护策略。该维护策略从设备的全生命周期出发,综合考虑设备的残值、年龄、预防维护、小修以及惩罚机制等因素对利润的影响,建立以出租方期望利润最大化为目标的周期预防维护模型,并给出模型取得最优策略的理论证明。最后通过算例分析表明,该策略符合二手设备租赁维护的实际情况,可为出租方提供有效的维护解决方案。     

基于数字制造环境的可重构装配线仿真分析平台

以某汽车变速箱装配生产线制造系统为背景,应用多Agent制造及Holon制造模式改造传统装配生产线以提升其柔性与重构能力·针对基于agent与holon混合思想的可重构装配生产线的基础框架与实现等理论提供分析验证环境,提出应用数字制造技术构建面向可重构装配线的数字仿真验证平台·在分析面向重构装配线的仿真平台功能特征的基础上,构建了数字仿真验证平台的框架·研究了仿真平台开发中的系统集成、可视化仿真、可重构装配线性能分析等关键技术,最后给出了仿真平台的实例系统·     

并行机系统生产计划与预防性维护联合建模

以多设备、多周期、多产品、有限产能批量计划问题(CLSP)模型为基础,采用基于设备运行的预防性维护思想与成组维护策略,建立以系统生产与维护总成本最小化为目标的并行机系统生产计划与预防性维护联合决策的模型,以便更加准确地反映实际生产过程中生产计划与维护活动的耦合关系.针对以上模型特点,构造启发式算法,通过维护活动的嵌入与移动,并结合生产批量的移动调整,优化系统生产和维护计划.数值实验表明,该模型能有效避免设备的过度维护问题,减少固定维护成本,从而降低生产与维护总成本.所设计的算法在实验结果上与直接用CPLEX求解的最优解接近,在求解速度以及规模上也更有优势.     

装备预防性维修的综合权衡模型研究

预防性维修综合权衡就是在装备的设计阶段对整个系统以至各组成单元做出预防性维修的决策分析。建立了两种预防性维修的综合权衡模型．即可达可用度模型和预防性维修与修复性维修费用比模型,用以在装备的研制阶段对系统及其部件进行预防性维修决策做出定量分析．并利用实例对模型进行了验证。     

以可靠性为中心的多部件设备预防性维修策略的优化

基于以可靠性为中心的预防性维修计划对生产的重要性及其制定的复杂性,提出了多部件设备非周期预防性维修计划的优化方法.该方法中的预防性维修分为更换、修理和保养;突发故障用小修处理.为减少维修停机损失,将多个维修作业按照机会维修阈值进行归并.运用马尔可夫决策过程理论,给出了不同维修方式转移概率的表达式,解决了预防性维修策略的组合优化问题.用VB程序仿真求解出了满足设备可靠性要求、且维修成本最小化的预防性维修计划.结果表明,相比对多个部件单独进行更换或修理,所提出方法节约了大量维修成本.     

成组生产条件下考虑学习和遗忘效应及设备维护的调度策略

以成组生产的单机系统为对象,将学习和遗忘效应及维护策略融入调度模型,以使建立的调度模型更加符合实际.在考虑学习效应时,既考虑了同种零件本身的学习效应,又考虑了同一零件族内各零件间相互的学习效应,并采用相似度表示加工零件类型的转换对学习程度的影响,即遗忘效应;在考虑维护策略时,采取完美预防维护策略来减少设备发生故障的概率,预防性维护仅在加工完一个批量后进行,并采用小修处理批量中出现的设备故障.在此基础上,以总完工时间最短为目标,建立了调度和预防维护决策的整合模型,并通过算例分析验证了模型的有效性.
     

计算机辅助可重组制造系统集成设计框架

为解决目前缺乏能够结合我国制造业现状的具体实施与应用的可重组制造系统计算机辅助系统平台问题,提出了基于面向对象开放式架构、模块化技术方法的可重组制造系统集成设计框架.分析了集成框架的规划问题,给出了体系结构.建立了集成框架的系统功能模块,并就实现每个模块所采用的关键技术进行详细阐述.依据该设计思想,结合某汽车零部件制造企业开发了集工艺分析描述、布局规划、生产调度、仿真优化、成线监控和资源管理为一体的集成系统.     

一种基于可靠性的设备顺序预防性维护模型

等周期预防性维护策略不可避免地会使设备的可靠性随着役龄及维护次数的增加而逐步降低．为此,结合役龄递减因子和故障率递增因子的优点,通过引入基于两类调整因子的混合式故障率演化规则,建立了基于设备可靠性的顺序预防性维护优化模型,并以威布尔分布为例,利用蒙特卡罗仿真方法对其进行了优化．结果显示,该模型符合设备的实际维护情况,可为设备的维护决策提供有力的支持．     

可重组制造系统及其关键技术

分析了多品种、变批量的生产方式对制造系统的要求,对适应这一发展趋势的可重组制造系统（reconfigurable manufacturing system,RMS）的特性和组成进行了描述,提出了可重组制造系统的结构和设计原则,将可重组制造系统的关键技术归纳为布局规划与优化技术、系统建模技术、可重组机床设计技术、模块化控制器技术、可拼接物流技术、构件集成和整合技术,以及系统快速可诊断技术并分别予以阐述.     

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.     

Periodical Inspections and Delay Replacement Model Based on Age Preventive Replacement Policy

Periodical inspections and an age-based preventive replacement（ APR） model were proposed based on a two-stage failure process for a single component system. Inspection activities were performed at regular intervals. Once the system was identified to be at defective state by inspection,a maintenance decision needed to be made that whether to replace the defective system immediately or wait till the preset APR time. So a threshold was introduced into the model and called as inspection-based preventive replacement（ IPR） threshold. If the distance from the defect identification point to the APR time was longer than the threshold, a preventive replacement（ PR） action was made; otherwise PR action was to wait till the APR time. Two models were proposed and compared,and a numerical example was conducted to illustrate the applicability of the model.     

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.