可重構裝配線建模、平衡及調度研究.pdf

1、隨著社會和科學技術的發(fā)展，現代制造業(yè)正面臨不可預測、快速多變和不斷增強的市場競爭等一系列問題。在這種背景下，可重構制造系統(tǒng)成為了全球經濟一體化時代最有競爭力和發(fā)展?jié)摿Φ闹圃炷Ｊ??？芍貥嬔b配線作為可以適應多品種、變批量、多功能、快速交貨和短的產品市場壽命生產模式的新型可重構制造系統(tǒng)，也成為近年來裝配領域的研究重點。可重構裝配線的設計與管理作為可重構制造系統(tǒng)級研究的關鍵內容，是引導可重構制造系統(tǒng)深入研究和廣泛應用的重要途徑，通過可重構裝配線

2、管理系統(tǒng)的開發(fā)，可以為企業(yè)實現裝配線的重構、平衡、調度及評價提供一個很好的控制與管理平臺，增強企業(yè)的靈活性和適應性，提高企業(yè)的競爭能力。因此，針對可重構裝配線管理系統(tǒng)的關鍵技術展開研究具有重要的理論意義及工程應用價值。本論文研究了基于多Agent的可重構裝配線體系結構及其裝配線管理技術，主要包括如下幾方面： (1)研究了可重構裝配線管理系統(tǒng)體系結構。在對可重構裝配線系統(tǒng)需求進行分析的基礎上，提出了基于多Agent的可重構裝配線管

3、理系統(tǒng)體系結構。分析了該體系結構的主要特征，設計了系統(tǒng)的功能模塊。最后分析了系統(tǒng)實現的關鍵技術，為論文的研究確定了方向。 (2)研究了可重構裝配線建模技術。針對可重構裝配線所具有的復雜性、重構性、智能性及自治性的特點，提出了面向Agent的賦時著色Petri網的可重構裝配線建模方法。在對裝配資源進行分類的基礎上，將裝配資源Agent內部行為進行封裝，建立了裝配資源Agent的ATCPN模型，并通過過渡變遷合成可重構裝配單元ATC

4、PN模型。根據每個可重構裝配單元之間的邏輯關系，確定整個系統(tǒng)的消息傳遞關系，在此基礎上實現了裝配線快速重構。分析了可重構裝配線的ATCPN模型的性能指標，并提出了AUML模型向ATCPN模型的映射規(guī)則及基于ATCPN的交互協議建模方法，通過引入相應的多Agent交互協議模型可以解決模型中存在的死鎖和沖突。 (3)研究了可重構裝配線平衡。分析了可重構裝配線的特點，綜合考慮工作站的數量、工作站的負荷及裝配線效率三個因素，提出了可重構

5、裝配線的平衡模型，同時提出了一種優(yōu)化裝配線平衡的混合遺傳算法。該算法將模擬退火算法和遺傳算法相結合，并采用了交叉概率和變異概率的自適應重構策略，有效避免了算法的早熟，增強了算法全局尋優(yōu)能力。 (4)研究了可重構裝配線調度。綜合考慮影響可重構裝配線優(yōu)化調度的三個主要因素，即最小化空閑和未完工作業(yè)量、均衡零部件的使用速率及裝配線調整成本，提出了可重構裝配線多目標優(yōu)化調度的數學模型。同時，提出了一種基于Pareto多目標遺傳算法的可重

6、構裝配線優(yōu)化調度方法，該算法在遺傳操作中綜合運用了群體排序技術、小生境技術、Pareto解集過濾器及精英保留策略，并采用了交叉概率和變異概率的自適應重構策略，保證了群體的多樣性，避免了算法早熟，增強了算法全局尋優(yōu)能力。 (5)研究了可重構裝配線多目標調度決策?；诟倪M的層次分析法和信息熵法，綜合了主觀賦權法和客觀賦權法的優(yōu)勢，提出了一種新的確定指標權重值的非線性目標規(guī)劃模型。同時針對可重構裝配線多目標調度方案優(yōu)選中存在的諸多灰色信息，提

7、出了一種基于灰關聯分析的可重構裝配線多目標調度決策模型，并利用決策向量與正理想參考向量關聯度的貼近度作為決策方案的評判依據，使評價結果更為可靠、可信。 (6)研究了可重構裝配線評價體系。在分析了可重構裝配線評價指標選取原則的基礎上，根據可重構裝配線的特點和要求，從工程實際出發(fā)，對具有多個不確定因素的多目標、多層次綜合評價模糊決策進行研究，構建了一個較為系統(tǒng)、科學、全面的可重構裝配線的三層指標評價體系，并分析了各個指標的內涵。利用

8、組合賦權法來確定各評價指標的權重，通過最小二乘原理確定評價對象相對于最優(yōu)參考值的優(yōu)良隸屬度，以此作為評價準則，并結合層次分析法和模糊數學的方法實現對各指標的評價。 (7)建立了基于CORBA的可重構裝配線管理系統(tǒng)集成框架，研究了裝配資源的信息模型，并設計了系統(tǒng)的Agent結構及各Agent之間的通信機制。同時，開發(fā)了可視化的ATCPN仿真建模工具，用于可重構裝配線的ATCPN建模和性能分析。 在上述研究的基礎上，開發(fā)可重