基于廣義指數(shù)分布的制造系統(tǒng)性能解析評(píng)估方法研究.pdf

1、制造系統(tǒng)性能評(píng)估方法的目的在于探尋制造系統(tǒng)各要素與制造系統(tǒng)性能指標(biāo)之間的內(nèi)在關(guān)系，以達(dá)到優(yōu)化制造系統(tǒng)性能的效果。它是制造系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)劃及優(yōu)化分析過程中重要的決策支持工具。本論文圍繞基于解析方法的制造系統(tǒng)性能分析這一主題開展研究，由簡到繁地以多類典型的制造系統(tǒng)為研究對(duì)象，通過引入廣義指數(shù)分布，提出了一系列準(zhǔn)確、高效的制造系統(tǒng)性能分析的解析方法。所研究的制造系統(tǒng)按其結(jié)構(gòu)和緩存類型可分為可靠緩存的串聯(lián)型制造系統(tǒng)、可靠緩存的組裝/分解制造系統(tǒng)、不

2、可靠緩存的兩設(shè)備制造系統(tǒng)、不可靠緩存的多設(shè)備制造系統(tǒng)。具體研究工作如下：
　　1.在可靠緩存的制造系統(tǒng)解析方法研究方面，本文先以可靠緩存的串聯(lián)型制造系統(tǒng)為研究對(duì)象開展研究。傳統(tǒng)的該類制造系統(tǒng)近似解析方法在解析公式的推導(dǎo)過程中使用指數(shù)分布來近似虛擬設(shè)備的故障修復(fù)時(shí)間，從而導(dǎo)致在設(shè)備可靠性參數(shù)不在同一數(shù)量級(jí)的情況下準(zhǔn)確性差的問題。為了彌補(bǔ)上述不足，本文引入更為通用的廣義指數(shù)分布，研究并提出了新的更為準(zhǔn)確高效的近似解析方法。該新方法利用

3、分解方法對(duì)制造系統(tǒng)模型進(jìn)行分析，以廣義指數(shù)分布取代指數(shù)分布推導(dǎo)出新的解析公式，并設(shè)計(jì)了先進(jìn)的基于Accelerated Dallery-David-Xie（ADDX）思想的算法以進(jìn)行解析公式的求解，確保了方法的效率。大量的實(shí)驗(yàn)案例（平衡制造系統(tǒng)、不平衡制造系統(tǒng)、隨機(jī)生成的制造系統(tǒng)）充分驗(yàn)證了所提方法的有效性。
　　2.進(jìn)一步地，本文將以上研究成果擴(kuò)展到更為復(fù)雜的組裝/分解制造系統(tǒng)，提出了面向該類制造系統(tǒng)的近似解析方法。該方法同樣基

4、于分解方法的思想，并引入了廣義指數(shù)分布。在此基礎(chǔ)上，該方法針對(duì)組裝/分解制造系統(tǒng)的特點(diǎn)，通過分析其特有的運(yùn)行機(jī)制，推導(dǎo)出更為一般化的解析公式，并設(shè)計(jì)開發(fā)了新的ADDX算法來求解解析公式。包括簡單的組裝制造系統(tǒng)、復(fù)雜的隨機(jī)組裝/分解制造系統(tǒng)在內(nèi)的大量實(shí)驗(yàn)案例被用來對(duì)該方法進(jìn)行檢驗(yàn)。
　　3.在不可靠緩存的制造系統(tǒng)解析方法研究方面，本文提出了面向具有基于時(shí)間（time-dependent）故障機(jī)制的不可靠緩存的兩設(shè)備制造系統(tǒng)的精確解析

5、方法。該精確解析方法利用馬爾科夫（Markov）過程來表述制造系統(tǒng)的制造過程，構(gòu)建相應(yīng)的離散馬爾科夫模型，并進(jìn)行求解。該方法還就制造系統(tǒng)各參數(shù)的內(nèi)在關(guān)系開展了分析研究。這一新方法的提出填補(bǔ)了此前該類制造系統(tǒng)精確解析方法研究的空缺，為大規(guī)模該類制造系統(tǒng)近似解析方法的研究奠定了基礎(chǔ)。
　　4.基于上述精確解析方法，本文進(jìn)一步開展了面向具有基于時(shí)間故障機(jī)制的不可靠緩存的多設(shè)備制造系統(tǒng)近似解析方法研究，提出了相應(yīng)的卓為有效的近似解析方法。

6、該方法同樣采用廣義指數(shù)分布取代指數(shù)分布來近似虛擬設(shè)備的修復(fù)時(shí)間，充分分析不可靠緩存這一新特性所帶來的變化，推導(dǎo)出該類制造系統(tǒng)的解析公式，并給出了相應(yīng)的基于ADDX思想的求解算法。實(shí)驗(yàn)案例方面，兩組不同規(guī)模的隨機(jī)實(shí)驗(yàn)案例證明了該方法的有效性。
　　本文在現(xiàn)有研究的基礎(chǔ)上或改進(jìn)了原有方法，或提出了面向新問題的有效方法，豐富了解析方法在制造系統(tǒng)性能分析方面的研究，為制造系統(tǒng)設(shè)計(jì)及優(yōu)化工作提供了科學(xué)的決策支持工具，具備工業(yè)應(yīng)用的實(shí)用價(jià)值。