復(fù)雜信息環(huán)境下MES若干關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、作為制造企業(yè)的物化中心和制造信息的集散地，制造車間必須實(shí)現(xiàn)敏捷化以滿足現(xiàn)代制造模式的需求。本文深入研究了在充滿復(fù)雜信息的實(shí)際制造環(huán)境下，用于優(yōu)化制造車間生產(chǎn)過程的制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)的若干關(guān)鍵技術(shù)，提出了較為系統(tǒng)和全面的理論與方法用于MES 的重構(gòu)、調(diào)度、監(jiān)控與異常處理。復(fù)雜信息環(huán)境是MES 的實(shí)際運(yùn)行環(huán)境。首先從分析MES 中復(fù)雜信息的產(chǎn)生機(jī)理入手，探討了以不確定為主要特征的復(fù)雜信息環(huán)境與MES 如何相互作用、相互影響，使MES 的

2、研究機(jī)會(huì)和挑戰(zhàn)并存。提出了處理MES 中復(fù)雜信息的若干策略和關(guān)鍵技術(shù)，以期對(duì)MES 的研究產(chǎn)生一定的指導(dǎo)意義。 為了滿足MES 的結(jié)構(gòu)敏捷性和運(yùn)行敏捷性要求，在探討先進(jìn)車間控制方法的共同特征的基礎(chǔ)上，提出了的基于Agent 的分布化MES 解決方案，且能夠滿足制造系統(tǒng)的可重用、可重構(gòu)和可擴(kuò)展要求?；诿艚葜圃靻卧腗ES 中動(dòng)態(tài)重構(gòu)是一種能夠適應(yīng)不確定制造環(huán)境、具有快速響應(yīng)性和組織創(chuàng)新性的車間生產(chǎn)組織管理方式。提出了一種新的基于

3、不完全知識(shí)和進(jìn)化博弈理論的動(dòng)態(tài)單元重構(gòu)模型，它能夠面向不確定的需求目標(biāo)，采用自下而上和自上而下相結(jié)合的方法，快速生成穩(wěn)定優(yōu)化的可重構(gòu)制造單元。設(shè)計(jì)了一種采用基于編號(hào)的整數(shù)編碼方案的簡單通用協(xié)同進(jìn)化算法，實(shí)現(xiàn)了對(duì)重構(gòu)模型的優(yōu)化求解。通過一個(gè)實(shí)例研究，驗(yàn)證了所提出方法的可行性和有效性。 復(fù)雜信息環(huán)境下MES 調(diào)度需要采取合適的調(diào)度的機(jī)制和方法。在探討車間實(shí)時(shí)信息的價(jià)值的基礎(chǔ)上，根據(jù)調(diào)度與執(zhí)行之間需要平衡的調(diào)度策略，建立了基于時(shí)間分

4、解的MES 動(dòng)態(tài)調(diào)度模型，對(duì)非確定性調(diào)度問題進(jìn)行了合理的簡化。提出了一種基于遺傳算法的可配置、可擴(kuò)展的MES 動(dòng)態(tài)調(diào)度通用框架，并通過對(duì)編碼方案、交叉和變異算子等方面的深入研究，設(shè)計(jì)并開發(fā)了適合于復(fù)雜信息環(huán)境的動(dòng)態(tài)車間調(diào)度混合遺傳算法(HGA)。開發(fā)了MES 動(dòng)態(tài)調(diào)度原型試驗(yàn)系統(tǒng)，并通過仿真試驗(yàn)驗(yàn)證了所提出算法的優(yōu)勢。為了進(jìn)一步改善HGA 的優(yōu)化效果，提出了一種新的具有免疫機(jī)制的HGA，實(shí)現(xiàn)了對(duì)遺傳算法的有益補(bǔ)充。 監(jiān)控和異常處

5、理能夠?qū)④囬g實(shí)際運(yùn)作與MES 重構(gòu)和調(diào)度乃至上層計(jì)劃系統(tǒng)緊密聯(lián)系起來，在MES 中具有重要的地位。建立了MES 監(jiān)控與系統(tǒng)其他組成部分的交互模型，并通過MES 調(diào)度執(zhí)行靜態(tài)數(shù)據(jù)和動(dòng)態(tài)運(yùn)行擾動(dòng)分析，指出了MES 監(jiān)控的難易程度和重點(diǎn)。提出了一種基于多Agent 的MES 監(jiān)控方法，并給出了運(yùn)行實(shí)例。從滿足復(fù)雜信息環(huán)境下MES 的敏捷性要求出發(fā)，提出了一種通過Agent 的主觀信息搜尋過程和基于二元主觀信息的Agent 決策過程來實(shí)現(xiàn)異常任