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文檔簡介
1、可重組制造系統(tǒng)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制造系統(tǒng),受到了理論界和工程界的廣泛關注和深入研究。由于可重組制造系統(tǒng)具有模塊化、可集成、可定制、可變結構以及可診斷的新特點,發(fā)展與之相適應的關鍵使能技術成為一項重要的研究課題。建模、調度和控制作為支撐制造系統(tǒng)提高管理水平、優(yōu)化水平以及自動化水平的關鍵理論與方法,其研究和應用的成果已經成為制造系統(tǒng)總體應用水平的一個重要標志。本文基于系統(tǒng)動態(tài)重構和模
2、塊化的特點,利用.Petri網這一形式化和圖形化分析工具,提出和設計了可重組制造系統(tǒng)的建模、調度和控制方法,并進行了大量的數值仿真和比較研究。本文的研究成果推進和豐富了可重組制造系統(tǒng)關鍵技術的研究,并對解決與之相關的制造系統(tǒng)問題具有一定的指導作用。 本文的研究問題及所取得的主要成果歸納如下: (1)提出可重組制造系統(tǒng)的理論框架及其關鍵使能技術。分析了多品種、變批量的生產方式對制造系統(tǒng)的要求,對適應這一發(fā)展趨勢的可重組制造
3、系統(tǒng)定義、特性和組成進行了描述,提出可重組制造系統(tǒng)的結構和設計原則,給出了可重組制造系統(tǒng)的理論框架,指出和詳細分析實現可重組制造系統(tǒng)關鍵使能技術,并闡述如何運用這些技術實現可重組制造系統(tǒng)。從技術角度提出實現可重組制造系統(tǒng)的一個切實可行的完整體系。 (2)提出基于擴展隨機Petri網的可重組制造系統(tǒng)建模方法。為適應可重組制造系統(tǒng)變結構的特點,采用自底向上建模方法,將可重組制造系統(tǒng)不同類型的加工資源對應于相應的擴展隨機.Petri網
4、基本模塊,采用過渡變遷合成擴展隨機Petri網模型。該模型通過反映可重組制造基本特征的模塊,可方便、有效地描述可重組制造系統(tǒng)的組元升級和組態(tài)調整。模型能適應任意分布的制造系統(tǒng),可精確的反映生產過程。 (3)提出基于行為表達式的可重組制造系統(tǒng)性能分析方法。為克服目前常用的基于Petri網可達圖的性能分析方法存在狀態(tài)空間爆炸的問題,將行為表達式的性能分析方法引入可重組制造系統(tǒng)的擴展隨機Petri網模型,給出了可重組制造系統(tǒng)性能分析方
5、法,該方法可不必畫出系統(tǒng)可達圖就可進行系統(tǒng)性能分析并直接得到系統(tǒng)參數之間的定量函數關系,利用該關系式可直觀、簡潔的得到系統(tǒng)性能及相應趨勢圖,計算仿真結果驗證了該方法相對于基于傳統(tǒng)馬爾可夫理論鏈分析方法的優(yōu)越性。 (4)提出一種基于確定性時間Petri網和遺傳算法的調度方法解決可重組制造系統(tǒng)的生產調度問題。為描述可重組制造系統(tǒng)的可變結構,給出了基于確定性時間Petri網的基本調度模塊,并建立了系統(tǒng)的調度模型。遺傳算法采用了可重組制
6、造系統(tǒng)Petri網模型的激發(fā)序列作為染色體,選擇、交叉及變異算子都是對Petri網元素進行操作,與問題空間無關;目標函數采用系統(tǒng)重組費用與提前/拖期懲罰相結合的多目標優(yōu)化。該算法在滿足交貨期的前提下,有效降低了系統(tǒng)重組費用,減少了成品/半成品的庫存占用時間,提高了系統(tǒng)的成本經濟效益。 (5)提出一種基于Petri網并支持混流生產的可重組模塊化邏輯控制器設計方法。針對可重組制造系統(tǒng)模塊化結構、混流生產等特點,可重組模塊化邏輯控制器
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