基于資源優(yōu)化的制造過(guò)程建模與仿真研究.pdf

1、21世紀(jì)世界各國(guó)制造業(yè)都面臨個(gè)性化的客戶需求和全球化的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境。為了贏得市場(chǎng)和客戶，現(xiàn)代制造業(yè)正在努力研究開發(fā)和應(yīng)用實(shí)施先進(jìn)制造技術(shù)和現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)企業(yè)跨越式發(fā)展。先進(jìn)制造技術(shù)提出了多種制造模式，每種制造模式都十分強(qiáng)調(diào)制造過(guò)程模型。實(shí)際上制造過(guò)程模型是過(guò)程建模、過(guò)程分析、過(guò)程重組和過(guò)程管理的核心技術(shù)。 對(duì)制造過(guò)程模型的研究可以從多個(gè)方向來(lái)開展工作。目前已經(jīng)提出了許多制造系統(tǒng)的企業(yè)建模集成體系結(jié)構(gòu)，這些體系結(jié)構(gòu)中都建立

2、了由過(guò)程視圖和其他多個(gè)關(guān)聯(lián)視圖所組成的多視圖模型。在過(guò)程視圖也有了事件驅(qū)動(dòng)過(guò)程鏈或工作流方法等各種制造過(guò)程建模方法。通過(guò)集成一些過(guò)程仿真分析工具，還可以對(duì)制造過(guò)程模型進(jìn)行優(yōu)化和重組，使得制造過(guò)程的各項(xiàng)性能指標(biāo)得到提高。最后開發(fā)軟件系統(tǒng)以支持這些優(yōu)化的制造過(guò)程模型，使用工作流管理系統(tǒng)來(lái)實(shí)例化運(yùn)行。 本文圍繞制造過(guò)程模型這一核心技術(shù)，在上述制造過(guò)程模型的多個(gè)研究方向上，進(jìn)行了深入的研究，主要工作如下： (1)基于制造企業(yè)建模

3、和業(yè)務(wù)過(guò)程工程，提出了集成制造過(guò)程建模體系結(jié)構(gòu)IMPM。IMPM主要專注于制造過(guò)程視圖模型，其他多個(gè)關(guān)聯(lián)的視圖模型只是作為輔助的支持。在IMPM中，通過(guò)增加對(duì)象重構(gòu)性維，全面引入面向?qū)ο蠹夹g(shù)和面向重構(gòu)技術(shù)。IMPM采用UML業(yè)務(wù)建模，對(duì)UML元模型進(jìn)行了擴(kuò)展，用元對(duì)象設(shè)施MOF定義新的業(yè)務(wù)建模元素，用對(duì)象約束語(yǔ)言O(shè)CL來(lái)限定擴(kuò)展業(yè)務(wù)建模元素的語(yǔ)義。IMPM使用這些新的業(yè)務(wù)建模元素對(duì)各個(gè)視圖進(jìn)行業(yè)務(wù)建模，從而為制造過(guò)程建模研究打下堅(jiān)實(shí)的理

4、論基礎(chǔ)。(2)IMPM在過(guò)程視圖模型中，提出了面向?qū)ο蟮氖录?qū)動(dòng)過(guò)程鏈oEPC。oEPC 使用IMPM中擴(kuò)展的形式化業(yè)務(wù)建模元素，松散地基于Petri網(wǎng)的并發(fā)執(zhí)行語(yǔ)義，采用多種復(fù)雜的過(guò)程邏輯控制節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)際制造過(guò)程進(jìn)行業(yè)務(wù)過(guò)程建模。由于oEPC基于形式化語(yǔ)言，因此oEPC過(guò)程模型可以被各種UML建模工具所理解，可以映射到其他建模工具或編程語(yǔ)言中。 (3)oEPC過(guò)程模型通常描述的是制造系統(tǒng)當(dāng)前的業(yè)務(wù)流程，需要對(duì)這些制

5、造過(guò)程模型進(jìn)行分析和優(yōu)化。通過(guò)建立面向?qū)ο蟮闹圃爝^(guò)程仿真工具，能夠模擬oEPC制造過(guò)程模型的實(shí)例運(yùn)行，生成制造過(guò)程仿真數(shù)據(jù)。通過(guò)分析仿真數(shù)據(jù)來(lái)改進(jìn)過(guò)程方案，實(shí)現(xiàn)制造資源的優(yōu)化配置。 (4)在優(yōu)化分析的制造過(guò)程模型基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了可重構(gòu)制造管理系統(tǒng)RMES的子系統(tǒng)制造過(guò)程管理系統(tǒng)MPMS。MPMS基于WindowsDNA的多層體系結(jié)構(gòu)，采用基于組件開發(fā)模式和XML網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)汝P(guān)鍵技術(shù)，提高了制造數(shù)據(jù)的可重用性和多層體系結(jié)構(gòu)的