基于改进遗传算法的可重构制造系统快速配置

针对可重构制造系统的快速配置提出了一种多目标优化方法,考虑3个优化目标:设备负载均衡度、产品生产时间以及产品生产成本。在第三代多目标遗传算法(NSGA-Ⅲ)的基础上结合邻域搜索构建了多目标遗传-邻域搜索算法(NSGA-NS),以从配置解空间中寻找一系列前沿解。通过一个液压阀阀块的制造系统配置案例对算法进行验证,并与归档式多目标模拟退火算法、多目标粒子群算法以及一种改进的多目标粒子群算法进行了比较,结果表明,NSGA-NS与NSGA-Ⅲ在前沿解质量上显著优于其他算法,NSGA-NS在保持了NSGA-Ⅲ的全局寻优性能的同时显著提高了收敛速度和计算速度。

基于图论的可重构制造系统重构策略

可重构制造系统(RMS)是针对零件族设计的既具有定制的柔性,又具有高生产率的制造系统。RMS通过重构来适应市场需求的变化。RMS的设计目标是基于重构条件下寻求制造系统在全生产周期内的系统成本最优。首先建立RMS的各生产周期成本模型、重构成本模型与全生产周期成本模型,构建RMS在各生产周期的组态有向图,利用Dijkstra算法与双向扫视算法求得RMS在各生产周期的最优成本组态与K-1个次优成本组态。根据所求得各生产周期的最优成本组态与K-1个次优成本组态,重构成本模型与全生产周期成本模型,计算上下生产周期各组态间的重构成本,并构建RMS全生产周期的重构策略有向图,再次利用Dijkstra算法与双向扫视算法求得 RMS全生产周期的最优重构策略与K-1个次优重构策略。最后用实例验证了方法的有效性与可行性。

面向订单制造的可重构制造系统中虚拟制造单元构建技术

为适应单件、小批、个性化和市场需求动态多变的特点,研究了多种不同交货期生产订单并存时的可重构制造系统中虚拟制造单元构建问题。构造了以连续加工产品间相似系数之和最大、工作加班时间最少、单元的封闭性最好(工件跨单元搬运次数最少)、制造系统重构成本最小及设备生产负荷均衡为目标的非线性多目标0-1整数规划模型。采用两阶段的求解策略进行求解。在第一阶段采用启发式方法对非瓶颈设备和工艺进行预处理,以缩小问题解的搜索空间;第二阶段采用一种基于网格计算的分布式平行协同多目标粒子群算法,随机搜索Pareto优化解集。最后,利用globus 4.0工具箱搭建计算网格和Java语言实现了算法。从生产实际出发给出了算例,证明结果可行,从而验证了算法的有效性。

基于图论的可重构制造系统单零件流水线构形优化

获取各生产周期内的最优和K-1个次优(K优)单零件流水线构形,是可重构制造系统构形选择中一个重要的优化问题。给定零件的工序优先图、工序和工位操作的关系以及各工位操作的可选设备,该流水线构形优化问题即确定工作站数量,选择各工作站内的机床类型和数量,选择并分配工位操作,以最小化流水线构形的资本成本。将寻求满足功能和产能约束、空间约束和投资限制的K优构形问题建模为关联所有可行工位操作序列的复合增广有向图上的约束K最短路径问题,获得K优解。最后,通过案例研究验证了该方法的有效性和优越性。

可重构制造系统布局规划方案的灰色模糊综合评价方法

针对可重构制造系统布局规划方案的决策问题,提出了面向可重构制造系统布局规划方案的灰色模糊综合评价方法。首先对影响制造系统性能的因素进行分析,建立层次化的综合评价指标体系;然后建立布局方案的仿真模型,利用商业仿真软件获取制造系统动态运行时的定量评价指标数据,并通过专家打分法对制造系统的定性评价指标进行量化,在此基础上,利用灰色关联分析法,确定评价指标的权重;最后采用模糊综合评价法,实现了布局规划方案的综合评价,提高了布局规划方案选择的决策水平。以某研究所机械加工车间为研究对象,验证了该方法的可行性和有效性。

可重构制造系统理论研究

在已有定义基础上给出了可重构制造系统(RMS)的定义,分析了RMS与刚性制造系统(DMS)、柔性制造系统(FMS)的区别。建立了RMS的结构和组成、类别及理论体系,将RMS基础理论概括为系统随机建模、布局规划与优化、构件集成整合、构形原理、可诊断性测度和经济可承受性评估6个方面,并提出了RMS使能技术。

可重构制造系统评价体系研究

针对目前可重构制造系统评价体系的不足,根据可重构制造系统的特点和要求,从工程应用的实际出发,采用层次分析法构建了一个较为完备的可重构制造系统的评价体系模型,并分析了各个指标的内涵。应用信息熵来确定各评价指标的客观权重,并运用层次分析法和模糊综合评判法实现对各指标的评价,通过最小二乘原理确定评价对象相对于最优参考值的优良隶属度,以此作为评价准则,最后用一个具体实例验证了该方法的有效性和可行性。

制造系统重构的内涵与可重构制造系统的研究现状

提出了面向先进制造的重构体系结构和制造系统可重构性的内涵的组合视图 ,指出了可重构制造系统在这一视图中的定位 ;分析了可重构制造系统的研究现状 ,并指出在可重构制造系统研究领域所需研究的问题。

可重构制造系统多态可靠性建模与分析

针对利用传统方法建立多状态系统可靠性模型引起的组合爆炸问题,提出一种基于随机过程方法和改进的通用产生函数法(Universal generating function,UGF)的含中间缓冲区的可重构制造系统(Reconfigurable manufacturing system,RMS)多态可靠性建模方法。利用随机过程方法建立存在非相邻状态转移的可重构机床(Reconfigurable machine tool,RMT)的马尔科夫模型,求解机床各理论稳态概率;定义中间缓冲区状态,并通过分析中间缓冲区对机床可用度的影响,得到中间缓冲区可用度和机床各状态的实际稳态概率;结合RMS和RMT性能多态性的特点,对UGF进行改进。在此基础上,表示设备层和系统层的发生函数,建立多零件族可修RMS的多态可靠性模型,并对系统的各项性能指标进行分析。以双零件族四工序非串行缸盖机加工系统为例,验证该模型与分析方法的有效性。

面向多品种变批量的可重构制造系统的设计方法研究

可重构制造系统的设计目标是要确定各种零件的生产周期、各种零件之间的生产顺序与加工各种零件所用的组态。建立了各生产周期成本模型、重构成本模型与全生产周期成本模型。由各种零件的批量确定加工各种零件的标准生产周期,分析系统成本冗余,得到了多组偏差生产周期,求出了各种生产周期下各种零件之间所有生产排序的K-优组态路径。通过比较所求得的组态路径,可以获得一条最优与多条次优组态路径。用案例验证了所提出的方法。

可重构制造系统集成设计框架研究

提出了基于可重构制造单元的可重构制造系统集成设计框架。在该框架中,从规划和运行方面阐述了可重构制造系统的设计目标、设计流程及采用的关键技术,建立了支持可重构制造系统实施的计算机辅助设计系统的功能模型和体系结构,并讨论了系统的内部集成和外部集成问题。根据该设计框架,开发了集重构、布局规划、生产调度和仿真优化为一体的软件系统,该系统现已应用于航天、船舶和兵器部门。

可重构制造系统监督控制器的自动重构

提出了基于改进的网重写系统(Improved net rewriting system,INRS)的可重构制造系统(Reconfigurable manu-facturing systems,RMS)Petri网监督控制器的自动重构方法,以快速适应由市场需求变化所引起的制造系统构形的频繁变化.INRS解决了网重写系统存在的问题,可动态调整给定Petri网模型的结构而不改变其行为属性.以集合和图的组合形式定义了RMS的构形,并提出了基于INRS的一类模块化、可重构的Petri网控制器的设计方法.针对这类Petri网控制器,提出了基于INRS的自动重构方法.方法可将RMS构形的变化转变为INRS的图重写规则,并作用于当前Petri网控制器,使其快速、自动地重构为所求的新控制器.所提出的Petri网控制器的设计与重构方法,均从理论上保证了结果的正确性,免校验.仿真研究验证了方法的有效性.

计算机辅助可重构制造系统设计

可重构制造系统是为了快速而准确地提供响应新的市场需求所需的生产能力和生产同一零件族内的新零件所需的制造功能 ,从一开始就设计成可面向系统级和生产资源级快速而又以有竞争力的成本重构的制造系统 .文中分析了可重构制造系统的设计方法及其特征 ,提出了计算机辅助可重构制造系统设计这一新的研究方向 .说明了包括动态适应学习识别机制、建模分析与性能优化、专家系统、集成设计等模块的计算机辅助可重构制造系统设计的流程 ,实现了可重构制造系统的集成设计 .

基于混合层次分析法的可重构制造系统重构方案选择

为解决可重构制造系统重构过程中构形选择的决策问题,建立了综合考虑定性和定量因素的构形评选层次结构模型,并提出了一种易于使判断矩阵满足一致性的混合层次分析决策方法。将混合层次分析法应用于一个实例,按步骤介绍了采用该方法选择重构方案的过程。实例分析表明,混合层次分析法简化了定性判断过程和定量因素的权重计算,为快速确定可重构制造系统重构方案提供了一种实用的方法。

可重构制造系统中基于相似性理论的虚拟制造单元生成方法

为实现可重构制造系统的逻辑重构,应用相似性理论对多种工件的多工艺路线进行相似性分析,提出了基于工艺相似性理论的设备集合模式的概念。建立了基于设备集合模式、图论和集合论的虚拟制造单元生成的框架模型,以及生成的有关定义、规则及算法。生成的有关定义包括伪设备、例外设备、设备集合模式识别和工艺路线更新等;生成规则包括候选首末设备生成和侯选制造单元处理两类规则;生成算法包括初始输入数据处理、候选制造单元生成、工艺路线更新和例外设备处理4个子算法。用VisualC++实现了所给出的算法,并通过示例测试验证了算法的正确性。

可重构制造系统重构算法的实例研究

可重构制造系统 (RcMS)的模型及其重构算法是可重构制造系统的形式化表示 ,是研究RcMS优化的理论基础 .基于赋时可重构Petri网的可重构制造系统模型 (TRPN RcMS)及其重构算法是RcMS的形式化表示方法之一 .文中以实例对RcMS重构算法进行说明和论证 .首先假设一个RcMS的实例系统 ;然后 ,根据RcMS的当前系统组成及其生产计划生成RcMS当前系统的TRPN RcMS模型 ;最后 ,根据RcMS重构后的系统组成及其生产计划的变化情况 ,利用RcMS的TRPN RcMS模型的重构算法 ,生成重构后的系统的TRPN

可重构制造系统研究与发展

在竞争日益激烈的环境下,制造企业必须能够快速地响应市场需求的变化,可重构制造系统可以达到这一目的。本文从可重构制造系统的定义和特点、可重构制造系统与现有制造系统的对比、可重构制造系统研究的现状等方面综述了可重构制造系统研究的进展。

面向可重构制造系统的设备建模

可重构制造系统的建模是分析和控制可重构制造系统的关键技术 ,而可重构制造系统中的设备建模是可重构制造系统建模的基础。本文提出面向可重构制造系统的设备的赋时面向对象 Petri网模型 ,并通过实例研究证实了其正确性。面向可重构制造系统的设备的赋时面向对象 Petri网模型能够表示可重构制造系统重构前后设备的作业安排的变化情况 ,因此它是可重构制造系统中设备的正确的形式化表示。

可重构制造系统的可重构控制器

可重构控制器是可重构制造系统的重要组成部分之一。该文提出了可重构控制器的体系结构。分析了实现可重构制造系统的可重构控制的方法。仿真研究表明可重构控制是实现可重构制造系统控制系统可重构的有效方法。

基于赋时可重构Petri网的可重构制造系统调度算法

根据赋时可重构Petri网的可重构制造系统调度算法和赋时可重构Petri网的跃迁激发顺序,生成并求解部分可及图,以获得优化或准优化的调度.该算法能以较低的计算成本获得可重构制造系统最小的最大完成时间.用一个调度算例验证了该调度算法的可行性.