具有随机路径AGV的制造系统排队网建模与分析

为了有效地分析具有随机物流路径的生产系统性能,在考虑自动导航小车与制造单元之间关联耦合效应的前提下,建立了具有有限缓存开排队网的性能分析模型,并应用状态空间分解法求解系统性能指标值。由于自动导航小车的运货规则为负荷均衡原则,首先基于随机过程理论证明了假设模型具有马尔科夫性,其次建立各节点对应的状态空间模型与状态转移平衡方程,并给出了系统性能指标值的计算方法。通过算例求解并与仿真模型的统计结果进行比较分析,验证了状态空间分解法求解模型的精确性和有效性。     

基于扩展Petri网的飞机装配线建模及平衡方法

针对飞机装配过程复杂、装配线平衡分析困难的问题,提出一种面向对象分层赋时Petri网模型用于飞机装配线建模,并在该模型的基础上提出一种最小化装配线站位数目的启发式方法;结合飞机实际装配的特点论述了该模型的定义规则和构建方法,应用该模型中信息关系传递网的关联矩阵和系统标识的运行规则,论述了飞机装配中将大纲任务到各装配站位最优化分配的启发式方法的具体实现。以某型飞机平尾装配数据为例,应用所提建模理论建立了相应的装配模型,采用基于该模型的启发式方法求解后得到了该平尾装配线站位分配的最优解。实例分析结果证明,所提模型和站位优化平衡方法对指导飞机装配线构建具有较大的应用价值。     

基于状态熵的制造系统结构复杂性建模与评价

针对现有结构复杂性建模方法存在的不足,在考虑中间缓冲区状态对制造系统状态影响的基础上,提出一种基于通用发生函数法和信息熵理论的非串行制造系统结构复杂性建模与评价方法,从系统角度对制造系统的复杂性进行测度。通过建立中间缓冲区的状态转移方程,定义缓冲区的状态,分析中间缓冲区状态对非串行制造系统各工位加工设备状态的影响,将原制造系统转化为等效系统;利用通用发生函数法描述各等效加工设备的性能及其发生概率,并将制造系统分解成若干并联和串联子系统,引入并联和串联复合算子求解整个系统的发生函数,得到系统的状态空间及其对应的概率空间;从系统角度出发,利用信息论中的信息熵模型建立非串行制造系统的结构复杂性模型。以某车间的非串行缸盖柔性加工线为例,验证该模型与评价方法的有效性。     

考虑个体差异的系统退化建模与半Markov过程维修决策

为了在采样不完全、个体差异明显的条件下对缓慢退化系统的维修策略进行研究,针对具有个体差异的缓慢退化系统,选择线性混合效应模型进行退化建模,并利用自回归方法对模型残差中的时间序列相关性进行调节,提高了模型的准确性。在此基础上构造合理的状态空间和维修决策空间,求解退化过程的状态转移概率,并使用策略迭代算法求解最小化单位时间长期预计成本的最优化维修策略。以激光退化实际案例求解了基于半Markov决策过程的维修策略,并与经典的基于役龄的维修策略和周期检查的维修策略进行比较,证明了所提方法能够更加精确地刻画系统的退化过程,并可帮助制定兼顾成本与可靠性的维修策略。     

考虑非完美维修的多部件系统劣化状态空间划分建模

为了进一步深入研究考虑非完美维修效果的建模方法,利用劣化状态空间划分思想对考虑非完美维修的多部件系统视情机会维修策略进行了统一建模。针对多部件系统,考虑非完美维修效果,制定了基于周期检测的视情机会维修策略,建立了联合劣化状态空间划分模型,给出了所有维修需求组合及其概率计算通式,推导了联合稳态概率密度函数。通过数值实验验证了上述模型及联合稳态概率密度函数求解的正确性,同时定性分析了该建模方法对研究相同多部件系统维修优化建模的有效性,为后续的维修优化研究奠定了基础。     

具有随机路径自动导引小车且多车道嵌套的制造系统排队网建模与分析

为有效分析具有随机路径自动导引小车(AGV)且多车道嵌套制造系统的性能,考虑AGV状态相关随机运输路径和制造系统的不确定性,采用随机过程理论建立具有有限缓存的开排队网模型描述系统特征;扩展传统的状态空间分解法,依据随机路径AGV与前后制造单元的关联耦合效应建立各节点状态模型,通过纯不连续Markov过程理论分析节点状态转移规律;构建迭代算法求解节点状态的稳态概率,并给出系统各性能指标的计算方法;搭建了系统仿真模型,设计了实验案例,并对比排队网模型与仿真模型的实验结果,验证了状态空间分解法近似求解的有效性,同时对系统的性能指标进行了敏感度分析。     

基于消耗式物料清单转换的复杂产品图示化装配工艺规划技术

为了直观描述复杂产品的装配过程,体现复杂产品装配过程中装配单元的层次结构和装配顺序,保证装配物料清单数据的正确性、一致性和完整性,建立了复杂产品装配信息模型,并在此基础上提出了基于消耗式物料清单转换的复杂产品图示化装配工艺规划技术。对复杂产品装配信息建模进行了介绍,对消耗式物料清单转换进行了论述,并对复杂产品图示化装配工艺规划技术进行了原理分析与实例验证。采用基于消耗式物料清单转换的复杂产品图示化装配工艺规划技术,可以简化复杂产品的装配层次结构和装配顺序,提高复杂产品装配工艺规划的效率和质量。     

航天产品装配物料配送系统的研究

针对某航天产品精益装配生产车间物料供应中存在的问题,提出改被动的物料供应为主动的物料配送。通过分析物料配送所需的信息,提出一种“先配套再配送”实时物料配送方法,以总的配送时间最小为目标函数,建立配套序列优化模型,从优选并行装配顺序和缩短串行装配等待时间的角度求解该模型,并设计开发了物料配送系统原型。     

航天产品装配物料配送系统的研究

针对某航天产品精益装配生产车间物料供应中存在的问题,提出改被动的物料供应为主动的物料配送。通过分析物料配送所需的信息,提出一种"先配套再配送"实时物料配送方法,以总的配送时间最小为目标函数,建立配套序列优化模型,从优选并行装配顺序和缩短串行装配等待时间的角度求解该模型,并设计开发了物料配送系统原型。     

混合装配线平衡与优化的研究

提出混合装配生产线的两种平衡求解方法:理论建模和动态仿真建模。首先以某装配线为研究对象,以使工作站的时间与负载的差距最小为平衡的目标;其次采取改进的Petri网法进行求解,应用仿真软件建立动态模型;最后通过比较,结果表明综合运用这两种方法是求解混合装配线平衡问题较有效的方法。     

复杂产品装配物料精细化管控系统

针对复杂产品总装过程中物流高度离散、物料信息动态跟踪困难、可追溯性差等问题,提出一种基于无线射频识别和流程的复杂产品装配物料精细化管控方法,阐述了基于日作业计划的物料配送策略、基于无线射频识别和状态协调的总装物流精细化过程控制、基于无线射频识别的物料动态信息实时采集等关键实现技术。该方法通过引入无线射频识别技术,实现了基于无线射频识别的物料智能标识,并以物料多层次关联模型为基础,通过"装配计划—装配任务—日作业计划"三级管控机制实现了装配物料的精细化管控,为后续质量问题追溯提供了全面、准确、实时的相关数据支撑。设计开发了复杂产品装配物料精细化管控系统,并在航天某企业得到工程应用,效果良好。     

复杂系统动态可靠性建模及其数值仿真研究

分析传统可靠性建模理论存在的缺陷,提出复杂系统动态可靠性求解的可行方法.以系统结构、功能及故障分析为基础,建立系统可靠性随机Petri网模型,得到系统的状态空间及可能的故障状态,为动态可靠性数值仿真创造条件.以Petri网模型为基础,基于蒙特卡洛仿真求解系统动态可靠性指标,通过仿真,分析影响系统可靠性的关键因素.并以某城市排污液压系统为例,验证方法的有效性.     

基于低维度平衡态采样的线缆装配路径规划

针对复杂产品中柔性线缆装配路径自动求解困难的问题,提出一种基于低维度平衡态采样的线缆装配路径自动求解方法。该方法首先建立了基于Cosserat弹性杆理论的线缆物理属性模型,通过引入"引导路径"对线缆类可变形体运动规划的高维度问题进行降维,在沿"引导路径"的低维度空间中,以线缆两端约束参数进行随机采样并构建路径图,并通过路径图中满足限定条件构型的搜索获得可行的线缆装配路径。最后,设计并开发了线缆装配路径自动求解原型系统,通过算例测试和实例验证了所提方法的可行性及效果。     

基于扩展一阶混合Petri网的机械制造系统碳流动态建模方法

机械制造系统是生产与能源的强耦合系统.针对其耦合特性,提出一种基于扩展一阶混合Petri网的碳流动态建模方法.对机械制造系统碳流动态特性进行分析,建立相应的系统边界,由系统边界分析制造系统的生产构成、运行模式,并导出能量、物料平衡方程以及碳排放量计算公式,为模型的建立奠定数量分析基础.针对机械制造系统能耗的连续性及离散状态对连续过程的影响等,在原一阶混合Petri网的基础上,引入控制弧、抑制弧相关元素以增强建模语义,并给出模型的形式化定义及规则说明.以某制造系统自动生产线为例,建立相应的多目标函数及约束条件,仿真优化其能量流、物料流的时域特性,并计算碳排放量,对所建模型进行验证,为企业实施低碳制造奠定一定的理论基础.     

多部件系统寿命空间划分建模及维修决策

将退化状态空间划分方法应用到多部件系统联合寿命空间的建模研究中。针对多部件系统提出了基于时间的机会维修策略,对任意M部件系统的联合寿命空间划分及维修需求进行了统一描述和建模,并建立了二者间的对应关系。依据联合寿命空间划分结果,推导出了各维修需求的概率统一的计算模型。以两部件系统为例,推导了系统的稳态联合概率密度函数及其数值解法,以此为基础建立了系统长期费用率模型。通过数值实验,验证了联合寿命空间划分方法、联合概率密度的推导模型、系统的维修决策模型及数值解法的正确性和有效性。     

基于轴向偏差的飞机数字化装配定位基准建模

飞机数字化装配过程中定位基准建模是整个过程的基础,通过研究飞机数字化装配的定位基准建模技术,分析飞机装配中线定位的误差评定准则,提出了一种基于轴向偏差的装配定位基准模型,并对模型进行优化求解,得到的定位基准模型可以有效获得飞机数字化装配过程中的目标定位点。最后,通过某型飞机的壁板组件装配预定位的定位基准建模过程进行验证,验证模型的合理性。     

具有储运单元的柔性流水车间性能分析方法

针对运输批量是变量、具有储运单元的柔性流水车间模型,建立了有限缓存的开排队网模型来描述该问题。依据离散马尔科夫过程的原理,对状态空间分解法进行改良以近似求解该模型。将模型分解为单个到达批量离开(小车前缓存)、批量到达批量离开(小车)与批量到达单个离开(小车后缓存)三个节点,并建立各节点对应的状态空间模型与状态平衡方程。通过仿真模型对比实验验证了状态空间分解法的有效性,并确定了状态空间法求解此类问题的精度。改良的状态空间法为深入了解带储运单元的柔性流水车间的系统性能、对相关系统进行系统设计或资源优化提供了基础。     

基于指数积公式的空间管路装配偏差传递建模及分析

针对火箭、飞机以及船舶等设备的管路系统,因制造与装配中偏差累积引起的系统装配效率低和可靠性下降等问题,研究空间管路装配中来源于管件成型和焊接变形的偏差形式,建立基于旋量的偏差表征,改进基于指数积公式的偏差传递模型,提出关键特征坐标误差指标(KCCE)评价偏差传递模型预测精度,实现完整的空间管路装配偏差传递建模。以三维空间管路为案例进行装配偏差传递建模与分析,结果表明:基于旋量的偏差表征方式适用于空间管路装配,改进后的空间管路装配偏差传递模型预测精度更高。     

基于Virtools的减速器虚拟装配系统研究

对虚拟装配的模型结构、虚拟装配的干涉检查技术进行研究,利用UG完成了减速器的三维建模及装配模型,创建了模型的空间约束、装配路径及装配序列,通过CAD系统与虚拟装配系统之间的模型数据转换方法获取装配模型信息,最后利用Virtools软件完成减速器的虚拟装配系统开发。     

异构系统间物料管理集成化模型研究

针对企业异构信息化系统间物料管理业务信息交互困难问题,本文提出基于统一数据源的物料管理集成化模型,详细阐述了集成化物料体系建模方法,面向多态关联的物料耦合类建模以及物料对象集合关联建模。基于集成化信息模型构建异构系统间集成功能框架,并对物料管理业务整体运行流程、产品物资齐套自动反馈原理进行研究。运用此物料管理集成化模型,在某制造企业系统集成项目中获得成功应用,验证了理论模型的实用性和高效性。