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。     

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。     

具有批量储运环节的装配系统缓存区优化配置

针对具有随机批量储运环节的装配生产系统中的缓存区容量配置问题,以最小化系统成本为目标,建立了考虑在制品数量成本和运输车辆成本的缓存区容量配置优化模型。基于排队网建立该系统的性能求解模型,分析系统性能随缓存区变化的特性。依据系统性能单调变化特性建立了一种压缩上、下界搜索空间的分支定界优化算法,使用该优化方法求解多个算例,并将得到的性能指标结果与仿真结果进行对比验证,分析了缓存区容量配置结果对系统性能指标的影响。     

基于排队网模型的柔性流水车间缓冲区容量优化

针对订货型单类型工件柔性流水车间缓冲区容量优化设置问题,在考虑各级工序节点之间耦合关系的前提下,基于连续时间马尔可夫随机过程原理建立了多级柔性流水车间的排队网节点状态模型。在给出系统产出率为目标和平均生产周期条件约束的情形下,利用该模型计算系统的关键性能指标,提出一种针对柔性流水车间特点的缓冲区容量优化分支定界算法。通过该算法计算算例并与Em-plant工具仿真结果进行对比分析,最终确定了合理的柔性流水车间缓冲区容量。     

面向装配过程的物料配送路径优化研究

针对生产车间物料配送的实际需求,考虑车间工位缓存区有容量约束的限制,建立了面向装配过程的物料配送路径优化问题模型,针对遗传算法易早熟的缺陷,采用了一种基于预选择机制的遗传算法对模型进行了求解。得到的配送顺序及路线用于指导车间的物料配送,可有效降低车间的配送费用,提高配送效率。最后通过实例仿真验证了模型的实用性和有效性。     

基于排队网模型的流水车间缓冲区容量优化

针对订货型单类型工件多级流水车间缓冲区容量优化设置问题,在考虑各级工序节点之间耦合关系的前提下,基于连续时间Markov随机过程原理建立了多级流水车间的排队网节点状态模型,并根据缓冲区容量优化目标函数的特点,给出缓冲区容量和任务拒绝率之间的关系。基于该模型计算系统的关键性能指标,以任务拒绝率为约束条件,提出一种缓冲区容量优化的启发式优化算法。通过该算法计算算例及结果分析,最终确定了合理的缓冲区容量。     

基于仿真的某印制电路板钻孔车间缓存区容量优化

针对某印制电路板(PCB)钻孔车间,研究其缓冲区容量的优化问题.首先,根据钻孔车间的实际生产情况,在Plant-Sim?ulation软件中建立相应的仿真模型.然后,在仿真模型中嵌入模拟退火算法,在满足系统平均产出率与平均生产周期的约束的情况下,优化缓存区的容量.最后,设计了仿真实验,对利用模拟退火算法求解的结果进行了分析.该仿真优化模型为PCB钻孔车间的缓存区容量优化提供了一种有效方法,对该类车间的规划设计具有一定的参考和指导意义.     

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。     

兼顾生产周期约束的模具制造系统双重资源优化配置方法

针对模具生产周期的车间单元构成模式、缓存区大小、调度策略等要素无法用封闭形式描述的问题,提出一种基于回归统计的近似方法.该方法用近似约束替代原有无法用封闭形式表示的约束,把原问题转化为近似优化问题.通过求解近似优化配置问题的最优解,获得原问题的近似解.首先建立双重资源配置仿真实验平台,基于仿真实验部分数据,利用回归分析分别获得平均产能与平均生产周期约束的多元线性回归方程.通过回归方程替换原有的两个不能用封闭形式表示的约束条件,获得近似优化配置数学模型.用线性整数规划求解数学模型,得到近似优化配置问题的最优解,即原问题的次优解.仿真实验检验结果表明,采用所提方法求解无法用封闭形式描述的约束条件的资源优化问题是可行有效的.     

带批量储运环节的装配制造系统建模与分析

同时包含装配单元及物料储运环节的定制型装备制造系统,由于装配工序的同时性约束和物料的随机批量运输之间存在耦合作用,用传统的建模方法描述时容易产生状态空间的维数灾难。为此提出一种基于带阻塞的有限缓存开排队网建模方法。基于连续时间马尔可夫链的原理,建立了系统各节点对应的状态空间模型及状态转移平衡方程。应用迭代算法求解状态转移平衡方程组,获得系统各稳态状态的概率分布,并给出系统性能指标值的计算方法。最后进行算例求解并与仿真模型的结果进行比较分析,验证了状态空间分解法求解模型的精确性,从而为系统资源的优化配置提供了基础。     

资源与工期双重随机下的模具项目群监控

针对模具企业因随机事件众多且在制项目群规模庞大而导致项目生产难以有效监控的问题,考虑可用资源及任务工期的随机性,提出一种基于资源解耦的模具项目群监控方案。利用经典优先规则得到基于任务工期均值且嵌入资源缓存的确定性项目计划,据此构建非监控项目的近似负荷模型以解除项目间的约束关系。结合马尔可夫决策过程理论建立监控项目的决策模型,通过外协核心任务使项目群的总成本期望最小。为应对维数灾问题,在资源解耦极大降低问题规模的基础上,进一步提出基于工期和资源中断概率阈值的近似求解方法。通过计算实例验证了所构建的近似负荷模型、决策模型及近似方法的有效性。     

基于排队网的柔性装配线设备优化配置方法

针对面向资源的工程订货生产方式下柔性装配线生产系统的设备配置问题,以最小化设备投资成本为目标,建立了具有系统产能(产出率)和订单交货期(生产周期)双重约束的优化模型。由于该优化问题是一个随机非线性的整数规划问题,首先基于具有有限缓冲区的开排队网建模方法,提出扩展近似计算的方法求解系统性能指标值,并给出缓冲区容量配置与设备配置的约束关系。然后提出一种启发式优化算法求解设备优化配置方案。最后设计两类算例,算例一将扩展近似法的求解结果与仿真进行对比,验证了扩展近似法的精确性;算例二通过案例的求解确定合理的设备配置优化方案。     

具有非同等并行AGV柔性流水车间的排队网建模与分析

为有效分析具有非同等并行自动导引小车的柔性流水车间系统的性能,考虑制造系统的不确定性以及自动导引小车运输批量的随机性,应用随机过程理论建立了具有有限缓存的开排队网模型描述系统行为;提出了改进的状态空间分解法,并建立了节点状态空间模型,分析多类非同等并行自动导引小车与前后制造单元的耦合效应,并根据Markov过程理论分析节点状态转移规律;构造了迭代算法,并给出系统各项性能指标的计算方法。最后,设计了实验案例,与已有文献及仿真实验的结果进行对比,验证了改进状态空间分解法的精确性,并对系统性能指标进行了敏感性分析。     

考虑充电的多AGV的作业车间调度问题

自动导引车(AGV)在生产车间的应用,给车间调度带来许多额外的需要解决的实际问题,如运输任务AGV分配、AGV电量约束、AGV数量约束等,使得其调度问题更加复杂和困难.针对多AGV运输工件的作业车间调度的特点和约束条件,建立了考虑充电约束的多AGV运输工件的作业车间调度模型,通过虚拟设备的方法设计了工件分配和AGV运输任务的两段染色体编码,设计了工件分配和AGV任务分配的集成解码方法,并设计了改进遗传算法进行求解,进一步分析了AGV数量、AGV电量和运输时间等因素对优化目标的影响,最后通过作业车间典型算例仿真验证了模型与算法的有效性.     

多层车间中自动存取系统的AGV配置优化

为节省企业成本，更好地适应市场的竞争环境，考虑多层车间与自动存取系统的规划设计问题变得愈发重要。针对定制型装备制造企业，多层车间中自动小车存取系统的自动导引小车(AGV)数量配置优化，研究将排队网络分析模型与启发式算法相结合的优化方法。以最小化AGV投资成本为目标函数，建立以吞吐率和空闲AGV数量两个性能指标双重约束的优化模型。由于约束条件无法用决策变量的封闭形式表示，提出排队网络模型用于求解性能指标，并通过将性能分析方法嵌入进启发式算法来优化AGV的配置方案。最后设计实验算例，通过将算例结果与仿真实验结果进行对比，验证了所提方法的有效性和准确性。     

改进NSGA-Ⅱ算法求解考虑运输约束的柔性作业车间节能调度问题

传统柔性作业车间调度通常忽略工件在机器间的运输时间和能耗,针对该问题建立了考虑运输约束与节能的柔性作业车间调度模型,并提出了改进的NSGA-Ⅱ算法求解该模型。首先,在柔性作业车间调度数学模型中设立最大完工时间、总延期、设备总负载、车间总能耗4个目标,并根据运输约束实现了调度模型矩阵编码、解码、交叉与变异,基于子代向最优解学习机制改进NSGA-Ⅱ算法迭代过程中易陷入局部最优解问题。最后,在考虑车间机器之间运输约束的前提下结合Kacem、Brandimarte算例对调度模型进行可行性分析,结果表明该模型与算法求解效率高,能有效解决车间运输约束导致的调度方案与实际加工偏差问题。     

基于多色集合约束模型的车间层印刷电路板组装优化

针对多组装设备、多组装任务的车间层印刷电路板（PCB）组装优化问题，提出了一种将多色集合与遗传算法（GA）相结合的新的优化方法。基于多色集合理论，用数值围道矩阵描述了复杂PCB组装工艺流程中组装优化问题的设备资源约束和工艺约束，建立了PCB组装的优化约束模型。约束模型使得遗传算法始终在有效解空间中进行搜索，不仅简化了GA适应度值的计算，还可通过约束模型的简单修改，动态描述受设备故障和组装任务变化等因素影响的车间层组装优化问题。实例计算结果表明，该方法能显著提高车间层PCB组装优化问题的求解效率，实现车间层PCB组装的动态优化。     

两阶齐套性约束的制造系统排队网建模与缓冲区优化

针对定制型装备制造企业,研究了具有研配工序的制造系统排队网建模和缓冲区容量配置优化问题.建立了两阶齐套性约束的有限缓冲区开排队网模型,基于3种不同假设模型:M/M/1/K、GI/M/1/K和GI/G/1/K,提出拓展的广义扩展法,处理双重同步约束和固定配对约束,以快速求解系统性能指标值.其次,通过算例实验与仿真结果进行对比,验证假设模型的有效性和求解方法的精确性,并分析缓冲区容量对系统性能的影响.最后,由于缓冲区容量配置优化问题是一个非线性整数规划问题,因此提出一种将拓展的广义扩展法嵌入Polyblock算法的优化方法,并通过案例结果验证了方法的有效性.     

不确定信息条件下的车间调度策略研究

为了在不确定的车间信息环境下做出正确的调度策略，提出了一种支持多目标和多优先级车间调度策略的随机规划模型，并给出了求解算法。该模型的求解通过包含3个步骤的混合智能算法来实现，首先利用随机仿真生成近似的样本数据，然后利用神经网络进行不确定目标和约束函数的逼近，并用遗传算法最终完成对多目标优化解的搜索。最后，通过一个汽车企业模具制造车间中调度问题的实例，验证了该模型和算法的有效性及实用性。     

考虑生产能力约束的制造系统双重资源近似优化配置

针对操作工与设备相互间存在复杂的约束关联等问题,基于模具企业典型的模具加工工艺过程,综合考虑人与设备,建立了一种易于求解的线性整数规划数学模型,并运用Lingo得到该模型的最优解.为了验证数学模型的求解结果,根据该类制造系统典型的运作模式,建立了仿真模型,并进行了仿真实验.实验表明:由于模具的实际生产系统受订单到达时间、调度策略、缓存区大小等限制,虽然实际所需的设备及人员的数量比按照所提出的数学模型得到的新增设备及人员数量略多,但是考虑到求解的便利性,数学模型的近似程度可以接受.