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.     

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。     

基于仿真的多级流水车间缓冲区配置优化

对于制造系统设计过程中的多级流水车间负荷界限难以界定即缓冲区配置难以确定的问题(Buffer Allocation Problem,BAP),采用仿真的方法对多阶段每阶段具有多台设备的流水车间构建了一个仿真模型,提出了两种启发式算法对模型中各阶段缓冲区容量值进行优化配置,并设计了仿真实验,对两种启发式策略的求解效果进行了分析。该仿真优化模型为车间负荷控制中各阶段缓冲区容量值的优化配置提供了一种有效的设置方法,这对大规模的每阶段具有多台设备的多节点流水车间负荷界限的有效设定及其规划具有参考和指导意义。     

带连续式批处理机的可重入混合流水车间调度

为了解决冷拔无缝钢管生产周期长、能源消耗高的问题,实现生产调度的智能化、绿色化,研究了带连续式批处理机的可重入混合流水车间调度问题。首先考虑批处理机缓冲区的影响,构建了调度优化模型;然后设计了改进的基于分解的多目标进化算法用于该问题,提出了基于工序的编码方案和均衡考虑完工时间与能耗的解码方案,根据多样性指标的高低设计了局部搜索和多样性增强策略,并通过对最优解局部搜索来提高解的多样性;最后,通过对不同算例的实验,验证了所提算法可以高效地求解带连续式批处理机的可重入混合流水车间调度问题。     

运输资源共享的多层单元流水式车间排队网建模与分析

针对多层单元流水式车间,着重考虑其运输资源共享的特点,研究该车间的排队网建模方法。首先,定义不同任务的可能场景及其发生概率,采用两矩近似法描述任务节点的服务时间;其次,提出一种混合排队网模型处理车间中的同步性约束问题,并根据这些约束建立模型中各节点的关系,考虑一般分布和有限缓存区,通过迭代近似求解系统的性能指标;最后,设计了一系列的算例实验并与仿真结果对比,验证了假设模型的有效性和求解方法的精确性,并分析运输设备和缓存区对系统性能的影响,为该类生产车间的资源配置和布局规划等问题提供重要的理论支撑。     

基于Petri网的航空复合材料可重入制造过程调度模型构建

航空复合材料"手工铺层与热压罐固化"湿法成型生产方法属于一种典型的可重入制造过程。通过分析该生产方法的可重入、多约束等工艺特点,提出了基于扩展赋时着色Petri网的调度模型构建方法,并根据该方法给出了单热压设备上可重入制造阶段的ETCPN调度模型。通过某复材厂实际生产数据分析表明,该ETCPN调度模型能够满足航空复合材料生产过程的建模需要,有利于A*与遗传算法相结合的总体调度策略的实施,模型具有较高可行性。     

基于Stopwatch时间Petri网的柔性作业车间优先级调度研究

作业时间不确定的柔性作业车间调度问题由于其计算复杂性、约束条件数量以及工件加工优先级等限制,难以获得最优解。采用Stopwatch时间Petri网对区间柔性作业车间优先级调度问题进行建模,通过Stopwatch状态类可达性分析方法获得模型所有可行变迁触发序列。为了准确执行变迁触发序列的时序分析,采取逆向分步法将此问题转化为线性规划问题,求出最小下界和最小上界的调度路径,进而获得基于优先级的最优调度方案。通过实验结果表明了模型的有效性,为区间柔性作业车间优先级调度提供了有效的模型支持。     

基于Petri网和混合算法的作业车间优化

采用赋时变迁Petri网,建立了一种作业车间调度模型.通过为机器分配工序来消解因机器库所共享而引起的冲突,得到了表示调度方案的标志图,给出了一种生成可行调度标志图的方法.同时,提出了一种变迁激发序列编码的离散版粒子群算法,并将模拟退火算法嵌入到该粒子群算法中,以提高算法的优化性能.仿真结果验证了混合算法的可行性和有效性.     

基于广义随机Petri网的可重组制造单元建模与分析方法

为揭示可重组制造单元的重组过程并计算重组方式对系统性能的影响,根据可重组制造单元的特征,提出了基于广义随机Petri网的模块化建模及分析方法。该方法将制造单元的不同资源及重组生产过程对应于相应的广义随机Petri网基本模块,并通过过渡变迁合成广义随机Petri网模型。在此基础上,采用马尔可夫理论及相关数学方法,分析可重组制造系统的性能指标,并通过实际应用,验证了该建模与分析方法的有效性。     

面向高效低碳的切削参数与柔性作业车间调度集成建模与优化

传统制造业切削参数优化与柔性作业车间调度优化通常独立进行,将切削参数与调度方案之间进行集成优化,能更好地解决车间高效低碳优化问题.以制造过程碳排放和最大完工时间为目标,建立切削参数与柔性作业车间调度高效低碳集成优化模型,提出一种改进的离散化引力搜索算法(IDGSA)求解机器切削参数与调度方案之间的协同优化问题.根据集成优化问题特性,首次设计了一种工件序列—机器序列—切削参数模式三层编码方式,并且不同的编码方式采用不同的初始化方法,保证初始解的质量以及多样性.针对集成优化问题的三层编码特性,提出一种新的竞选机制,竞选出最优双层序列,与精英质点的工件序列交叉产生新的质点,引导算法向真实Pareto前沿靠近;所提算法中采用多点交叉和变邻域搜索实现分散搜索与集中搜索有机平衡.通过对比改进的非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)和离散化引力搜索算法(DGSA),以及将提出切削参数可变的集成优化方法与3种切削参数不可变的优化方法进行对比,验证了所提改进算法的优越性和集成策略的有效性.     

柔性作业车间在线调度问题的仿真建模与分析

利用离散事件系统建模与仿真技术和规则调度方法,对柔性作业车间在线调度问题进行研究。将优先级调度规则和路径选择规则结合,形成针对柔性作业车间的调度规则组合。在建立仿真模型时,定义了车间结构,并对车间结构参数设定不同的水平值。针对平均流经时间最小、最大拖期时间最小、机器最大负荷最小、拖期工件比最小这4个不同的调度目标,从备选规则集中选出了每个目标下最优的调度规则组合及相应的车间结构参数。仿真结果表明,工件交货期、车间利用率、机器平均有效率、机器平均故障水平及车间柔性程度对调度规则组合的选取有很大影响。     

基于扩展随机Petri网的可重组制造系统建模与分析方法

可重组制造系统(Reconfigurable manufacturing system,RMS)可根据市场变化进行组态调整和组元升级,系统的建模与分析方法必须能适应上述特点。提出基于扩展随机Petri网(Extended stochastic Petri nets,ESPN)的模块化建模方法,将RMS不同的加工资源对应于相应的ESPN基本模块,并通过过渡变迁合成ESPN模型,该模型能适应任意分布的制造系统,可更加精确地反映生产过程。在此基础上采用基于行为表达式的分析方法,得到系统性能指标,该分析方法可不必画出可达图而直接得到系统性能关系函数,使分析过程更加直观、简洁。可重组电动机生产线的实例证明了该建模与分析方法的有效性。     

基于规则的柔性作业车间机床与AGV联合调度优化

利用离散事件系统建模与仿真技术和规则调度方法,对柔性作业车间机床与AGV(automatic guided vehicle)联合调度问题进行研究.基于离散事件建模仿真方法建立了柔性作业车间仿真模型,以平均流动时间、完工时间、AGV平均利用率与完工数量为评价指标,首先将不同路由规则与调度规则组合结合AGV数量进行仿真测试...