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.     

基于专家系统的制造单元构建研究

提出基于专家系统构建制造单元的方案.在零件存在多工艺路线、工序存在多可选设备的基础上,综合考虑加工成本,加工时间、加工顺序、设备能力、物流最小等实际生产约束条件,以最短加工时间、最佳设备及单元平衡、最少跨单元加工、最小成本等作为重构优化目标,采用四轮分配设备、单元负荷平衡计算、跨单元物流成本计算的处理技术,实现了制造单元的快速构建,导出了零件集合及设备集合,并通过实例验证了算法的有效性.     

基于多目标多约束的跨企业制造单元构建策略应用研究

在分析跨企业制造单元的集成性、无缝连接拓扑性等基础上,为解决制造业中多品种、变批量、个性化等生产问题,研究了以产品加工总成本、加工总时间、跨单元次数为优化目标的跨企业制造单元构建应用问题,运用改进的NSGA-II算法及人工蜂群算法,在跨企业组织中构建动态制造单元,最后以某制造企业为例验证算法的有效性,使企业在资源受限的情况下,运用跨企业制造单元构建策略,完成生产任务多目标的要求。     

基于节拍平衡的高柔性数控单元调度研究

为提高柔性数控单元生产效率,提出一种基于工序平衡的高柔性数控单元调度方法。第一阶段,根据产品生产工艺和设备生产能力进行工艺路线规划,在考虑生产约束、生产准备时间、工艺柔性和设备产能的基础上,构建产品节拍平衡优化目标,获得其最优加工视图组合;第二阶段,基于工序平衡的结果,在考虑产品换线时间的基础上构建整单调度模型,并采用遗产算法求解。最后,将所提调度方法在某壳体产品高柔性数控生产单元进行应用研究,并与分批量调度模型进行了比较分析。研究表明,所提出的工序平衡的柔性数控单元整批量调度方法可以有效缩短单元的制造周期,提高单元控设备利用率。     

面向应急动员批产的流水式制造单元构建技术

针对国防应急动员批产生产线的规划问题,提出了流水式制造单元构建技术,建立了以产品生产节拍为核心的流水式制造单元构建目标模型.该模型通过对产品组合、生产批量和交货期的分析,确定了生产节拍和制造系统初始规模.利用成组聚类分析方法,构建了基于零件工艺路线相似性分析的初始制造单元.提出了基于启发式规则的工艺路线确定方法和设备资源优化分配机制.综合考虑零件是否为关重件,以及零件是否全部按期完成加工(齐套生产)和生产节拍等因素,实现了制造单元的优化调整,形成了设备共享能力定量分配方案的单元化制造系统.开发了软件系统,并通过实例验证了所提算法的有效性,为战时国防动员生产提供了可行的解决途径.     

基于柔性作业调度的离散制造车间布局优化研究

针对车间生产调度人员需要进行多目标的调度决策,以大连市某企业空调制造车间为例,首先建立了以最大完工时间最小、总延期时间最小、总提前期时间最小、设备总负荷最小、单台设备的最大负荷最小、总生产成本最低、工件搬运次数最少的多目标车间调度模型。然后提出了基于工件加工工序和加工设备的两层编码的改进遗传算法,再次通过层次分析法确定各个子目标的权重,对不同量纲的子目标进行模糊无量纲化处理,并通过综合评价指标确定pareto解集的最优调度方案。最后根据工件加工工艺线路对车间设备进行环形布局优化,建立了环形布局优化模型,并通过实例分析验证了该算法的可行性。     

一类多品种小批量混流制造系统作业组织模式与工件排序

为解决考虑搬运时间的混流制造系统的资源优化与调度问题,对作业组织模式与工件排序进行了深入研究。建立了以设备停机次数、工件搬运次数、搬运设备数量、搬运次数均衡程度作为第一、第二、第三和第四优化目标,以生产周期作为约束的多目标决策模型,利用该模型选择作业组织模式并确定最优排序方案。分别研究了用于求解该多目标决策模型的各分目标和约束:为不同类型批量工件建立加工时间模型;设计开始和结束搬运时间优化模型;给出平行移动模式的设备停机次数算法。开发了考虑搬运时间的混流制造系统软件程序,并设计了所需搬运设备情况的全局优化算法。通过分析和求解企业订单数据验证了所提方法的有效性。     

有限产能批量问题生产调度与设备维护集成优化研究

基于有限产能批量问题模型,以多产品多阶段的单机系统为研究对象,以最小化的生产总成本(加工成本、库存成本、开机成本、缺货成本、换型成本以及维护成本)及最大化订单完成率为优化目标,对设备预防性维护和生产调度联合优化问题进行研究。建立了生产调度与设备预防性维护的联合优化模型,该模型可用于确定最优的预防性维护方案、生产批量大小以及加工顺序。利用改进后的差分进化算法对模型进行求解,仿真实验结果表明在相同的设备负荷条件下,该模型在故障维护次数、维护成本和生产总成本方面都要明显优于定周期维护模型。     

基于虚拟制造单元的制造资源组织模型

为了使航天制造企业能够根据市场订单需求快速调整组织制造资源,简化生产调度过程,提高生产调度质量,提出了基于虚拟制造单元的制造资源组织模型,探讨了该模型的理论思想,给出了虚拟制造单元的两步构建方法,并提出了利用合作型多目标优化协同进化算法解决资源选择问题,构建了以多条加工路线相似系数之和最大(倒数最小)、运输成本最小和设备生产负荷均衡的多目标优化问题.将这一多目标优化问题分解为多个子问题,分别用多个子种群进行进化,并采用一种新型的子种群间合作方式,最终产生一个Pareto最优解集.该方法提高了候选解的多样性,为生产调度提供了多样性选择.     

基于粒子群优化的制造单元重构研究

为解决可重构制造系统的制造单元重构求解问题,采用粒子群算法进行求解,构造总加工路线数维的粒子空间,实现工件数量的多加工路线分配.     

基于多代理的敏捷制造单元调度研究

在分析敏捷环境下敏捷制造单元调度特点的基础上 ,提出了基于多代理协作的敏捷制造单元模型 ,并根据该模型设计了一种混合遗传模拟退火 (SAGA)单元调度算法。并给出SAGA和GA两种方法的比较结果。应用实例表明 ,该方法调度性能良好 ,调度过程快 ,支持任务的随机加入 ,为制造企业快速有效的响应市场 ,提高敏捷性提供了强有力的理论与技术支持。     

面向大规模个性化制造的车间制造服务协作链构建方法

大规模个性化制造模式下,车间内部的制造资源需频繁进行重组以构建新的服务协作链来完成不同的制造任务。为提高服务协作链的高效性和稳定性,建立了制造资源聚合模型来描述车间制造资源的聚集关系,并基于改进的K-means++算法将制造资源封装成车间制造服务。使用频繁子网络挖掘算法挖掘了频繁出现的服务协作链,并提出服务协作链评价方法来对获取的服务协作链进行评价和筛选。最后通过案例分析对所提方法的可行性和有效性进行了验证。     

基于双单元制造模式的车间调度控制系统

基于敏捷制造思想研究了离散生产类型的先进制造车间的调度控制系统。在研究双单元制造模式运行和组织特点的基础上，给出了单元重组方法。研究了先进制造车间生产任务管理、生产计划、车间调度、生产运行控制、生产信息管理等问题，提出了以单元动态重组技术为基础的车间生产调度控制系统。     

模糊神经网络与启发式算法相结合的制造单元构建方法

为提高制造单元构建效率和制造单元的可实施性,提出了模糊自适应谐振神经网络与启发式算法相结合的制造单元构建方法.该方法以加工相似模式匹配思想为指导,将制造单元的构建分为两个阶段.首先对标准模糊自适应谐振神经网络进行改进处理,并以此构建初始的工件族和设备集合;然后,在初始工件族和设备集合的基础上,建立基于规则的启发式资源优化分配算法,解决制造单元的设备共享、可选设备分配和设备负荷不均等问题.最后,以某企业机加车间生产的典型工件为例,验证了算法的有效性.     

Production Scheduling and Cell Formation for Virtual Cellular Manufacturing Systems

In this paper, an approach using the concept of genetic algorithms is proposed as a powerful but simple means of scheduling the manufacturing operations of a virtual cellular manufacturing system (VCMS). A mathematical model is developed to describe the characteristics of a VCMS, which includes the constraints related to the delivery due dates of the various products and the maximum capacities of the manufacturing resources. The objectives are to set up virtual manufacturing cells and to formulate feasible production schedules for all manufacturing operations, in order to minimise the total material and component travelling distance incurred in manufacturing the products. A new genetic based scheduling algorithm is proposed as an optimisation tool to determine the solution. The proposed algorithm differs from the conventional genetic algorithms in that the populations of the candidate solutions consist of individuals from various age-groups, and each individual is incorporated with an age attribute to enable its birth and survival rates to be governed by predefined ageing patterns. By generating the evolution of the populations with the genetic operators of selection, crossover and mutation, the proposed approach provides excellent results by maintaining a better balance between the exploitation and the exploration of the solution space, and thus improves the computational speed and the solution quality. The condition ensuring stable search performance is also derived. The superiority of the proposed algorithm is illustrated by solving the production-scheduling and cell-formation problems for a virtual cellular manufacturing system, and the results are compared with those obtained by using a conventional optimisation technique.     

基于博弈论的虚拟制造网络车间调度优化方法

针对虚拟制造网络中的车间调度问题,提出了一个非合作博弈调度优化模型,将车间调度问题转化为一场博弈。在分析该博弈调度模型的理想纳什均衡存在性的基础上,提出了D最小纳什均衡的概念。结合虚拟制造网络中车间调度问题的特点,设计了染色体编码与解码方案以及适应度函数,提出了一种基于遗传算法的博弈调度求解算法来求得该博弈调度模型的D最小纳什均衡。在若干基准实例上验证了该方法的有效性。     

敏捷制造单元动态重构算法的研究

提出了一种基于整数规划和排序聚类算法的敏捷制造单元动态重构算法,该算法为两步,首先根据加工任务、工艺规程和允许的制造资源整合,通过整数规划算法,确定由哪些制造资源以何种工艺规程完成加工任务,然后,根据制造资源承担加工任务的工艺相似性,通过排序聚类算法,将制造资源聚合成不同的敏捷制造单元。最后,对该算的性能和特点进行了分析,并用实例加以验证。     

一种可重构制造系统的生产计划方法

虚拟企业是实现敏捷制造的有效途径，是一种可重构的制造系统。系统在重构过程中，各合作伙伴给出完成各自任务的时间段，制造系统则基于这些信息编排出生产计划。本文建立了这一生产计划问题的数学模型，基于该模型，提出了一个有效算法，并给出了一个简单算例。结果表明，所提出的算法可以决定解的存在性，如果解存在，则求出有效解；如果解不存在或解不可以接受，盟主可与合作伙伴协商解决问题。     

适应敏捷制造的单元控制器体系结构

分析了敏捷制造生产模式下单元控制器的特点。运用面向对象的分析方法 ,对制造系统进行了抽象和概括 ,建立了单元控制器的功能模型和数据模型。提出了单元控制器的自适应递阶式控制结构 ,建立了基于 CORBA的单元控制器软件开发平台。该单元控制器体系结构模型 ,具有相对于具体应用过程的独立性 ,相对于制造环境的独立性 ,相对于计算机系统的独立性 ,以及良好的可重构性、鲁棒性和较强的对外通讯协调能力 ,满足敏捷制造对单元控制器的要求