银行家算法在柔性制造系统中的改进和应用

提出了一种应用于柔性制造系统中的避免死锁的算法。该算法是对银行家算法的改进。银行家算法适用于操作系统，而操作系统与柔性制造系统之间存在差异，为使该算法适用于柔性制造系统，必须对其进行改进。通过研究操作系统中的进程与制造系统中的加工任务之间的差别，对算法进行改进。对制造系统采用形式化的建模方法，将建立的模型转换成适合进行模型检查的形式。运用SPIN来对此算法进行仿真，并验证此算法模型的正确性。     

面向网络化制造的动态自组织制造资源模型的研究

在分析网络化制造模式下制造资源模型新的特点的基础上，提出应用STEP、面向对象和XML等技术，定义适用于网络化制造的制造资源模型标注语言——MRMML，构建基于MRMMI，的动态自组织制造资源信息模型。分析了应用STEP和面向对象技术构建的制造资源模型、STEP Express模型到XML Schema映射的实现机制、MRMML Schema表示模式，以及基于MRMML动态自组织制造资源模型的框架构建等关键技术。开发了基于MRMML的制造资源数据转换模块，实现了制造资源信息基于网络的传输、共享和交互。     

制造系统的物能资源流模型

指出制造系统中物能资源问题的重要性，从制造系统的主要运行环节和制造系统的物料流等两个方面的分析制造系统中物能资源消耗状态的影响因素，最后建立了一种制造系统的能资源模型。     

基于多维度分析的制造资源集成与共享

为满足网络化制造对制造资源的特殊需求，参考航空工业标准，从生命周期、应用视图和聚合粒度3个方面对制造资源进行多维度分析。利用国际万维网联盟推荐的资源描述方法，对多维度制造资源模型进行了基于网络本体语言的形式化描述，并通过斯坦福大学的本体建模工具构建了制造资源多层次、多视图、全生命周期的网络本体模型。最后，通过惠普语义网络实验室的本体接口函数，完成了制造资源网络本体语言文件与关系型数据库相互转换，实现了网络环境下制造资源工程数据及时有效的共享。     

Developing manufacturing control software: A survey and critique

The complexity and diversity of manufacturing software and the need to adapt this software to the frequent changes in the production requirements necessitate the use of a systematic approach to developing this software. The software life-cycle model (Royce, 1970) that consists of specifying the requirements of a software system, designing, implementing, testing, and evolving this software can be followed when developing large portions of manufacturing software. However, the presence of hardware devices in these systems and the high costs of acquiring and operating hardware devices further complicate the manufacturing software development process and require that the functionality of this software be extended to incorporate simulation and prototyping.This paper reviews recent methods for planning, scheduling, simulating, and monitoring the operation of manufacturing systems. A synopsis of the approaches to designing and implementing the real-time control software of these systems is presented. It is concluded that current methodologies support, in a very restricted sense, these planning, scheduling, and monitoring activities, and that enhanced performance can be achieved via an integrated approach.     

制造企业工艺资源管理系统的设计

分析企业工艺资源管理的重要性,研究了制造企业工艺资源管理面临的困境,根据工艺资源的分类建立了工艺资源管理模型,设计出协同其他系统对工艺资源管理的系统,达到工艺资源的优化利用,增强企业各个系统的集成度,提高企业运行效率。     

绿色制造的决策框架模型及其应用

分析了绿色制造过程中决策问题的决策目标,提出了包含T（时间）、Q（质量）、C（成本）、E（环境影响）和R（资源消耗）等5大决策目标变量的决策目标体系,并由此建立了绿色制造的决策框架模型,最后用一个制造过程中的决策问题实例,说明了绿色制造的决策框架模型的应用。     

自组织制造网格及其任务调度算法

通过分析制造系统自组织的特征，以及网格技术在制造业应用的理论基础和系统框架，提出了自组织制造网格的概念，指出资源动态管理和调度是自组织制造网格中建立虚拟组织、实现资源共享和协同工作的瓶颈点，提出基于T，Q，C，S的多层次、多目标整数规划调度算法。同时，结合自组织制造网格的应用实例和一个具体的加工任务，验证了自组织制造网格理论的合理性和调度算法的可行性。     

面向装备制造行业的云制造服务需求与资源响应模型

针对制造服务资源在制造商搜索、获取、匹配、交易、使用过程中的多样性、动态性、离散性等特点,提出了一种云制造服务资源集聚机制与新的商业模式,建立了面向装备制造行业的云制造服务需求与资源响应模型,并采用直觉梯形模糊集匹配算法进行求解。通过某风电设备的云制造服务应用验证了该模型的可行性,研究成果为促进装备制造服务化发展提供了一种先进实用的方法和关键技术。     

云制造平台资源需求的高效匹配策略研究

为快速、精确地从云制造平台资源池中搜索到满足用户需求的资源,实现资源与需求的高效匹配,提出了一种资源需求高效匹配策略。首先,建立了资源与需求的形式化描述模型,在此基础上,采用改进的K-means聚类算法按基本信息进行聚类,对云服务池中的资源进行预处理,形成多个资源簇;其次,计算用户需求与各资源簇聚类中心基本信息的相似度,确立备选资源簇;最后,再分别从资源的状态信息、功能信息和服务信息3个方面对备选资源簇中的备选资源进行筛选匹配。实例分析和研究结果表明:与已有的匹配方法相比,该方法在保持较高匹配精度的同时具有更高的匹配效率。     

蚁群算法及灰色理论在制造资源配置中的应用

为了优化网络化制造环境下的制造资源配置问题,提出了一种将灰色关联理论和蚁群算法相结合的资源优化选择求解方式.在该求解方式中,首先根据工艺规划将零件加丁任务分解为按照时间先后排列的工序集;然后在每个工序节点上利用灰色关联理论解决多目标决策问题中的优势,通过多层次灰色关联系数的确定,筛选出一定数量满足要求的候选制造资源,从而缩小问题域的范围;最后利用蚁群算法从运输成本角度出发,寻找零件加工最优的制造资源选择路径,以实现网络化制造中制造资源的优化配置.     

柔性制造系统的发展

随着生产力的发展与科技的进步,市场竞争日趋激烈,人们对产品功能与质量的要求不断提高。传统的生产方式越来越无法满足当今市场对短周期、多品种和小批量产品制造的需求,即生产柔性的需求[1]。柔性制造系统将计算机、自动化控制、微电子技术和系统工程等复杂技术进行了有机结合,既具有机械加工的高自动化与高效率,又具有良好的生产柔性。本文根据柔性制造系统的特点,对其基本组成、类型、工作优势以及未来的发展方向进行了阐述。     

基于物理制造单元的网络化制造资源建模研究

面向未来数字化制造模式 ,提出对企业制造资源分三层进行管理 ,即物理制造单元层、工作中心层和物理设备层 ;针对生产制造过程中各个应用环节对制造资源的需求 ,利用面向对象方法对物理制造单元从基本信息、制造能力信息、物理构成、状态信息和工装信息等五方面进行了建模研究 ;对于物理制造单元的制造能力信息分别面向逻辑制造单元和物理制造单元可加工零件类别进行建模 ;最后将该模型应用在网络化协同工艺系统和可重构制造资源优化配置平台中 ,给出了具体的应用方案。     

从“他组织”走向自组织——关于制造哲理的沉思

剖析传统制造模式的弊端 ,从制造系统与制造过程的复杂性说明制造模式变革的必要性 ;比较了人造系统中传统的“他组织”模式与自然系统的自组织模式的优劣 ,论述了自组织的特点和机制 ;指出从“他组织”走向自组织乃是制造业走出困境的必由之路 ,自组织将是 2 1世纪的制造哲理 ,也是新一代制造系统的重要特征 ;探讨了自组织过程对于环境的影响 ,导出了“熵污染”的概念 ,指出了减轻“熵污染”的途径 ;列出了与自组织制造模式有关的研究课题及待解决的关键问题 ,并提出从有序度和熵的角度来认识、构造和运行制造系统的思路     

Application of an Autonomous Agent Network to Support the Architecture of a Holonic Manufacturing System

To remain a competitive force in the world market, manufacturing enterprises must design and produce new products in an effective way. To reduce the product launching time, manufacturing enterprises must be versatile, open to changes, and capable of designing and modifying their own facilities and processes efficiently for the design of new products. In this context, the concept of autonomous, adaptive, cognitive and cooperating entities known as "holons" is conceived which leads to the evolution of a holonic manufacturing system (HMS) where highly distributed control paradigms are adopted to alleviate the problems related to frequent process disturbances. In order to streamline the functioning of an HMS, it is necessary to form an efficient, flexible and responsive network of agents, which are intra-holonic entities that inherit the same characteristics as the holons. This network of agents can be termed an autonomous agent network. The agent is formed by the parties, which are the functional units of the holonic manufacturing system. The aim of this paper is to specify the communication protocols and subsequently synthesise and cluster the individual parties into autonomous agents in accordance with the basic constraints of a holonic manufacturing system. Here a fuzzy c-means clustering algorithm is proposed to club the parties to capture effectively the uncertainty and imprecision associated with them. Besides the grouping of the parties to form agents, the proposed fuzzy-based clustering algorithm ensures that the agents formed are more amenable to the dynamic environment prevailing on the shop floor of present day automated manufacturing systems and thus makes the essence of a holonic manufacturing system successful . Keeping in mind the imprecision, uncertainty, and conflicting nature of objectives, the proposed approach aptly models the problem, and its applicability is exemplified by a test problem. ID="A1"Correspondance and offprint requests to: M. K. Tiwari, Department of Manufacturing Engineering, National Institute of Foundry and Forge Technology, Hatia, Ranchi 834 003, India. E-mail: mkt09@hotmail.com     

Rapid one-of-a-kind product development

In today’s global market, more and more manufacturing companies have realised that the ability to quickly develop a customised product in an economic and efficient way is critical for them to survive in the keen competitive international market, particularly for one-of-a-kind production (OKP) companies. A new generation of OKP systems needs to be developed to maintain competitiveness in the global marketplace and to improve the ability to rapidly combine the strengths of manufacturing partners to meet market needs. In this paper, the main objectives of rapid OKP development in the global manufacturing environment are discussed. The background of recent approaches for rapid development of OKP products is reviewed. After systematically reviewing the existing OKP systems and recent developments of new technology and systems, the authors discuss current issues and requirements for developing a new generation of OKP systems for rapidly producing OKP products. At the end of this paper, a reference system structure is proposed for rapid development of OKP products in the global manufacturing environment .     

面向绿色制造模式调度的Petri网模型及优化算法

针对绿色制造模式的作业车间调度中,不但要缩短生产周期和降低生产成本,而且要减少资源消耗和对环境的负面影响这一问题,建立包含加工时间、生产成本、资源消耗和环境影响等信息的Petri网模型。通过为机器分配工序来消解因机器库所共享引起的冲突,得到表示调度方案的标识图。提出生成可行调度标识图的三种方 法,并采用多目标遗传算法和多目标模拟退火算法相结合的混合算法对其优化。仿真结果表明算法的可行性和有效性。     

嵌入式技术与数字制造

在中国国家自然科学基金重点项目《网络环境下的数字制造理论与关键技术》资助下，将嵌入式技术与数字制造相结合，探讨嵌入式技术在数字制造装备中的应用问题。 指出嵌入式控制技术与系统是未来数字制造发展的核心与关键。以实现数字装备智能化与自动化，以及数字企业智能化与自动化为目标，阐述嵌入式技术在数字制造装备控制方面的应用，嵌入式系统在机电装备故障诊断方面的应用，嵌入式系统在机电装备的远程通信和状态监测方面应用，嵌入式系统在机电装备的智能化方面的应用，以嵌入式系统代替传统机电装备的部分功能单元。     

基于网络面向快速重组制造系统的CAPP技术研究

在研究网络环境下快速重组制造系统特点和对 CAPP系统功能需求的基础上 ,对实现基于网络面向快速重组制造系统的 CAPP体系结构进行了研究。在此基础上 ,研究了该 CAPP系统的实现方法 ,包括基于 Inter-net面向工艺设计的制造资源快速定制、基于 Internet的 CAD/ CAPP信息集成和基于 Web的通用化工艺设计推理决策机制等。开发了相应的原型系统 RR-CAPP系统 ,并通过实例对原型系统进行了实用性测试 ,证明系统运行可靠方便。     

Resource-requirements planning in flexible manufacturing systems

In this paper, we address the problem of planning the requirements of some of the important resources in flexible manufacturing systems. Specifically, we model the problem of estimating the required numbers and types of machines and tools in the context of a cellular layout. A two-stage procedure is developed which first forms the part families, using the complete-linkage clustering method based on a new similarity index defined in terms of the tooling requirements, and then subsequently estimates the resource requirements to manufacture the part families using an integer programming model. Several variations of the model are discussed and a numerical example is given.