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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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.     

应急装备制造网络的动态资源配置

针对应急装备制造过程的高波动性、高时效性特点,建立了多层制造服务网络模型,并提出基于排队理论的制造网络节点动态资源配置策略,以保证制造资源的合理使用与客户放弃概率的稳定可控。基于不同的制造网络服务目标水平,分别提出了制造网络节点资源动态调节的近似算法和数值解法。通过数值算例的仿真分析,验证了该方法可有效控制并稳定制造系统的目标性能,其针对各制造节点的资源的动态协同优化方案与仿真结果高度契合。所提出方法可应用于应急装备制造服务网络设计中,并为具有更为复杂结构的制造服务网络节点资源配置提供依据。     

基于排队论的AGV调度研究

运用排队论方法解决某烟厂烟叶自动化立体仓库中AGV的调度问题.针对该AGV输送系统的特点,可以建立M/M/1排队模型,并采用平均队长和逗留时间作为性能指标,然后根据系统需求和M/M/1模型的仿真曲线,分析结果的合理性.     

基于深度Q网络的多起点多终点AGV路径规划EI北大核心

自动引导小车(AGV)在工厂中承担不同节点之间的物料运输工作,在考虑全局路径最优的情况下需要对AGV进行多起点多终点的路径规划。针对现有深度强化学习算法研究多考虑单起点达到单终点的路径规划情况,涉及多起点多终点的情况时泛化性能较差的问题,提出一种基于深度Q网络(DQN)的AGV全局路径规划求解模型。首先通过改进算法的输入的AGV状态和改进奖励函数的设置提升算法收敛的效率;再利用改变训练初始点位置的方式提升数据的丰富度和模型对环境的感知程度,并以此提升模型对不同起点单个终点环境下路径规划的泛化能力;最后在训练过程中插入不同终点下AGV的状态数据,以获得模型对多终点路径规划的能力。通过在不同规模环境下的仿真与A^(*)算法和快速扩展随机树算法的对比实验和模型的扩展性实验,验证了该方法在多终点情况下的路径规划能力。     

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。     

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.     

基于遗传算法的自动导引车系统数量配置方法研究

为确定自动导引车系统所需AGV数量,提出了一种基于遗传算法将数学分析与计算机仿真相结合的方法.首先以任务产生节拍,AGV导引路径网络布局、AGV调度策略等为约束,建立了估算AGV数量的数学模型,针对问题的复杂度,通过遗传算法求解此模型.然后利用计算机仿真模型模拟AGVS运行状态,通过仿真模型反映交通状况对系统的影响,并根据蓄电池充电特性确定备用AGV的数量.最后通过应用实例验证了所提设计方法的可行性和有效性.     

基于广义随机Petri网的系统可靠性建模与仿真软件开发

研究了基于Petri网理论的系统可靠性建模及求解问题.采用广义随机Petri网(GSPN)建立系统可靠性模型.针对因状态空间爆炸带来的模型求解难题,开发基于GSPN模型的可靠性仿真软件.分析了仿真软件功能,给出了软件架构及其使用流程,介绍了软件的实现技术.以挖掘机回转工况的液压回路为例,给出仿真软件的应用.     

双零件族随机环境下可重构制造系统的生产能力设计

基于概率论、排队论与更新理论的方法,建立了双零件族随机市场需求模型与可重构制造系统的排队控制模型.以可重构制造系统的生产能力与开机数量为参数,基于重构成本、制造系统折旧成本与仓储成本,构建了平稳条件下可重构制造系统长期运行时,单位时间内所取得的平均利润优化模型,并提出了优化方法与步骤.通过求解该模型,得到了可重构制造系统的最优生产能力与最佳开机数量.基于求得的最优生产能力与最佳开机数量,给出了可重构制造系统的订单接受率与切换周期等性能指标.最后,用案例验证了所提方法的可行性.     

FMS中自动导引车路径规划

针对柔性制造系统中自动导引小车(AGV)路径规划的问题,给出了一种动态路径时间模型,通过注册和删除自动导引小车在路径节点上的登记信息来更新模型;基于此模型,提出了一种基于A*算法的多AGV动态路径规划方法,该方法对潜在的冲突进行检测,并分类处理,避免了潜在的碰撞和冲突,从而有效的搜索最短时间路径;同时给出了算法的具体求解过程;最后结合基于VC++6.0开发的AGV控制系统软件对算法进行仿真,实例与仿真证明了算法的可行性。     

并行排序蚁群算法规划仓库AGV路径研究

针对智能仓库中的AGV路径规划问题,提出了一种基于并行排序蚁群算法的路径规划方法,该方法通过多个子蚁群之间较优蚂蚁释放的信息素交互,提高蚁群整体的搜索能力.建立以路径最短和AGV转弯次数最少为优化目标的多目标函数模型,用并行排序蚁群算法求解,再对生成的初始路径通过减少中间节点的方式进行平滑处理.在MATLAB上进行多次仿真,对比实验结果表明,该算法在进行仓库AGV路径规划时收敛速度更快,稳定性更好,且平滑处理后的路径更优.     

考虑换电过程的自动化码头AGV调度优化

针对自动化码头自动导引运输车(Automated Guided Vehicle,AGV)实际换电需求的特性,为减少AGV换电排队时间,降低换电过程对AGV调度的影响以提高其作业效率,构建了考虑换电过程的AGV作业调度混合整数优化模型。该模型在考虑AGV电池电量以及AGV不同状态耗电差异的约束下利用AGV作业顺序与换电站作业时间窗的协同,改变AGV原有换电策略,交错各AGV到达换电站的时刻以减少AGV换电排队时间。最后通过遗传算法(Genetic Algorithm,GA)对该模型求解,算例分析结果表明:与原有换电策略调度相比,优化后的换电策略有效减少了90. 96%的AGV换电排队时间,并提高了28. 03%的AGV作业效率,验证了该模型的有效性。     

一类考虑返修和产品多态性的多级串联制造系统建模与性能分析

针对一类考虑返修和产品多态性的多级串联制造系统性能分析问题,在考虑系统设备故障基础上,重点研究产品的返修和报废以及产品的多态性导致工位正常运行时加工状态差异对系统性能的影响,提出一种基于扩展Petri网(Extended-stochastic Petri nets,ESPN)的系统模块化建模方法,解决传统利用Markov模型和排队网络模型建模难以清晰描述系统内部产品流转换导致复杂状态变化的问题。将ESPN模型同构于嵌入Markov链得到工位状态空间,推导产品多态性导致的工位不同加工状态相对激发概率分布。以双工位单缓冲区的两级串联制造系统单元模型性能分析为基础,考虑缓冲区两边系统对单元模型的影响,基于重叠分解法对系统模型进行迭代求解,分析系统各项性能指标。某企业汽车动力总成装配线的实例验证了该建模与分析方法的有效性。