物联网环境下混流生产车间两级动态调度研究

针对不确定的动态事件干扰混流生产车间预先调度实施的问题,对调度信息传递、车间扰动恢复、多目标优化等问题进行了研究。建立了以RFID技术为支撑的物联网环境下实时工况驱动的调度-重调两级动态调度机制,在物料消耗速率均衡化、最短化最小生产循环周期的两个预调度模型基础上,构造了混合布谷鸟搜索求解算法;基于扰动事件的特性,采取事件和周期混合驱动的调度策略,通过滚动窗口技术和混合布谷鸟搜索算法对重调度进行了求解,利用仿真平台对调度模型及混合布谷鸟搜索算法进行了测试。研究结果表明:该物联网环境的构建符合车间实时动态调度需求,能够实现工况信息的及时传递;调度机制能够有效应对各类扰动,满足了混流车间实际调度需要;算法求解速度快,获得的解质量良好。     

面向云制造的混流混合车间调度问题

为解决云制造环境下混流混合车间的生产调度优化问题,综合考虑混流装配与零部件加工的集成优化以及外协云任务与自制任务的协同调度,建立了以最小化最大完工时间、均衡化零部件生产和最大化零件车间机器利用率为优化指标的多目标车间调度模型。基于零件分批和车间调度的两阶段求解策略,设计了一种两级递阶结构的混合生物地理学优化算法,采用在迁移算子中嵌入差分进化算法的变异策略来提高算法的搜索效率。最后,通过实例验证了模型和算法的有效性。     

发动机产品生产车间制造执行系统技术研究

制造执行系统是连接上层计划管理与车间现场底层到桥梁,实现面向车间层的生产管理。本文结合发动机产品制造车间的实际需求,建立车间制造执行系统模型,采用浏览器/服务器模式开发车间管理软件系统,提高发动机产品制造车间生产管理效率。     

三层架构的车间实时信息网络的研究与应用

为了实现车间级的生产调度,采用基于RS485总线的三层架构车间实时信息网络对制造车间进行信息化管理。通过对车间实时信息网络的理论分析和论证,以及在某汽配公司制造车间的实际应用,发现此车间实时信息网络很好地实现了车间的生产调度,具有车间信息化成本低,抗干扰性强的特点。     

基于数字孪生的零件智能制造车间调度云平台

零件制造车间中工作要素路径的未知性、时间的不确定性,以及生产要素信息的孤立性,严重影响了车间调度的有效运行。基于数字孪生技术提出一种解决零件智能制造车间调度问题的新方法——调度云平台,构建了调度云平台的框架模型以及调度工作流程;搭建了调度云平台的全生命周期监控系统,监控产品的实时运行状态;基于全生命周期监控系统实时监控的数据,利用大数据分析技术对车间生产过程中多源动态扰动进行预测和诊断,在此基础上提前由调度云平台对动态扰动制定相应扰动策略;为阐述如何将所提模型落地,以某企业零件智能制造车间为例,对调度云平台模型进行应用验证,同时指出了基于数字孪生的零件智能制造车间未来的工作方向。     

基于多代理机制的车间制造资源调度管理系统的研究

在分析车间制造资源调度特点的基础上,综合运用多代理机制、规则调度和消息通信机制等技术,建立了适应制造企业车间层生产环境的多代理模型结构。重点研究了多代理机制的实现、基于多代理结构下的通信机制和规则调度机制等关键技术,构建了基于客户机／服务器结构车间制造资源的调度管理系统的体系结构,研究了其工作流程和实现方法,并开发了基于多代理的车间制造资源调度管理仿真系统。     

制造资源实时状态驱动的离散制造车间低碳调度研究

针对离散制造车间低碳调度问题,考虑车间制造资源实时状态,构建实时数据驱动的车间状态监测框架,以机床能耗、刀具磨损和切削液损耗作为碳排放来源,结合最大完工时间,建立一个制造资源实时状态驱动的离散制造车间低碳调度模型,并提出一种融合Tent映射的多目标Jaya优化算法。首先使用Tent混沌序列初始化种群,然后引入基于邻域搜索和模拟退火算法的局部搜索方法,并使用严格的外部档案集保存搜索到的解。最后通过灌装设备生产车间的实例数据对算法和模型进行验证,结果表明所提出的算法和模型能够有效求解离散制造车间低碳调度问题,减少车间异常状态对生产计划的影响,降低车间碳排放量。     

基于Agent的智能制造系统实时动态调度机制研究

近年来随着制造企业生产过程中不确定因素增加,动态调度问题变得愈发复杂。在多Agent制造系统基础上提出了一种基于事件触发的制造系统实时动态调度机制,建立了相应的架构模型,并从调度方法、多Agent协调控制,以及调度控制算法等方面对该机制进行了详细说明。该机制可以根据系统运行状态实现车间层的实时控制和动态调度。最终通过实验表明该方法有效减少设备故障等扰动因素对系统运行的影响。     

基于层次代理的车间生产调度系统模型的研究

针对车间生产环境的动态多变性特点,利用面向对象的分析方法,将生产过程中涉及到的实体及其相互联系进行抽象,建立了一种基于层次代理的生产调度系统模型,并讨论了对于常见突发事件的重调度策略,为优化和解决车间层生产调度的实时性、动态性问题提供了理论依据.     

基于混合遗传算法的混流混合车间协同调度问题

为解决一类具有多品种混流生产特征和作业车间与流水车间集成的混流混合车间协同调度问题,给出了以在制品成本最小为目标的混流混合车间调度问题模型;采用零件加工、部件装配、产品总装的三段协同编码方法,给出了一种集成模拟退火算法的混合遗传算法,并在模拟退火算法中引入变温度参数来平衡算法效率。最后,通过某冰箱混流装配企业典型实例验证了模型和算法的有效性。     

一种面向卷烟生产线的优化调度策略

为了提高卷烟产品的质量和生产效率,通过分析卷烟生产线的工艺流程,提出了有关合理假设,利用图论中的网络流思想,将卷烟生产线抽象成了基于连续物料流的连通网络系统,并由此提出了卷烟生产线优化调度的概念,建立了卷烟生产线优化调度模型,包括生产线的生产率最优模型和每个工作日的初始状态最优模型,给出了具体的优化调度策略。该优化调度策略已用于实际卷烟生产线的作业调度中,取得了良好的应用效果。     

发动机缸孔轮番式珩磨加工工艺的实现

轿车发动机缸孔珩磨装备是多孔缸体加工的常用设备,具备四珩磨轴同步加工功能,根据珩磨加工工艺,通常4个珩磨轴分两组,分别完成粗珩加工和精珩加工。为了提高加工效率,可双轴同步加工一个工件,或者轮番式分别加工不同的工件。根据对国内汽车厂家所使用的汽车珩磨加工自动线的调研,结合实际珩磨加工工艺,分析总结出,采用轮番式加工工艺流程,能实现加工效率的最大化,在实际开发轿车发动机缸孔珩磨装备中得到了成功应用。     

冷轧薄板生产线组批调度模型与算法

针对冷轧薄板生产线流程长,产品种类多的特点,为提高合同的交货准确度,将一段时期内的生产合同进行组批处理,并对合同各批量的机组作业时间进行模糊预测,建立了具有模糊处理时间的冷轧生产线合同组批调度模型.模型将批量合同作为基本调度单元,将其归结为一类模糊Job Shop问题,并采用改进的单亲遗传算法与特殊的邻域搜索策略相结合的方法进行求解.通过上海宝钢冷轧薄板厂大量的生产数据进行仿真实验,批量平均交货期满意度达到90%以上,表明该调度模型与算法能够达到较好的应用效果.     

基于RFID技术的摩托车发动机生产换线推理机设计

实时采集和处理摩托车发动机生产单元基础数据,进行推理机的合理设计是优化生产换线推理决策的关键。从生产换线决策推理的需求出发,设计了基于RFID（Radio Frequency Identification,无线射频识别）技术的摩托车发动机换线推理机。首先,利用RFID技术进行生产单元数据采集和处理,将采集和处理后的数据存储到数据库中;其次,运用主成分分析法对数据库中的数据进行降维,使用降维后的数据对RBF（Radical Basis Function,径向基函数）神经网络进行训练,对于控制策略矢量中多模式变量进行融合分类,实现了生产换线决策推理机设计;最后在某摩托车发动机生产单元生产换线系统运用中取得了良好的效果。     

汽车发动机装配线数据采集追溯系统的架构设计

从汽车发动机装配过程关键质量点分析入手,对汽车发动机装配线数据采集和追溯系统的硬件架构进行了详细设计,对系统软件架构和软件功能分别进行了细致描述,并进行了系统架构的应用分析,从整体上搭建出完整的汽车发动机装配线数据采集追溯系统模型。     

基于微粒群算法的柔性流水车间调度优化

为了有效地解决柔性Flow-shop调度问题,提出用改进的微粒群算法进行求解,给出了一种能够保证个体合法性的编码方法;提出速度的计算公式采用自适应惯性权重和收缩因子相结合的方法。最后以某汽车发动机厂金加工车间的生产调度实例进行仿真,比较结果表明该算法的效果较好。     

汽车发动机装配线数据采集与追溯方法的研究

针对汽车发动机装配线生产过程,对生产数据的实时采集范围、采集方案和系统结构进行了详细阐述,并对保障数据存储的准确性和完整性的方法进行了探讨,进而详细介绍了数据查询、追溯、统计分析等生产管理和信息查询实用功能,构建出汽车发动机装配线数据采集与追溯系统的总体架构。     

基于多阶段批调度的混合型生产过程的建模与优化

根据混合型生产过程生产方式复杂的特点,采取分阶段的批调度方法建立模型,并且在模型中充分考虑了中间缓冲区的库存容量、生产线的加工容量以及客户的交货期等约束条件,在此基础上达到最低生产成本和最短的加工时间的多重调度目标。同时构造了基于该模型的启发式算法,降低运算速率、提高结果的准确度,从而使得该调度模型以能够得到最优的生产调度方案。实例仿真结果表明了该模型的可行性,同时为制造企业提供了一种有效的决策手段。     

基于公共缓冲区的柔性流水车间缓冲区动态增容排产方法

实际制造企业通常通过设置公共缓冲区的方法,以此缓解柔性流水车间有限缓冲区容量限制带来的生产堵塞问题,由于公共缓冲区的存在会提高柔性流水车间排产的复杂度,因此提出一种基于模拟退火的类电磁算法(Electromagnetism-like Mechanism algorithm based on Simulated Annealing algorithm,SAEM)与局部调度规则相结合的方法,用以解决这类排产问题。首先建立同时具有有限缓冲区和公共缓冲区的柔性流水车间数学模型;其次由于工件的转运时间代价不能忽略不计,设计局部调度规则来控制工件在生产线上的移动过程,减少转运时间代价对生产过程的影响;最后将引入模拟退火算法思想的类电磁算法作为全局优化算法并与局部调度规则相结合,对同时具有有限缓冲区和公共缓冲区的柔性流水车间进行排产。采用3种不同规模的实例数据进行仿真实验,实验结果表明:在与局部调度规则结合的前提下,SAEM在对优化目标和各评价指标的改善方面均优于标准类电磁(Electromagnetism-like Mechanism,EM)算法和紧致遗传算法(Compact Genetic Algorithm,CGA)。     

基于工艺流程的生产线规划系统开发

针对基于工艺流程的生产线规划中缺乏可视化、控制及优化的问题,提出利用树型结构的差异化模式建立系统模型的方案,并兼顾不同的介入口对生产线的访问与控制,同时保证系统与企业其他系统的接口,设计了基于工艺流程的生产线规划系统的开发流程。最后,以5V发动机缸盖生产线的设计为例,完成原型系统的开发,提高了生产线规划的效率和准确度。