基于通用生成函数的混流制造系统脆弱性评价方法

为了解决基于状态熵的脆弱性评价方法在面对多状态系统组合爆炸问题时的困难,提出了一种基于通用生成函数的混流制造系统脆弱性量化评价方法。首先,分析求解各制造单元的状态及其概率,得到制造单元的通用生成函数,定义并计算各单元的脆性熵,建立制造单元的脆弱性分析模型;其次,根据混流制造系统结构特征和通用生成函数的串并联构造算子,得到系统通用生成函数,定义其脆性熵,基于脆性熵建立混流制造系统的脆弱性评价模型;最后,以某典型的混流制造系统为例,利用所提出的脆弱性评价方法,评估其脆弱性,并与基于状态熵的评价方法进行对比,结果表明该方法可显著提高脆弱性评价的效率。     

基于数据包络分析的网络化制造联盟企业制造资源配置评价研究

针对网络化制造联盟企业的制造资源配置评价问题,建立了成本收益数据包络分析数学模型,提出了以此为核心的制造资源配置评价方法。该评价方法基于数据包络分析的基本思想,将制造资源配置评价问题映射为制造资源配置的成本收益分析问题,应用完全成本分析和作业成本分析方法,建立网络化制造联盟企业制造资源的自营配置成本、外包配置成本和制造资源配置的收益价值模型。在此基础上,建立制造资源配置评价的成本收益数据包络分析模型,并提出资源的优化配置策略。最后,以实际运营的新产品快速开发网络化服务平台为例,验证了分析模型的有效性和实用性。     

基于状态熵的制造系统结构复杂性建模与评价

针对现有结构复杂性建模方法存在的不足,在考虑中间缓冲区状态对制造系统状态影响的基础上,提出一种基于通用发生函数法和信息熵理论的非串行制造系统结构复杂性建模与评价方法,从系统角度对制造系统的复杂性进行测度。通过建立中间缓冲区的状态转移方程,定义缓冲区的状态,分析中间缓冲区状态对非串行制造系统各工位加工设备状态的影响,将原制造系统转化为等效系统;利用通用发生函数法描述各等效加工设备的性能及其发生概率,并将制造系统分解成若干并联和串联子系统,引入并联和串联复合算子求解整个系统的发生函数,得到系统的状态空间及其对应的概率空间;从系统角度出发,利用信息论中的信息熵模型建立非串行制造系统的结构复杂性模型。以某车间的非串行缸盖柔性加工线为例,验证该模型与评价方法的有效性。     

基于尖点突变的制造系统耗散结构模型及其度量

制造系统的信息熵建模促进制造系统状态信息度量的发展.在分析制造系统耗散结构特征的基础上,利用突变理论中的尖点突变模型,依据其控制变量与状态变量的相互关系,建立制造系统的耗散结构模型,使得定量地判断制造系统何时形成耗散结构成为可能.依据制造系统信息熵的定义,分别建立制造系统的预期熵变度量模型及实际熵变度量模型,从而实现利用耗散结构模型对制造系统运行状态进行准确判断的目的.实证研究中,以某加工车间实施单元制造前后为背景,利用所建耗散结构模型及其度量模型,对两种不同状态下制造系统是否形成耗散结构进行定量判断,结果较好地验证此方法的合理性,也为制造系统的优化提供有效途径.     

面向工程系统研制的可制造性评价策略研究

在工程系统研制中,产品可制造性评价研究面临的主要问题是研制过程的复杂性、系统结构的复杂性、创新性和制造的高风险性,可制造性评价的目标是解决和控制制造风险。针对可制造性评价面临的问题,根据系统论和工程系统论原理和方法,提出了一种可制造性评价策略。该评价策略包括阶段化的可制造性评价过程和层次化的评价内容。     

基于应用服务提供商的动态联盟制造资源评估模型研究

在分析制造资源评估复杂性及现有方法局限性的基础上,采用层次分析法建立了制造资源评估模型.采用理想点方法构造评价函数,使用熵权系数法确定制造资源评价指标的权重系数,求解评价函数的最优解作为评价目标的最优解,最后使用实例进行了应用验证.实践证明,集成了熵权系数法的理想点法,在基于应用服务提供商的动态联盟制造资源评估中减小了人为因素的影响,提高了评价结果的科学性和公平性.     

大物流工程项目类制造系统物流运行模糊熵评判

大物流工程项目类制造系统是以工程项目为中心的一类制造系统。分析了该类制造系统的工程项目特征和大物流特征，基于模糊熵理论，运用系统分析方法，以大物流工程项目类制造企业为对象，分析了物流特点和影响因素，确定评价该类企业物流运行的特征指标。建立了物流运行模糊熵模型，以海洋石油平台的专业建造公司为对象，用模糊熵模型对其承包的大型海上采油平台项目的物流运行进行了定量评判，对改善项目管理和物流运行，按期实现项目规定目标具有现实指导意义。     

面向制造的汽车零部件设计方案评价

针对传统汽车零部件设计制造过程中,设计人员主要进行汽车零部件的结构及其功能设计,对其制造性考虑得较少,导致设计方案对制造性考虑不足等问题。为了使汽车零部件设计方案更加适用于制造,并便于对其进行一种面向制造的评价,提出了一种面向制造的汽车零部件设计方案评价方法。建立了可制造性的评价指标体系,引入了将熵权法和层次分析法相结合的动态权重确定法,结合模糊综合评价法建立了评价模型,从而对设计方案进行排序,获得满足可制造性的最优设计方案。以汽车覆盖件设计方案为例,应用该方法进行评价,证明该方法有效,有较好的可行性和实用性。     

撞击流混合器流场速度时间序列的行为复杂性

撞击流混合器(ISM)流场包含着丰富的复杂信息,引入复杂性理论来研究ISM速度场的混沌现象,运用近似熵算法和样本熵算法计算了该系统的行为复杂性,得出样本数据长度对近似熵和样本熵影响不大的结论。不同相似容限r下的近似熵和样本熵都表现出了较好的一致性,其中,样本熵更好一些。研究表明,撞击流反应器的噪声污染较大,可通过提高转速来增加该系统的行为复杂性大小,以达到促进微观混合的目的。     

5~(th)ICFDM国家自然科学基金项目进展及研究成果展荣获“十佳”项目简介

面向OKP产品的计算制造和虚拟原型项目负责人:丁汉所在单位:华中科技大学关键词:计算制造 几何推理 计算智能 虚拟原型项目批准号:59985004项目简介 在以计算机为核心工具的信息时代,随着网络化和智能化的不断发展,制造系统和制造过程的计算复杂性己成为制约产品快速设计和快速制造的关键问题。计算制造（Computational Manufacturing）通过对制造系统和制造过程进行建模,定性推理和定量分析,解决复杂零件测量、评定、加工路径生成、干波检查、空间布置、装配规划和可拆卸等问题,以实现制造系统的重构和调度,从而达到提高产品质量,减少成本,缩短产品开发周期的目的。计算制造旨在集成计算几何、加工原理、传感器信息融合、网络控制和维护、计算智能和虚拟原型等方法,目的是使制造系统中的某些问题归结为计算机可形式化描述的计算模型,研究其可计算性和复杂性,解决制造过程中出现的几何和特征建模、推理、基于网络的设计、控制和维护、计算智能和虚拟原型有关的数学建模及其复杂性分析。计算制造的研究大体可由定量计算、定性推理和信息     

Assessing the structural complexity of manufacturing systems configurations

Modern manufacturing systems are increasingly required to be flexible and adaptable to changing market demands, which adds to their structural and operational complexity. One of the major challenges at the early design stages is to select a manufacturing system configuration that both satisfies the production functional requirements and is easy to operate and manage. A new metric for assessing the structural complexity of manufacturing system configurations is presented in this paper. The proposed complexity metric incorporates the quantity of information using an entropy approach. It accounts for the complexity inherent in the various modules in the manufacturing system through the use of an index derived from a newly developed manufacturing systems classification code. The code captures the effect of various component types and technologies used in a manufacturing system on the system’s structural complexity. The presented metric would be helpful in selecting the least complex manufacturing system configuration that meets the requirements. An engine cylinder head production system is used to illustrate the application of the proposed methodology in comparing feasible but different manufacturing system configurations capable of producing the cylinder head based on their structurally inherent complexity.     

基于信息熵的制造系统复杂性测度及其在调度中的应用

制造系统的复杂性是指制造系统难以被理解、描述、预测和控制的状态。从信息论角度指出制造系统的复杂度是描述制造系统的状态所预期需要的信息量。将制造系统的复杂性描述为静态和动态两种形式:静态复杂性是描述制造系统在静止状态下各制造资源根据其调度方案所预期拥有的状态所需要的信息量,动态复杂性则指描述制造系统在运行过程中各资源的实际状态所需要的信息量。应用信息论中的信息熵理论研究制造系统的复杂性测度问题,分别建立了基于信息熵的静态和动态复杂性测度模型。将上述复杂性理论应用于调度研究,提出最大可行调度时限和调度依附度两个评价调度有效性的量化指标,为调度有效性的分析、评价及改善提供了重要工具。实例研究表明所提理论和方法的有效性。     

Complexity of cellular manufacturing systems based on entropy models

Even structurally simple manufacturing systems can be operationally complex. This operational complexity can be colloquially defined as the uncertainty associated with managing the dynamic variations, in time or quantity, across information and material flows at the manufacturing systems interface. This paper proposes a means of measuring the information demands placed on cellular manufacturing systems, as a result of this uncertainty. A utility function for complexity is proposed according to the relationships between the complexity and utility in a manufacturing system and the underlying trend that the system becomes more and more complex in an everchanging environment is analyzed. This paper mathematically models the static entropy and the dynamic entropy of cellular manufacturing systems from an information-theoretic perspective. A unique feature of this measure is that it captures, in relative terms, the expected amount of information required to describe the state of the system. The measure provides flexibility in the scope and detail of analysis. Finally, an example is used to demonstrate the validity of the proposed methodology.     

面向对象模型量化评价方法

虚拟制造系统建模主要采用面向对象分析与设计方法,其模型是十分复杂的,在虚拟制造系统面向对象模型设计的基础上,引入一种面向对象模型量化评价方法,以便更科学地评估虚拟制造系统面向对象模型的复杂度。     

混合生产中作业计划体系研究

对于兼有离散和连续生产特征的混合生产行业,由于其计划体系的复杂性和多样性,尚未形成成熟的具有通用意义的应用方案。分析了混合生产的特征和混合生产计划体系的特点,提出了研究混合生产计划体系的思路,构建了该作业计划体系框架并描述了功能要求及信息联系,研究了前连续后离散这种混合生产模式的作业计划排程问题的离散制造与连续制造分解逻辑,并以毛纺织行业为背景,进行了连续生产环节计划排程优化算法研究,探讨了毛纺织混合生产计划体系对物料清单、工艺路线等基础数据管理的增强要求。     

基于虚拟制造系统的企业集成研究

面对制造环境、制造产品、制造系统和制造过程本身的复杂性,提出通过虚拟制造系统对制造企业进行多方面集成,使其能够根据市场变化进行自我调节、自我完善、自我改造和自我发展。在分析虚拟制造系统功能的基础上,提出了一种虚拟制造系统的体系结构,并讨论了虚拟环境下基于黑板控制系统的分布式并行协同求解以及基于虚拟制造系统的制造企业集成。     

基于粒子群优化算法的制造单元聚类研究

为实现敏捷制造环境下资源的优化重组,降低生产过程的复杂性,提高效益,提出了敏捷制造系统资源自组织多级主协调控制结构和制造单元自组织模型,并在满足约束的前提下,建立了以总加工成本最小为目标函数的制造单元重构数学模型.采用具有计算简单、鲁棒性好、并行计算等优点的粒子群优化算法,对制造资源进行聚类研究.通过具体实例,验证了该方法的有效性,为解决此类问题提供了一种新的思路.     

Object-oriented methods for manufacturing information systems

Object-oriented programming (OOP) is now widely used in application software development. OOP has advantages connected with handling complexity, reusability, extendability, modularity and data abstraction, enabling it to handle modern programming requirements more effectively than conventional programming methods. Successful advanced manufacturing systems demand increasing complexity, flexibility and integration between computer applications. An object-oriented approach is particularly promising for the design and development of manufacturing information systems. This paper outlines the concepts of object-oriented methods, and describes an object-oriented application development methodology for manufacturing information systems. A CASE (Computer-Aided Software Engineering) tool is used for system modelling and for direct source-code generation. A case study describing the development of a quality management information system is presented, which was implemented using a C++ development environment. Although the research described here is concerned with quality management information systems, the proposed design methodology is applicable to other areas of manufacturing, and conclusions are drawn concerning the uses of OOP in manufacturing information systems generally.