面向低碳的工艺规划与车间调度集成优化

为更好地减少制造过程中的碳排放,弥补将工艺规划与车间调度分开碳排放优化时忽略了工艺规划方案中加工方法和工艺路线对调度阶段各工序加工机床分配方案、搬运距离以及工件加工顺序的影响,提出一个集成优化工件各特征加工方法、工艺路线、工件加工顺序以及各工序的机床分配,以实现制造过程碳排放和最大完工时间最小的多目标集成优化模型;针对集成优化模型中优化参数较多且相互影响的特性,提出一种前后相关联的四段式编码方法,采用NSGA-II算法求解,通过将所得的集成优化结果与先进行面向低碳的单目标工艺规划优化,再进行面向低碳的多目标车间调度分开优化结果进行对比,说明提出的集成优化模型可以得到更低的制造过程碳排放和完工时间,从而验证了集成优化模型的有效性。     

面向e-制造的工艺规划与调度集成系统研究

为了适应e-制造环境对企业生产调度提出的新要求,提出了一种工艺规划与生产调度动态集成的系统模型。在该模型中,首先采用模糊评价方法根据不同零件的完成提前期、设备利用率、其他制造资源利用率等因素进行了动态工艺路线决策,得到适合目前生产情况的工艺方案,然后根据设备的负荷系数进行制造资源决策,把工序任务分配给具体的设备。为了解决被分配到e-制造单元的工序任务调度问题,根据零件在设备之问转移时间的条件,提出了一种e-制造单元调度问题的蚁群算法模型,并根据自适应调度原理,给出生产情况变动时动态调度策略,保证了调度结果的可行性。     

基于Web的CNC设备e-化研究

基于e—制造哲理，提出了一种用“e—技术”改造现有CNC设备的新模型。基于Java方案，在CNC设备前端建立一个Web服务器，以集成一系列与硬件、制造过程以及质量控制等相关的应用服务，进而使e—化后的CNC设备能在制造任务排队与调度、工序动态质量控制、制造过程可视化和制造协同等方面提供服务，最终形成一个具有网络兼容能力、I／O透明的新型加工服务设备，为制造透明及“数字化精确生产”奠定基础。最后，以一个实例验证了所开发的原型系统。     

面向CAPP/PPC集成控制的工艺优化模型研究

为了提高工艺规划在实际生产中的执行性,得到优化的制造资源配置,提出了一种基于动态工艺、以制造资源为核心的计算机辅助工艺设计／生产计划控制并行集成模式,研究了计算机辅助工艺设计／生产计划控制集成过程中的动态工艺优化和制造资源优化配置问题。在讨论动态工艺描述方式的基础上,提出了动态工艺优化分级求解策略。在求解过程中,首先将动态工艺进行分解;然后以成本和交货期为优化目标对分解的工艺进行资源优化配置,从而实现全局的工艺优化和制造资源优化配置;最后,以齿轮轴为例说明了工艺优化模型的正确性和可行性。     

MBD模式下基于制造资源信息的机加工艺应用研究

为了加强机加工艺设计阶段与现场制造实施阶段的联系,增加机加工艺设计的可靠性,减少工艺更改繁琐等问题,本文研究了MBD模式下基于制造资源信息的机加工艺设计与更改新模式。以三维机加工序模型作为工艺信息完备数据为思路,提出采集制造资源能力和状态数据,约束并指导三维机加工序模型设计与更改的方法。分析了工艺现场制造资源与三维机加工艺设计的集成框架,描述了三维机加工序模型中制造资源表达,讨论了制造资源冲突引起的三维机加工艺设计与变更,建立了一种封装制造资源信息与机加工艺设计的闭环体系结构。     

工艺规划与车间调度及两者集成的研究现状和发展趋势

工艺规划与车间调度是连接产品设计与制造过程的两个重要环节,介绍了工艺规划和车间调度的主要任务及两者的关联关系。概述了计算机辅助工艺规划的研究发展历程,总结了计算机辅助工艺规划的主要研究方法,指出当前研究存在的不足;从车间静、动态调度实现方法两方面综述了车间调度问题的研究概况。同时,分析了工艺规划与车间调度独立串行研究存在的问题,指出对两者进行集成研究的必要性。在此基础上,从面向接口集成与面向功能集成对支持两者集成的模型进行了总结,并对静、动态工艺规划与车间调度集成优化实现方法的研究成果进行了综述。基于上述综述分析,给出了工艺规划与车间调度以及两者集成研究的发展方向。     

基于多规则设备分配及工序排序的FJSP多目标集成优化方法

为降低柔性作业车间调度多目标优化的复杂度,提高优化效率,提出一种基于多规则设备分配及工序排序的柔性作业车间调度多目标集成优化方法.建立了一类以完工时间、设备最大负荷、设备总负荷以及制造成本为优化目标的柔性作业车间调度多目标优化模型;针对模型的组合爆炸特点,为降低其复杂度,提出一种将多规则设备分配及工序排序相结合的集成调度思想;为进一步提高求解效率,提出一种面向对象数据处理技术用于处理各实体之间的数据交换;基于改进的非支配排序遗传算法思想,提出了基于多规则设备分配及上序排序的柔性作业车间调度多目标集成优化算法.通过仿真对比与应用验证了所提方法的有效性.     

运用特征识别技术的工艺规划技术研究

针对设计与工艺规划信息集成的需要,提出基于规则的特征识别方法,研究基于制造特征的工艺路线自动生成方法。提取到的模型几何信息通过与制造特征库数据的匹配,实现特征的自动识别。通过建立工艺知识的决策规则与典型工艺知识库,将制造特征与加工方法、制造资源关联,实现特征工艺方案的自动生成。产生的特征工艺树与典型工艺模板进行匹配,生成零件工艺规划树。通过人工交互编辑工序、工步及工艺路线,可输出符合实际需求的工艺文件。     

面向工艺设计的制造过程建模

基于工艺设计对产品制造成本、质量和效率的重要影响,提出了一种基于工艺设计的制造过程建模方法,以通过对过程模型的仿真,预测、分析和优化工艺设计效果。基于对制造过程的特征分析,采用面向对象的方法,首先将制造过程定义为一组成对象,并划分为制造活动、过程控制和制造资源3类成分对象,建立了制造过程类结构模型和动态过程模型。分别定义了工序类、制造资源类和过程控制类的类结构模型,以及各类对象的方法和属性。基于这些模型开发了一种计算机辅助工艺设计系统,可快速、自动地构建工艺设计定义的制造过程模型,并对过程参数（成本、时间）、切削加工、工件物流进行计算和仿真。     

基于过程集成的闭环动态工艺规划系统

描述了一个在过程上实现工艺规划与车间规划集成的闭环动态工艺规划系统,建立了实用化CAPP系统的新模型,丰富了动态CAPP的概念。它能根据车间环境的状态,充分利用制造工艺和车间环境的柔性产生优化的工艺方案。系统在车间环境约束下采用专家系统技术进行非线性工艺规划,产生可选工艺路线和工序可选设备。在一个由工艺路线选择、设备动态优化选择和车间优化规划构成的闭环系统中,以高生产效率为目标,根据推广的关键路线分析的结果和一系列启发式知识动态地选择工艺路线和设备,最后获得有较高实践意义的结果。     

基于遗传算法的e-制造调度系统研究

为了实现e-制造系统中制造任务的调度,基于e-制造哲理,对基于产品BOM流的e-制造调度问题进行了研究,提出并设计了e-制造调度系统的求解机制与数学模型,针对所建立的数学模型,设计和开发了一个基于遗传算法的物理e-制造单元调度系统,进而根据物理/逻辑e-制造单元、e-制造系统和e-制造任务之间的映射关系和动态关联,实现了e-制造系统调度的求解过程。最后,通过调度算例分析,表明该系统能有效完成e-制造系统中制造任务的调度。     

A Cascading Auction Protocol as a Framework for Integrating Process Planning and Heterarchical Shop Floor Control

A new contract net-style auction protocol is proposed as a framework for integrating process planning and shop floor control in heterarchical manufacturing systems. Process planning is partitioned into on-line and off-line activities; off-line process planning decisions are represented in a graph format and used as input for on-line process planning activities performed by machine controllers. Triggered by the opening round of an auction, the final on-line stages of process planning are dovetailed with the resource allocation process in the shop floor control system. The auction process allows final process planning decisions to be based on timely information, relying on the distribution of static process planning information rather than the distribution of a model of dynamic shop floor status and allowing a controller to identify all the primary and secondary resources and operations that must be provided for the incremental processing of a part.     

基于XML的网络化制造信息转换和传输技术研究

针对网络化制造存在的异构信息交互的问题,建立一种网络化的信息转换和传输模式。该模式实现企业数据库和标准的XML文档之间的相互转换,通过XML的加密技术、数字签名和SOAP传输协议实现信息传输;并研究该模式的相关实现技术。最后,分析制造信息传输过程中的安全问题。     

基于工序加工能力的并行公差优化设计

提出一种基于工序加工能力的并行工序公差优化设计方法。在产品的初步结构设计阶段，通过相配零件的加工工艺规划把装配功能公差表示为零件的工序公差，建立以加权制造总成本最小为目标，以并行公差链、标准化的工序公差系数、机床最大经济极限公差为约束的非线性并行公差优化设计模型，求解该模型得到最佳的工序公差。最后给出了并行公差优化设计的一个工程实例，结果表明，所提的方法具有比传统串行等精度方法更合理、工序公差数值更大的优点。     

基于模型集的面向绿色制造工艺规划策略研究

分析了制造过程的输入，输出，揭示了面向绿色制造工艺规划的内涵，建立了面向绿色制造的工艺规划多目标优化决策总体模型，通过对该模型的分解，构造出面向绿色制造的工艺规划模型集，基于研究建立了一种基于模型集的面向绿色制造工艺规划策略，并开发了相应的面向绿色制造工艺规划的应用支持原型系统。     

基于制造资源优化配置的复杂零件工艺分工规划研究

动态联盟企业中面向复杂零件的工艺分工规划问题是网络化制造中的一个关键问题。针对该问题,提出了逻辑制造单元的概念,通过它在工艺分工规划和制造资源之间建立联系,研究了基于逻辑制造单元的制造资源能力建模、逻辑加工路线设计,以及面向逻辑加工路线的制造资源优化配置。最后面向复杂零件的制造,进行了基于制造资源优化配置的工艺分工规划系统体系结构设计,并给出了工作流程。     

基于制造资源优化配置的复杂零件工艺分工规划研究

动态联盟企业中面向复杂零件的工艺分工规划问题是网络化制造中的一个关键问题。针对该问题，提出了逻辑制造单元的概念，通过它在工艺分工规划和制造资源之间建立联系，研究了基于逻辑制造单元的制造资源能力建模、逻辑加工路线设计，以及面向逻辑加工路线的制造资源优化配置。最后面向复杂零件的制造，进行了基于制造资源优化配置的工艺分工规划系统体系结构设计，并给出了工作流程。     

面向网络化制造的工艺分工规划技术研究

为了解决动态企业联盟的产品工艺分工自动规划问题,针对其制造资源配置的特点,提出了一种先设计逻辑工艺路线,通过逻辑制造单元一物理制造单元映射生成可执行工艺路线,再经过资源评估和优化配置生成工艺分工路线的新方法。在这3个主要过程中,逻辑工艺路线设计是影响工艺分工自动规划的关键,为此,采用了基于知识的方法实现智能化决策,避免了在工艺路线设计时必须考虑数量庞大的复杂资源配置这一难题,简化了工艺分工规划过程,容易实现自动化。     

复杂流程系统安全的资源配置与优化

为解决流程系统的安全保障问题,提出了基于动态规划的安全资源配置与优化方法。首先通过综合分析系统的安全性,确定评估系统安全的特征参数和参数的计算方法;然后,以流程系统固有的网络结构模型为对象,引入安全特征参数,采用动态规划逐步求精的最优原理,实现安全的资源配置与优化过程。该方法能够满足投资数量的限制和最大限度提升安全的约束条件,且能够对系统安全较为薄弱的环节优先配置资源。最后,通过对一个流程系统的分析,验证了基于动态规划的安全资源配置与优化方法的可行性。