文档介绍：东南大学
博士学位论文
可重构制造系统最优构形选择方法研究
姓名:窦建平
申请学位级别:博士
专业:控制理论与控制工程
指导教师:戴先中
20090301
摘要论和方法研究”的资助下,围绕课题“生产制造系统重构过程的实时协调控制理论与方法研究”,本究,并提出了一种有效的系统化求解方法一三阶段方法。本文主要研究成果如下:⒘薘的单零件流水线和多零件流水线构形优化的非线性规划数学用基于优先权的编码方式和基于零入度拓扑排序算法的解码方法,确保了每个染色体对应一个可重构制造系统且焕喙剐慰杀涞男滦椭圃煜低常柚诠剐蔚谋浠芤跃玫姆绞阶确地提供各生产周期所需的功能和产能。低吃俗髦械囊桓龉丶侍馐窃谝阎I弦簧芷谀的构形和即将到来的生产周期鼻吧芷内的生产任务的基础上,为当前生产周期选择怎样的构形,即最优构形选择问题。对钣殴剐窝≡裾庖桓丛拥亩嗄勘曜楹嫌呕侍猓腥狈ο低化的、行之有效的求解理论与方法。针对这一情况,在国家重点基础研究计划的项目“复杂生产制造过程实时、智能控制与优化理文开展了对产品变化程度中等、中到高产量需求模式下,可重构加工系统的最优构形选择方法的研岢隽俗酆峡悸嵌喾矫娴男阅茏荚蛴智惺悼尚械腞最优构形选择的三阶段方法的框架。基于分层规划的思想,将钣殴剐窝≡裎侍夥纸馕R来谓械娜鼋锥卫辞蠼猓篟构形优化、候选构形的性能分析和构形选择。在第一阶段,通过选择部分重要且易于计算的指标作为目标函数,将钣殴剐窝≡裎侍饧蚧猂构形优化问题,并求解剐斡呕侍饣竦们癒优构形,这龉剐纬莆:蜓」剐渭T诘诙锥危院蜓」剐渭懈鞴剐卧谇耙唤锥沃形瓷婕暗耗时和难于计算的性能指标进行分析。在最后阶段,采用多目标决策方法,、,而是允许在一个工作站中分配同一零件的多个工位操作。从而大大拓展了可行解空间,。岢隽饲蠼饩哂蠳丛佣鹊腟蚆剐斡呕侍獾挠行Х椒ǎ对构形优化问题,提出了一种系统的求解方法:。对强序优先图,利用工序和的关系以及工序优先图,采用全拓扑排序算法获得所有的可行工位操作序列核婧蟛捎迷龉闵璞竿脊菇ㄋ惴ü菇ü亓K有母春显龉闵璞竿寄P停ü蠼飧春显龉闵璞竿忌系脑际鳮最短路径饣竦们癒优构形。对于一般优先图,发展出了一种面向囊糯惴ǹ焖倩袢∏癒优构形。通过采通过选择合适的交叉和变异算子,保证了染色体在进行遗传算子操作后的可行性。对于每个解码出来的捎昧送悸鄯椒ɑ竦霉亓8肍的最优构形。因而,搜索空间被限制在一个与所有亓5淖钣臩剐喂钩傻慕饪占渲小T谡飧鼍ɑ说慕饪占渲薪兴阉鳎蟠筇岣吡薌的搜索效率并增加了获得全局最优解的可能性。对构形优化问题,提出了适于从小规模到大规模问题求解的面向可行工位操作分配的遗传算法。在中,染色体只记录了可行工位操作分配男畔ⅲ⒉捎昧艘种直接表示谋嗦敕绞剑ü锹几鞲隽慵腇中各所分配的工作站的,表征了一
个K岢龅谋嗦牒徒饴敕椒ㄈ繁A嗣扛鋈旧宥杂σ桓鯢。对鼍哂星慷嘞钍绞·菇擞糜赗构形选择的构形评价指标体系,解决了加工系统中零件的尺寸偏差的预测形的加工系统转换为等价的串联多级加工系统,随后由蒙特卡罗仿真得到加工系统中零件的尺寸偏重构到目标构形的重构规划问题后,获得了最优重构动作序列,据此能有效估算重构成本。决策法。该方法的主要特点是对定性因素由模糊互补判断矩阵直接构造模糊一致矩阵,对定量因素间性质的算法以快速获得关联该淖钣臡剐巍R蚨鳩阉鞯目占浔限定在关联所有淖钣臡剐嗡槌傻淖涌占渲小T谡飧鼍ɑ说淖涌占渲薪兴阉鞔蟠提高了的效率,同时也增加了获得全局最优解的可能性。以上和构形优化方法,通过案例对比研究验证了其优势和有效性。和重构成本的计算问题。所建立的层次结构的指标体系中涵盖了生产率、产品质量、转换性、缩放性和成本五方面的评价准则,各准则下又包含了相应的定量指标集。在加工系统零件尺寸偏差预测方面。综合各工作站中夹具误差、基准误差和加工误差对零件尺寸偏差的影响,建立了串联多级加工系统中尺寸偏差在各工作站间传递的系统级模型,并将各种构差。通过实例验证了加工系统零件尺寸偏差预测模型和方法的有效性。在重构成本计算方面,所建立的重构成本模型主要考虑了设备添置费用和重构活动的劳动力成本,给出了与劳动力成本计算相关的重构规划问题的基于规则的启发式求解方法。在求解从源构形⒘丝芍毓怪圃煜低彻剐窝≡裾庖欢嘧荚蚓霾呶侍獾牟愦谓峁鼓P停岢隽艘恢只旌螦由比值标度建立满足一致性的判