帶多點裝卸AGV的制造系統(tǒng)排隊網(wǎng)建模與性能分析.pdf

1、產(chǎn)品的高度個性化定制生產(chǎn)方式是整個制造業(yè)未來的發(fā)展趨勢，這類制造系統(tǒng)，如裝備制造、模具制造等，通常按訂單組織生產(chǎn)，屬于多品種、小批量生產(chǎn)模式。隨著信息技術的發(fā)展與物聯(lián)網(wǎng)的普及，加工及運輸設備自動化程度的提高，個性化定制制造系統(tǒng)的布局方式，從面向工藝的機群式布局，逐漸演變?yōu)橛珊瑱C器人的柔性加工單元、裝配單元及自動物料搬運系統(tǒng)(Automated Material Handling System，AMHS)組成的布局。本文旨在研究這類具有A

2、MHS的制造系統(tǒng)的性能分析。
　　這類具有AMHS的制造系統(tǒng)，通常采用自動導引運輸車(Automated GuidedVehicle，AGV)作為工序間在制品的運輸工具，但是AGV小車每次的運載量通常是不同的，即按照隨機批量運輸。由于訂單到達、生產(chǎn)過程及物料搬運過程存在諸多隨機不確定性，這給具有AMHS的制造系統(tǒng)性能分析帶來了較大難度。排隊網(wǎng)是一種隨機系統(tǒng)的數(shù)學建模方法，可以很好地描述隨機生產(chǎn)系統(tǒng)的行為。為此，本文采用具有有限緩沖

3、的開排隊網(wǎng)(Open Queuing Network with Finite Buffers)，對這類制造系統(tǒng)的隨機行為進行描述，建立排隊網(wǎng)模型;基于狀態(tài)空間分解法(Decomposition of State Space)建立了節(jié)點狀態(tài)空間模型，求解并計算出制造系統(tǒng)的主要性能指標值，并進行了系統(tǒng)性能分析。主要研究內(nèi)容包括:
　　首先，深入企業(yè)調(diào)研，對具有AMHS的制造系統(tǒng)進行了抽象，分析了其特點;歸納及總結了訂單到達、生產(chǎn)過程及

4、物料搬運過程中存在的各種隨機性;并著重抽象了帶多點裝卸的單AGV、雙AGV制造系統(tǒng)模型。
　　其次，結合企業(yè)的實際生產(chǎn)過程與抽象模型，分別建立了具有多點裝卸的單AGV制造系統(tǒng)與雙AGV制造系統(tǒng)的仿真模型，并通過仿真實驗獲得了系統(tǒng)性能指標值等相關數(shù)據(jù)，為驗證排隊網(wǎng)建模方法提供依據(jù)。
　　接著，針對多點裝卸的單AGV制造系統(tǒng)模型，建立了排隊網(wǎng)模型。由于傳統(tǒng)的狀態(tài)空間分解法無法直接適用此類制造系統(tǒng)，因此通過拆分小車作為獨立節(jié)點，采

5、用改良狀態(tài)空間分解法建立模型的各個狀態(tài)空間，進行近似求解，并與仿真結果進行對比，驗證單AGV制造系統(tǒng)排隊網(wǎng)建模方法的有效性。
　　然后，針對多點裝卸的雙AGV制造系統(tǒng)模型，建立了排隊網(wǎng)模型，通過預設路徑概率來實現(xiàn)小車對兩條不同產(chǎn)品線的選擇。根據(jù)仿真實驗獲得小車服務于每條產(chǎn)品線的次數(shù)之比，以此作為狀態(tài)空間轉移中的路徑概率值，同樣采用狀態(tài)空間分解法建立系統(tǒng)的狀態(tài)空間模型并進行求解，獲得系統(tǒng)性能指標，通過計算結果與仿真結果的對比，驗證雙