基于廣義指數(shù)分布的制造系統(tǒng)性能解析評估方法研究.pdf

1、制造系統(tǒng)性能評估方法的目的在于探尋制造系統(tǒng)各要素與制造系統(tǒng)性能指標之間的內(nèi)在關(guān)系，以達到優(yōu)化制造系統(tǒng)性能的效果。它是制造系統(tǒng)設計規(guī)劃及優(yōu)化分析過程中重要的決策支持工具。本論文圍繞基于解析方法的制造系統(tǒng)性能分析這一主題開展研究，由簡到繁地以多類典型的制造系統(tǒng)為研究對象，通過引入廣義指數(shù)分布，提出了一系列準確、高效的制造系統(tǒng)性能分析的解析方法。所研究的制造系統(tǒng)按其結(jié)構(gòu)和緩存類型可分為可靠緩存的串聯(lián)型制造系統(tǒng)、可靠緩存的組裝/分解制造系統(tǒng)、不

2、可靠緩存的兩設備制造系統(tǒng)、不可靠緩存的多設備制造系統(tǒng)。具體研究工作如下：
　　1.在可靠緩存的制造系統(tǒng)解析方法研究方面，本文先以可靠緩存的串聯(lián)型制造系統(tǒng)為研究對象開展研究。傳統(tǒng)的該類制造系統(tǒng)近似解析方法在解析公式的推導過程中使用指數(shù)分布來近似虛擬設備的故障修復時間，從而導致在設備可靠性參數(shù)不在同一數(shù)量級的情況下準確性差的問題。為了彌補上述不足，本文引入更為通用的廣義指數(shù)分布，研究并提出了新的更為準確高效的近似解析方法。該新方法利用

3、分解方法對制造系統(tǒng)模型進行分析，以廣義指數(shù)分布取代指數(shù)分布推導出新的解析公式，并設計了先進的基于Accelerated Dallery-David-Xie（ADDX）思想的算法以進行解析公式的求解，確保了方法的效率。大量的實驗案例（平衡制造系統(tǒng)、不平衡制造系統(tǒng)、隨機生成的制造系統(tǒng)）充分驗證了所提方法的有效性。
　　2.進一步地，本文將以上研究成果擴展到更為復雜的組裝/分解制造系統(tǒng)，提出了面向該類制造系統(tǒng)的近似解析方法。該方法同樣基

4、于分解方法的思想，并引入了廣義指數(shù)分布。在此基礎(chǔ)上，該方法針對組裝/分解制造系統(tǒng)的特點，通過分析其特有的運行機制，推導出更為一般化的解析公式，并設計開發(fā)了新的ADDX算法來求解解析公式。包括簡單的組裝制造系統(tǒng)、復雜的隨機組裝/分解制造系統(tǒng)在內(nèi)的大量實驗案例被用來對該方法進行檢驗。
　　3.在不可靠緩存的制造系統(tǒng)解析方法研究方面，本文提出了面向具有基于時間（time-dependent）故障機制的不可靠緩存的兩設備制造系統(tǒng)的精確解析

5、方法。該精確解析方法利用馬爾科夫（Markov）過程來表述制造系統(tǒng)的制造過程，構(gòu)建相應的離散馬爾科夫模型，并進行求解。該方法還就制造系統(tǒng)各參數(shù)的內(nèi)在關(guān)系開展了分析研究。這一新方法的提出填補了此前該類制造系統(tǒng)精確解析方法研究的空缺，為大規(guī)模該類制造系統(tǒng)近似解析方法的研究奠定了基礎(chǔ)。
　　4.基于上述精確解析方法，本文進一步開展了面向具有基于時間故障機制的不可靠緩存的多設備制造系統(tǒng)近似解析方法研究，提出了相應的卓為有效的近似解析方法。

6、該方法同樣采用廣義指數(shù)分布取代指數(shù)分布來近似虛擬設備的修復時間，充分分析不可靠緩存這一新特性所帶來的變化，推導出該類制造系統(tǒng)的解析公式，并給出了相應的基于ADDX思想的求解算法。實驗案例方面，兩組不同規(guī)模的隨機實驗案例證明了該方法的有效性。
　　本文在現(xiàn)有研究的基礎(chǔ)上或改進了原有方法，或提出了面向新問題的有效方法，豐富了解析方法在制造系統(tǒng)性能分析方面的研究，為制造系統(tǒng)設計及優(yōu)化工作提供了科學的決策支持工具，具備工業(yè)應用的實用價值。