具有隨機路徑AGV的制造系統(tǒng)排隊網(wǎng)建模與性能分析.pdf

1、裝備制造業(yè)是國家的戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)，為國民經(jīng)濟提供技術(shù)裝備。隨著人們需求的定制化和生產(chǎn)技術(shù)的提高，定制型生產(chǎn)成為裝備制造業(yè)的常態(tài)。經(jīng)實地調(diào)研，很多企業(yè)在定制型生產(chǎn)車間，都會使用自動導(dǎo)航小車AGV(Automated Guided Vehicle)搬運車間物料，一方面可以節(jié)省人力成本，另一方面可以提高物流運輸效率。由于車間分布較廣，AGV小車在往多個加工中心運輸工件時，往往有多條行走路線可以選擇。因此，AGV小車的運輸路徑具有隨機性。然而，定制

2、型生產(chǎn)過程本身就存在隨機不確定性，如訂單隨機到達(dá)、工件加工工時不確定等，加之物流運輸?shù)腁GV小車路徑隨機，兩者使得在研究這類具有隨機路徑AGV的制造系統(tǒng)時必須采用隨機過程模型描述系統(tǒng)。那么，建立這類制造系統(tǒng)的性能分析模型，充分考慮物流運輸環(huán)節(jié)與生產(chǎn)環(huán)節(jié)之間的關(guān)聯(lián)耦合效應(yīng)，通過定性地分析具有隨機物流路徑的生產(chǎn)系統(tǒng)性能，合理配置制造系統(tǒng)的設(shè)備資源、緩存區(qū)資源和物流運輸環(huán)節(jié)的AGV小車，從而提高系統(tǒng)的生產(chǎn)效率，減少生產(chǎn)成本。
　　首先，

3、考慮需要建立隨機路徑AGV制造系統(tǒng)的隨機模型，因此采用排隊網(wǎng)理論的隨機系統(tǒng)數(shù)學(xué)建模分析方法，建立隨機路徑AGV制造系統(tǒng)的有限緩存開排隊網(wǎng)性能分析模型，并進(jìn)行模型節(jié)點劃分。
　　其次，基于隨機過程的理論，對模型應(yīng)用狀態(tài)空間分解法的適用性進(jìn)行了馬爾科夫性證明。根據(jù)狀態(tài)空間分解法近似求解排隊網(wǎng)模型的方法，建立各節(jié)點對應(yīng)的狀態(tài)空間模型與狀態(tài)轉(zhuǎn)移平衡方程，并給出了系統(tǒng)性能指標(biāo)值的計算方法。基于MATLAB軟件平臺，利用Gauss-Seide

4、l迭代法求解平衡方程組，得到系統(tǒng)各狀態(tài)的穩(wěn)態(tài)概率，據(jù)此計算出系統(tǒng)的性能指標(biāo)值。
　　接著，為了驗證狀態(tài)空間分解法近似求解排隊網(wǎng)模型的有效性，建立了排隊網(wǎng)模型對應(yīng)的仿真模型，利用仿真方法模擬實際生產(chǎn)過程，統(tǒng)計出系統(tǒng)的性能指標(biāo)值，以此作為驗證標(biāo)準(zhǔn)。通過設(shè)計一系列實驗算例，對比兩種模型所得的實驗結(jié)果，分析狀態(tài)空間分解法求解結(jié)果的誤差范圍，驗證其有效性。同時，根據(jù)實驗結(jié)果，對系統(tǒng)進(jìn)行了簡要的性能分析。
　　最后，利用本文建立的排隊網(wǎng)