可重構(gòu)制造系統(tǒng)的設(shè)計與評估方法研究.pdf

1、在經(jīng)濟全球化時代，大批量生產(chǎn)產(chǎn)品的同時還需要滿足產(chǎn)品個性化的定制要求。大批量剛性生產(chǎn)是為了降低產(chǎn)品成本，而個性化則需要生產(chǎn)的柔性，可重構(gòu)制造系統(tǒng)是繼機群式、剛性式和柔性式制造系統(tǒng)之后發(fā)展起來的一種新的制造系統(tǒng)，它能很好地解決產(chǎn)品大批量生產(chǎn)與個性化要求的矛盾。 論文研究了可重構(gòu)制造系統(tǒng)的主要特性；在分析可重構(gòu)制造過程的基礎(chǔ)上，提出了可重構(gòu)制造系統(tǒng)在設(shè)計時對制造對象及工藝過程的界定方法；研究了可重構(gòu)制造系統(tǒng)針對產(chǎn)品族對象的系統(tǒng)配置與

2、設(shè)計方法；提出了廣義可重構(gòu)制造的信息平臺建模方法。重點研究了模塊化設(shè)計中模塊的劃分與組合的基本原理與方法；通過理論分析與實驗研究相結(jié)合，研究了模塊界面性能及其對模塊可組合性的影響;利用Petri網(wǎng)對可重構(gòu)制造系統(tǒng)進(jìn)行了建模仿真；運用粗糙集理論構(gòu)建了可重構(gòu)制造系統(tǒng)綜合評價方法；形成了可重構(gòu)制造系統(tǒng)的設(shè)計與評價體系。 在可重構(gòu)制造系統(tǒng)的模塊化設(shè)計理論研究方面，提出了模塊劃分與組合的基本原理與方法。在模塊劃分方面，針對可重構(gòu)制造系統(tǒng)模

3、塊化組合的特征和以最少模塊重構(gòu)實現(xiàn)功能目標(biāo)的要求?；诠碓O(shè)計原理，提出了以功能性獨立且結(jié)構(gòu)與功能映射關(guān)系信息量最小為原則的模塊劃分準(zhǔn)則。在模塊組合方面，針對可重構(gòu)制造系統(tǒng)重構(gòu)時模塊多次組合的特征，研究了可重構(gòu)模塊組裝界面的動態(tài)接觸剛度、表面精度、導(dǎo)熱性能等特征參數(shù)在重構(gòu)過程中相對于重構(gòu)次數(shù)的變化規(guī)律。設(shè)計了可重構(gòu)模塊組裝界面接觸性能試驗裝置，實驗研究了表面粗糙度相對于重構(gòu)次數(shù)的變化趨勢。利用組裝界面接觸分形理論，建立了組裝界面接觸剛度

4、(導(dǎo)熱性能)、界面粗糙度、界面分形維數(shù)及重構(gòu)次數(shù)之間的數(shù)學(xué)模型。 在制造工藝過程的重構(gòu)設(shè)計方面，結(jié)合可重構(gòu)制造系統(tǒng)大規(guī)模定制的工藝特征，提出了過程標(biāo)準(zhǔn)化、生產(chǎn)過程重組再造以及過程延遲等三個工藝重構(gòu)的準(zhǔn)則。利用成組技術(shù)，提出了代表產(chǎn)品族的虛擬產(chǎn)品對象，并以此作為制定可重構(gòu)制造系統(tǒng)的基本工藝的概念。將大批量定制產(chǎn)品柔性和經(jīng)濟性對可重構(gòu)制造系統(tǒng)的定性要求，轉(zhuǎn)化為定量化的設(shè)計約束。以生產(chǎn)批量(Volume)、產(chǎn)品品種(Variety)以

5、及交付速度(Velocity)為目標(biāo)，優(yōu)化工藝過程。采用基于矩陣編碼的調(diào)度優(yōu)化遺傳算法解決可重構(gòu)生產(chǎn)過程中的最優(yōu)調(diào)度。 研究了可重構(gòu)制造系統(tǒng)針對產(chǎn)品對象的系統(tǒng)配置與設(shè)計方法。針對市場對產(chǎn)品供應(yīng)量需求的變化、升級換代周期及變化等，采用串并聯(lián)結(jié)合的混聯(lián)類型作為可重構(gòu)制造系統(tǒng)的一般模型，進(jìn)行系統(tǒng)的基本配置；基于功能等效原則，進(jìn)行可重構(gòu)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模塊的可轉(zhuǎn)換設(shè)計。圍繞可重構(gòu)制造資源為分布異構(gòu)松散耦合制造系統(tǒng)的特征，提出了廣義可重構(gòu)制造的信

6、息平臺建模方法，分別采用基于Web service的企業(yè)間計算機網(wǎng)絡(luò)集成技術(shù)，基于CORBA的企業(yè)內(nèi)計算機網(wǎng)絡(luò)集成技術(shù)以及基于現(xiàn)場總線的制造系統(tǒng)控制技術(shù)，實現(xiàn)可重構(gòu)制造系統(tǒng)的信息集成。通過構(gòu)建智能維護(hù)系統(tǒng)有效監(jiān)控系統(tǒng)運行過程，預(yù)測故障，以保證可重構(gòu)制造系統(tǒng)在重構(gòu)之后，能快速調(diào)整和轉(zhuǎn)換。 研究了可重構(gòu)制造系統(tǒng)的建模仿真與評價方法。采用面向?qū)ο笾珡V義隨機Petri網(wǎng)對典型的并一串型可重構(gòu)制造系統(tǒng)進(jìn)行建模，在Petri網(wǎng)中對系統(tǒng)在

7、應(yīng)對產(chǎn)品品種變化時以及系統(tǒng)局部出現(xiàn)故障時的重構(gòu)進(jìn)行了描述。在建模仿真獲得相關(guān)特征參數(shù)的基礎(chǔ)上，重點研究了可重構(gòu)制造系統(tǒng)的柔性、生產(chǎn)效率、可診斷性、可靠性以及可轉(zhuǎn)換率等特征的評價指標(biāo)體系；研究了運用粗糙集理論對可重構(gòu)制造系統(tǒng)總體性能進(jìn)行綜合評價的方法。 以轎車門窗密封條自動化生產(chǎn)線的可重構(gòu)設(shè)計為例，將可重構(gòu)設(shè)計的原理、方法和理念用于制造系統(tǒng)的模塊化設(shè)計和制造工藝的重構(gòu)和再造。顯示了可重構(gòu)制造理論在快速、經(jīng)濟響應(yīng)市場需求變化方面的優(yōu)