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混杂加工装配式生产网络性能分析

作　者: 闫盾
导　师: 刘军
学　校: 兰州理工大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 混杂生产系统不可靠设备装配模型马尔可夫过程闭环制造网络
分类号: TG95
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 33次
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内容摘要

专业化分工以及现代化市场发展使得生产系统网络化特征越来越明显,从生产部门到供应链网络,不同层次和组织间的交流、关联、制衡等关系复杂而多变,构成了具有自我响应且随机动态波动的复杂网络。多品种、小批量生产方式正成为制造业主导。为了提高系统生产效率就需要对系统参数进行广泛研究,制造系统中存在许多可控或者不可控的随机事件,其中设备故障的不可避免性促使很多学者对不可靠系统进行研究,他们通过随机事件等来研究随机故障模式,对系统分析提出了很多积极的规划及建议,对指导生产实际和增加企业核心竞争力有重大意义。可以说,不可靠制造系统性能评估是生产规划和管理中重要的研究问题之一。本文正是通过基于不可靠制造系统生产网络的简化模型,以混杂加工装配模型和双设备模型作为研究对象,做出的主要工作以及获得的主要研究成果如下：1.介绍了本文的研究背景,按照不同研究模型、不同生产网络结构的发展阶段,介绍了一些关于不可靠制造系统以及混杂生产网络的基本概念,并进行了简单的回顾和总结,并提出了当前存在的问题和以后的发展方向。2.对设备具有不完全故障模式的双设备模型,在离散模型基础上,提出了当有限缓冲区为不可靠时,系统性能参数评估的方法,通过状态概率间存在的拟生灭过程等式给出了一种有效计算系统生产率和平均缓冲区水平的方法,克服了算法复杂性的难题,并通过程序仿真证明了系统参数对性能评估的影响,由仿真数据的差异得到了影响系统性能的主要因素和参数特征。3.通过研究装配模型中系统性能评估方法,由数学模型间的自相似特性,在装配模型基础上发展了一种设备具有多故障且存在不可靠缓冲区的双设备模型的系统评估方法,以生成稳态概率转移矩阵方法得到所有状态概率。这种生成转移矩阵的算法,对于研究柔性制造系统和由装配单元组成的混杂系统具有较强的适用性。4.考虑了一类小规模闭环生产网络的系统分析过程,并引入缓冲区不可靠的因素,对依靠缓冲区水平的故障类型进行研究,并求得影响设备故障类型的缓冲区阈值点。通过对模型简化,以三设备闭环系统为例,说明了求取系统状态概率的方法。这些工作为以后研究缓冲区为不可靠的大规模闭环网络生产系统提供了算法经验。5.对本课题的工作进行了总结并对下一步要进行的工作进行展望。

全文目录

目录  5-7
摘要  7-8
Abstract  8-10
第1章绪论  10-18
  1.1 研究背景及意义  10-11
  1.2 国内外研究现状及发展趋势  11-17
    1.2.1 国内外研究现状  11-16
    1.2.2 发展趋势  16-17
  1.3 本文的主要工作  17-18
第2章设备具有独立不完全故障模式的混杂生产线系统性能分析  18-38
  2.1 选择研究模型的出发点  18-19
  2.2 模型假设  19-21
    2.2.1 模型性能的评估指标函数  20-21
    2.2.2 求取评估指标函数的分析思路  21
  2.3 状态关系描述  21-27
    2.3.1 临时状态  23
    2.3.2 内部状态  23-25
    2.3.3 边界条件  25-27
  2.4 求解过程  27-34
    2.4.1 假定基本参数并求初步解  27-29
    2.4.2 根据方程等式直接求所有状态概率的方法  29-31
    2.4.3 利用拟生灭过程求解状态方程组解状态概率的方法  31-34
  2.5 算法设计  34-35
  2.6 仿真举例  35-36
  2.7 小结  36-38
第3章基于装配模型的多故障混杂系统分析方法  38-52
  3.1 装配单元的模型和分析方法介绍  38-40
    3.1.1 基本模型描述  38-39
    3.1.2 模型假设和分析方法  39-40
  3.2 利用装配模型评估方法分析不可靠缓冲区生产系统  40-46
    3.2.1 模型描述  40-42
    3.2.2 状态关系描述  42-46
    3.2.3 两模型在数学结构上自相似性分析  46
  3.3 求解过程  46-50
    3.3.1 系统状态数量的计算公式  46-47
    3.3.2 转移矩阵生成举例  47-48
    3.3.3 利用递推算法实现转移矩阵的生成  48-50
  3.4 矩阵生成算法在系统评估中的应用  50-51
  3.5 小结  51-52
第4章小型闭环生产网络系统性能及缓冲区阈值研究  52-64
  4.1 基本模型描述  52-53
  4.2 模型中实体关系假设  53-54
  4.3 闭环生产网络模型系统的分析方法  54-57
    4.3.1 系统故障扰动分析及缓冲区存在的阈值点影响  54-55
    4.3.2 系统分解方式及阈值点确定的方法  55-57
  4.4 系统状态及评估指标描述  57-59
    4.4.1 系统状态描述  57-58
    4.4.2 系统评估指标  58-59
  4.5 系统分解方法  59-61
    4.5.1 模块参数的选定和确定  59-60
    4.5.2 对于系统参数复杂性分析及解答思路  60-61
  4.6 三设备三缓冲区闭环模型分析实例  61-62
    4.6.1 模型关系分析  61
    4.6.2 算法设计  61-62
  4.7 数据仿真  62-63
  4.8 小结  63-64
总结与展望  64-65
参考文献  65-70
致谢  70-71
附录1 攻读学位期间所发表的学术论文目录  71-72
附录2 实现算法程序源代码  72-79

混杂加工装配式生产网络性能分析

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