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文檔簡介
1、隨著社會和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,現(xiàn)代制造業(yè)正面臨不可預(yù)測、快速多變和不斷增強的市場競爭等一系列問題。在這種背景下,可重構(gòu)制造系統(tǒng)成為了全球經(jīng)濟一體化時代最有競爭力和發(fā)展?jié)摿Φ闹圃炷J健?芍貥?gòu)裝配線作為可以適應(yīng)多品種、變批量、多功能、快速交貨和短的產(chǎn)品市場壽命生產(chǎn)模式的新型可重構(gòu)制造系統(tǒng),也成為近年來裝配領(lǐng)域的研究重點。可重構(gòu)裝配線的設(shè)計與管理作為可重構(gòu)制造系統(tǒng)級研究的關(guān)鍵內(nèi)容,是引導(dǎo)可重構(gòu)制造系統(tǒng)深入研究和廣泛應(yīng)用的重要途徑,通過可重構(gòu)裝配線
2、管理系統(tǒng)的開發(fā),可以為企業(yè)實現(xiàn)裝配線的重構(gòu)、平衡、調(diào)度及評價提供一個很好的控制與管理平臺,增強企業(yè)的靈活性和適應(yīng)性,提高企業(yè)的競爭能力。因此,針對可重構(gòu)裝配線管理系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)展開研究具有重要的理論意義及工程應(yīng)用價值。本論文研究了基于多Agent的可重構(gòu)裝配線體系結(jié)構(gòu)及其裝配線管理技術(shù),主要包括如下幾方面: (1)研究了可重構(gòu)裝配線管理系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)。在對可重構(gòu)裝配線系統(tǒng)需求進行分析的基礎(chǔ)上,提出了基于多Agent的可重構(gòu)裝配線管
3、理系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)。分析了該體系結(jié)構(gòu)的主要特征,設(shè)計了系統(tǒng)的功能模塊。最后分析了系統(tǒng)實現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù),為論文的研究確定了方向。 (2)研究了可重構(gòu)裝配線建模技術(shù)。針對可重構(gòu)裝配線所具有的復(fù)雜性、重構(gòu)性、智能性及自治性的特點,提出了面向Agent的賦時著色Petri網(wǎng)的可重構(gòu)裝配線建模方法。在對裝配資源進行分類的基礎(chǔ)上,將裝配資源Agent內(nèi)部行為進行封裝,建立了裝配資源Agent的ATCPN模型,并通過過渡變遷合成可重構(gòu)裝配單元ATC
4、PN模型。根據(jù)每個可重構(gòu)裝配單元之間的邏輯關(guān)系,確定整個系統(tǒng)的消息傳遞關(guān)系,在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)了裝配線快速重構(gòu)。分析了可重構(gòu)裝配線的ATCPN模型的性能指標,并提出了AUML模型向ATCPN模型的映射規(guī)則及基于ATCPN的交互協(xié)議建模方法,通過引入相應(yīng)的多Agent交互協(xié)議模型可以解決模型中存在的死鎖和沖突。 (3)研究了可重構(gòu)裝配線平衡。分析了可重構(gòu)裝配線的特點,綜合考慮工作站的數(shù)量、工作站的負荷及裝配線效率三個因素,提出了可重構(gòu)
5、裝配線的平衡模型,同時提出了一種優(yōu)化裝配線平衡的混合遺傳算法。該算法將模擬退火算法和遺傳算法相結(jié)合,并采用了交叉概率和變異概率的自適應(yīng)重構(gòu)策略,有效避免了算法的早熟,增強了算法全局尋優(yōu)能力。 (4)研究了可重構(gòu)裝配線調(diào)度。綜合考慮影響可重構(gòu)裝配線優(yōu)化調(diào)度的三個主要因素,即最小化空閑和未完工作業(yè)量、均衡零部件的使用速率及裝配線調(diào)整成本,提出了可重構(gòu)裝配線多目標優(yōu)化調(diào)度的數(shù)學(xué)模型。同時,提出了一種基于Pareto多目標遺傳算法的可重
6、構(gòu)裝配線優(yōu)化調(diào)度方法,該算法在遺傳操作中綜合運用了群體排序技術(shù)、小生境技術(shù)、Pareto解集過濾器及精英保留策略,并采用了交叉概率和變異概率的自適應(yīng)重構(gòu)策略,保證了群體的多樣性,避免了算法早熟,增強了算法全局尋優(yōu)能力。 (5)研究了可重構(gòu)裝配線多目標調(diào)度決策?;诟倪M的層次分析法和信息熵法,綜合了主觀賦權(quán)法和客觀賦權(quán)法的優(yōu)勢,提出了一種新的確定指標權(quán)重值的非線性目標規(guī)劃模型。同時針對可重構(gòu)裝配線多目標調(diào)度方案優(yōu)選中存在的諸多灰色信息,提
7、出了一種基于灰關(guān)聯(lián)分析的可重構(gòu)裝配線多目標調(diào)度決策模型,并利用決策向量與正理想?yún)⒖枷蛄筷P(guān)聯(lián)度的貼近度作為決策方案的評判依據(jù),使評價結(jié)果更為可靠、可信。 (6)研究了可重構(gòu)裝配線評價體系。在分析了可重構(gòu)裝配線評價指標選取原則的基礎(chǔ)上,根據(jù)可重構(gòu)裝配線的特點和要求,從工程實際出發(fā),對具有多個不確定因素的多目標、多層次綜合評價模糊決策進行研究,構(gòu)建了一個較為系統(tǒng)、科學(xué)、全面的可重構(gòu)裝配線的三層指標評價體系,并分析了各個指標的內(nèi)涵。利用
8、組合賦權(quán)法來確定各評價指標的權(quán)重,通過最小二乘原理確定評價對象相對于最優(yōu)參考值的優(yōu)良隸屬度,以此作為評價準則,并結(jié)合層次分析法和模糊數(shù)學(xué)的方法實現(xiàn)對各指標的評價。 (7)建立了基于CORBA的可重構(gòu)裝配線管理系統(tǒng)集成框架,研究了裝配資源的信息模型,并設(shè)計了系統(tǒng)的Agent結(jié)構(gòu)及各Agent之間的通信機制。同時,開發(fā)了可視化的ATCPN仿真建模工具,用于可重構(gòu)裝配線的ATCPN建模和性能分析。 在上述研究的基礎(chǔ)上,開發(fā)可重
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