【摘要】： 在現(xiàn)今的全球制造時代，更加客戶化的產品需求和更短的產品生命周期要求開發(fā)更具敏捷性的制造系統(tǒng)，它應當以更快的速度更新其自身，以適應新的技術、產品和組織結構的變化。因此無論是制造工業(yè)界還是學術界，人們都更加重視整個制造系統(tǒng)的優(yōu)化、自適應性和可靠性等問題。來自制造系統(tǒng)內外的各種擾動是實現(xiàn)系統(tǒng)性能優(yōu)化的主要障礙，而現(xiàn)有的遞階和分布式制造控制系統(tǒng)都不能有效地在維持系統(tǒng)高效運行的前提下處理各種擾動。 合弄制造系統(tǒng)HMS(Holonic Manufacturing System)將制造系統(tǒng)中的機床設備、制造單元、零件、產品、操作人員和工作小組等制造實體都看作為“制造合弄(Manufacturing Holon)”，它同時具有“自治”和“協(xié)作”的雙重特性。HMS具有分布式的系統(tǒng)結構和決策職責，通過制造合弄間的協(xié)調來實現(xiàn)系統(tǒng)重構和優(yōu)化，是適于敏捷制造環(huán)境的制造模式。合弄制造系統(tǒng)HMS的設計涉及制造合弄的定義以及怎樣通過適當?shù)南到y(tǒng)體系結構和合弄間的協(xié)調機制以優(yōu)化系統(tǒng)性能等基本問題。 本文首先基于“合弄制造”的基本概念，提出了支持制造系統(tǒng)重構的合弄制造系統(tǒng)參考體系結構HMS-RA(Holonic Manufacturing System-Reference Architecture)，它由訂單合弄、產品合弄、資源合弄這三個基本合弄和輔助合弄組成。HMS-RA是對現(xiàn)有遞階制造控制和分布式制造控制的綜合，它具有系統(tǒng)結構與控制算法相分離、非技術性因素與技術性因素相分離以及系統(tǒng)結構的自相似性等一系列有利于制造系統(tǒng)進化和重構的特點。本文在HMS-RA體系結構研究中進一步論述了HMS-RA中三個基本合弄組合的必要性、功能完整性和通用性。并采用支持面向對象技術的UML建模語言中的“聚集”和“概括”機制來將HMS-RA中的基本合弄組織起來，采用UML中的“協(xié)作圖”和“順序圖”來描述基本合弄間的典型交互過程，建立了HMS的系統(tǒng)模型。 為了驗證HMS-RA體系結構的可應用性，本文進一步基于“分布式系統(tǒng)中的遞階結構”、“分布式決策能力”和“并行的調度與調度執(zhí)行”這三個有關合弄制造控制的基本概念，深入研究了合弄制造的控制結構和制造合弄間的交互機制，以便將遞階制造控制和分布式制造控制的優(yōu)點結合起來。建立了合弄制造控制的功能模型和結構模型，并采用一種擴展的Petri網方法對HMS中合弄間的交互機制作了規(guī)范化描述，基于“FRFS”規(guī)則對多種制造控制結構中決策能力的分布作了形式化描述。 在合弄控制策略研究中，著重研究了制造調度與調度執(zhí)行的集成優(yōu)化問題，提出 一ii一摘要博士論文 了多個能有效處理系統(tǒng)擾動的調度執(zhí)行算法，包括兩種啟發(fā)式算法和一種基于擾動分 析的自主調度執(zhí)行算法。結合實際案例分析，對實現(xiàn)合弄制造控制的動態(tài)工藝規(guī)劃與 制造調度的集成運行機理、車間混合制造控制系統(tǒng)中單元代理的報價算法、車間代理 的任務分派算法和基于作業(yè)路徑網絡模型的虛擬單元重構算法等技術的實現(xiàn)細節(jié)作 了詳細討論。 本文最后從制造系統(tǒng)體系結構和設計方法的角度，，全面總結了新的制造環(huán)境對制 造控制提出的多層次需求，比較、分析和評價了目前幾種主要的制造控制結構滿足這 些需求的程度。并將代理技術作為合弄制造的實現(xiàn)技術，基于多代理制造系統(tǒng)MAMS (Multi Ageni Manufacturing System)生命周期的概念，對基于代理技術的合弄制造系統(tǒng) 體系結構及其設計方法作了初步研究。分析了在制造系統(tǒng)中應用代理技術的前提，研 究了從制造實體中構造代理的方法和步驟，總結了多代理制造系統(tǒng)設計所涉及的系統(tǒng) 體系結構、交互機制和協(xié)議、協(xié)調機制、多代理規(guī)劃策略等基本問題，為合弄制造及 其控制系統(tǒng)的規(guī)劃設計和運行控制提供了設計方法參考。
【圖文】：

以便實現(xiàn)一種介乎遞階控制與分布式控制之間的控制結構。如圖3.1.3.1所示，對制造控制的資源分配問題來講可將調度器看作為輔助合弄，而對于過程控制來講可以將cAM、cAPP或cAD等系統(tǒng)看作為輔助合弄。圖3.1.3.1描述了在一個調度輔助合弄的協(xié)調下，訂單合弄和資源合弄間通過協(xié)作完成一個訂單的情況。調度合弄根據(jù)訂單合弄提供的要完成的訂單任務及資源合弄提供的資源能力信息，制訂一個調度計劃，并將它作為一個建議發(fā)送給資源合弄與訂單合弄。由于訂單合弄和資源合弄將調度合弄給出的調度計劃作為一種建議而非命令，因而這里并沒有引入一種剛性的遞階結構。通過在HMS~RA中三個基本合弄的基礎上進一步引入輔助合弄，實際上解除了敏捷性、可靠性和系統(tǒng)性能之間的禍合關系:一方面基于三個基本合弄的系統(tǒng)結構，使得系統(tǒng)易于擴展和重構，從而使系統(tǒng)具有可靠性和敏捷性，而通過輔助合弄可以實現(xiàn)所需的性能優(yōu)化。具體來講

按照原調度計劃執(zhí)行。甲oMC在其局部決策時將首先計算出每種方案在tc、時&的變化△乓，然后利用甲s給出的爪/大值就△乓對系統(tǒng)性能A的影響進行計算，最終從中選擇最佳方案。由于所涉及到的計算量很小，可以確保甲OMc合弄對擾動作出快速響應。4.4.4實例分析和討論下面通過5個實例來說明ASE算法的應用:①操作Al拖延了5分鐘;②操作Al提前5分鐘完成;③機床m，在完成操作Al后發(fā)生故障，5分鐘后故障修復:④操作Al拖延了5分鐘，且機床ml上的后續(xù)操作Cl還可在機床m了上進行，但所需時間為35分鐘;⑤機床m，在t=o時因為刀具短缺而無法完成Al，且準備刀具需5分鐘，但在此時ml上仍可進行操作Cl，但需5分鐘用于操作轉換。、*‘.一、_一_一，一:二，。二，。，_二.二，、，、..告爪.、.~一、.一:、.爪_各個決策方案對系統(tǒng)性能A的影響按公式△A=y上蘭△“進行計算，式中上蘭可廿魔，‘魔‘根據(jù)￡，的實際取值按圖4.4.2.1.1~圖4.4.2.4.1中的偏微分值分段計算，△“，二:，一對，其中對即圖4.4.2.1.1一圖4.4.2.4.1中給出的:‘的額定值。四四四，日日.m;;;一;;;;;;;;;;;JJJ塑塑{:::::::::::之之食杖杖lll氓羽:::::::::::::::::::落閱:::，，，，羹立落長長長lllll湯氮氮IIIIIIIIIIIllllllllllllllllllllllllllllllllll
【學位授予單位】：南京理工大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2002
【分類號】：TH166

【引證文獻】

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3 趙中敏;;基于代理的合弄智能控制結構的理論研究[J];制造技術與機床;2011年08期

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4 林獻坤;支持合弄結構的數(shù)控加工智能控制系統(tǒng)的關鍵技術研究[D];同濟大學;2007年

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本文編號：2693071