發(fā)布時(shí)間：2017-07-31 19:12

  本文關(guān)鍵詞：可重構(gòu)制造系統(tǒng)構(gòu)形優(yōu)化設(shè)計(jì)與重構(gòu)點(diǎn)的多尺度預(yù)測(cè)分析

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【摘要】：當(dāng)今國(guó)際市場(chǎng)環(huán)境變化多端，顧客的需求越來(lái)越個(gè)性化、多樣化，而現(xiàn)有的制造系統(tǒng)基本上不具有可重構(gòu)性，難以適應(yīng)快速變化的市場(chǎng)需求�？芍貥�(gòu)制造系統(tǒng)（Reconfigurable Manufactuirng System，RMS）的出現(xiàn)為解決這一問(wèn)題提供了有效地途徑，它能通過(guò)構(gòu)形重排、更替、升級(jí)等手段適應(yīng)市場(chǎng)的變化，提高制造企業(yè)的響應(yīng)速度，并節(jié)約投資成本。研究和發(fā)展RMS相關(guān)理論和技術(shù)對(duì)制造企業(yè)在未來(lái)占領(lǐng)市場(chǎng)和充分利用資源具有重要的意義。 本文在分析RMS研究現(xiàn)狀和存在的問(wèn)題的基礎(chǔ)上，對(duì)RMS的構(gòu)形技術(shù)進(jìn)行了研究。本文的主要工作如下： 1、總結(jié)RMS的相關(guān)研究成果，闡述RMS的基本概念，分析RMS的關(guān)鍵特征，并給出其實(shí)現(xiàn)的使能技術(shù)。詳細(xì)分析制造系統(tǒng)可重構(gòu)性的層次性。將RMS與先進(jìn)制造系統(tǒng)進(jìn)行比較，表明這些先進(jìn)制造系統(tǒng)是RMS在不同層次上的表現(xiàn)；將RMS與傳統(tǒng)制造系統(tǒng)比較，表明RMS具有各種優(yōu)越性。從機(jī)床、單元和車(chē)間角度闡述RMS的多尺度特性。 2、為使可重構(gòu)制造系統(tǒng)在全生命周期內(nèi)以最少的重構(gòu)次數(shù)適應(yīng)生產(chǎn)需求的波動(dòng)，提出通過(guò)機(jī)床加工功能均衡分布策略實(shí)現(xiàn)可重構(gòu)制造系統(tǒng)構(gòu)形的優(yōu)化設(shè)計(jì)。該方法首先基于模塊化的主軸、刀具以及輸出加工質(zhì)量進(jìn)行分類(lèi)，然后以工件在不同機(jī)床加工功能之間的綜合最短運(yùn)送距離為優(yōu)化目標(biāo)，建立一種改進(jìn)的遺傳算法實(shí)現(xiàn)構(gòu)形的優(yōu)化。在該算法中，采用精英策略增強(qiáng)算法的搜索效率，并設(shè)計(jì)一種優(yōu)秀基因池的方法保持種群的多樣性，增強(qiáng)全局搜索能力。 3、針對(duì)機(jī)床加工功能均衡分布的車(chē)間中，某一生產(chǎn)任務(wù)的可選制造系統(tǒng)構(gòu)形數(shù)量大而導(dǎo)致最優(yōu)構(gòu)形難以設(shè)計(jì)的問(wèn)題，提出綜合相似性系數(shù)法和基于兩段鄰位對(duì)換生成鄰域的禁忌搜索算法相結(jié)合的構(gòu)形優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。首先建立了以工件運(yùn)送距離和制造系統(tǒng)構(gòu)形包絡(luò)所有機(jī)床的矩形面積最小化為目標(biāo)的數(shù)學(xué)優(yōu)化模型，然后以加工功能相似性為基礎(chǔ)，綜合考慮加工時(shí)間、加工批量等因素，通過(guò)相似性系數(shù)法構(gòu)建工件族，并采用禁忌搜索算法求解數(shù)學(xué)優(yōu)化模型。禁忌搜索算法采用將具有相同加工功能的機(jī)床隨機(jī)排列和禁忌已被占用機(jī)床的方法生成初始可行解，通過(guò)兩段鄰位對(duì)換法保證生成鄰域的全連通性且能避免生成不可行解。 4、針對(duì)RMS全生命周期中重構(gòu)尺度與重構(gòu)時(shí)間難以選擇的問(wèn)題，提出采用小波分析和自回歸模型相結(jié)合的方法進(jìn)行綜合預(yù)測(cè)。首先給出了RMS動(dòng)態(tài)構(gòu)形性能的簡(jiǎn)單表達(dá)方式，并進(jìn)一步采用小波分析的方法將構(gòu)形性能信號(hào)分解為能夠表征RMS中車(chē)間層、單元層、機(jī)床層構(gòu)形變化的信號(hào)，，然后利用自回歸預(yù)測(cè)模型分別對(duì)分解后的信號(hào)進(jìn)行建模，經(jīng)過(guò)定階、參數(shù)估計(jì)、建立預(yù)測(cè)遞推公式，分別準(zhǔn)確地得到未來(lái)k步的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)能夠反映RMS在車(chē)間層、單元層、機(jī)床層的變化情況，根據(jù)各個(gè)尺度上構(gòu)形性能改善點(diǎn)，為企業(yè)在合適的時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行合適尺度的重構(gòu)提供了合理的參考依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：可重構(gòu)制造系統(tǒng) 構(gòu)形優(yōu)化 多尺度分析 遺傳算法 禁忌搜索算法 小波分析
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TP18;O174.2
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-22
• 1.1 研究背景10-11
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及存在問(wèn)題11-18
• 1.2.1 可重構(gòu)制造系統(tǒng)研究現(xiàn)狀11-14
• 1.2.2 可重構(gòu)制造系統(tǒng)構(gòu)形設(shè)計(jì)14-16
• 1.2.3 單元化構(gòu)形制造16-17
• 1.2.4 國(guó)內(nèi)外同類(lèi)研究存在的問(wèn)題17-18
• 1.3 課題來(lái)源與研究意義18-19
• 1.3.1 課題來(lái)源18
• 1.3.2 研究意義18-19
• 1.4 主要研究?jī)?nèi)容19-22
• 第2章 可重構(gòu)制造系統(tǒng)理論研究22-33
• 2.1 引言22
• 2.2 可重構(gòu)制造系統(tǒng)22-25
• 2.2.1 RMS 的定義22-23
• 2.2.2 RMS 的關(guān)鍵特征23
• 2.2.3 RMS 實(shí)現(xiàn)的使能技術(shù)23-25
• 2.3 制造系統(tǒng)可重構(gòu)性的層次性25-27
• 2.4 RMS 與其它制造系統(tǒng)的比較27-30
• 2.4.1 RMS 與先進(jìn)制造系統(tǒng)的比較27-28
• 2.4.2 RMS 與傳統(tǒng)制造系統(tǒng)的比較28-30
• 2.5 制造系統(tǒng)重構(gòu)的多尺度30-32
• 2.6 本章小結(jié)32-33
• 第3章 基于遺傳算法的機(jī)床加工功能均衡分布設(shè)計(jì)33-45
• 3.1 引言33
• 3.2 機(jī)床加工功能分類(lèi)33-34
• 3.3 面向加工功能的均衡分布的數(shù)學(xué)模型34-37
• 3.4 基于遺傳算法的加工功能均衡分布37-40
• 3.4.1 編碼設(shè)計(jì)37
• 3.4.2 精英選擇策略和優(yōu)秀基因池設(shè)計(jì)37-38
• 3.4.3 遺傳算法流程38-40
• 3.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果和分析40-44
• 3.6 本章小結(jié)44-45
• 第4章 面向加工功能均衡分布的 RMS 構(gòu)形優(yōu)化研究45-64
• 4.1 引言45
• 4.2 問(wèn)題描述與數(shù)學(xué)模型45-48
• 4.2.1 問(wèn)題描述45-47
• 4.2.2 數(shù)學(xué)模型47-48
• 4.3 基于多指標(biāo)的工件族生成方法48-50
• 4.4 基于加工功能的改進(jìn)禁忌搜索算法50-57
• 4.4.1 禁忌搜索算法的原理50-51
• 4.4.2 基于加工功能的編碼與解碼51-53
• 4.4.3 基于兩段鄰位對(duì)換的鄰域結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)53-54
• 4.4.4 適應(yīng)度函數(shù)54
• 4.4.5 禁忌表54-55
• 4.4.6 特赦規(guī)則與停止規(guī)則55
• 4.4.7 算法流程55-57
• 4.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析57-63
• 4.6 本章小結(jié)63-64
• 第5章 基于小波分析的重構(gòu)時(shí)間與尺度的預(yù)測(cè)64-75
• 5.1 引言64
• 5.2 RMS 的多尺度構(gòu)形預(yù)測(cè)問(wèn)題64-65
• 5.3 RMS 構(gòu)形的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)65-66
• 5.4 RMS 小波分析及預(yù)測(cè)模型構(gòu)建66-70
• 5.4.1 RMS 的小波分析67-68
• 5.4.2 建立構(gòu)形性能信號(hào)的自回歸預(yù)測(cè)模型68-69
• 5.4.3 模型建立69-70
• 5.5 實(shí)驗(yàn)分析70-74
• 5.6 本章小結(jié)74-75
• 第6章 總結(jié)與展望75-78
• 6.1 結(jié)論75-76
• 6.2 展望76-78
• 參考文獻(xiàn)78-86
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文與研究成果清單86-87
• 致謝87

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10 林亞福;可重構(gòu)制造系統(tǒng)組態(tài)設(shè)計(jì)及其仿真[D];浙江大學(xué);2006年

本文編號(hào)：600681