市場競爭日趨激烈并國際化，制造行業(yè)面臨著以小批量、多品種和低成本的產(chǎn)品提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)，以最快的響應(yīng)速度最大限度地滿足用戶需求的巨大壓力。傳統(tǒng)的制造資源組織模式已經(jīng)無法滿足現(xiàn)代企業(yè)對制造環(huán)境變化的可適應(yīng)性以及對市場變化快捷響應(yīng)的要求；如何使制造系統(tǒng)模式能夠快速、高效和經(jīng)濟地適應(yīng)市場需求，是對制造企業(yè)的一個嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，本文即在此背景下探討先進制造系統(tǒng)模式問題。本課題研究從制造資源組織著手，以實現(xiàn)制造系統(tǒng)的敏捷化為目的，發(fā)展了基于虛擬生產(chǎn)系統(tǒng)(Virtual production systems，VPSs)的制造系統(tǒng)模式，對與VPSs系統(tǒng)應(yīng)用相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)如VPS構(gòu)建、系統(tǒng)建模、系統(tǒng)控制與系統(tǒng)評價方法進行深入探討。 具體的，本文的主要工作體現(xiàn)在以下五個方面： 1、先進制造系統(tǒng)模式的總結(jié)與分析：分別從制造資源組織，制造系統(tǒng)建模和制造系統(tǒng)控制調(diào)度的角度進行了總結(jié)和分析，闡述了相關(guān)領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，確立了論文的研究方向。 2、探討發(fā)展了基于VPSs的制造資源組織模式理論。闡述VPSs的基本思想；制造資源管理的自治體思想；給出基于VPSs的制造資源組織架構(gòu)和方法體系，面向特定產(chǎn)品構(gòu)建VPS的一般方法，構(gòu)建面向特定產(chǎn)品VPS算法。 3、在VPSs建模方面，采用改進的高級Petri網(wǎng)建模方法。總結(jié)了制造資源建模的需求分析，針對目前制造資源的研究現(xiàn)狀建立了制造資源一般模型，在此基礎(chǔ)上運用面向?qū)ο蠓椒�，建立系統(tǒng)的彩色賦時面向?qū)ο驪etrti網(wǎng)(Colored Timed Object-oriented Petri Nets，CTOPNs)模型。還在模型中加入了時間要素，使得模型可以進行性能分析，并為控制和調(diào)度打下基礎(chǔ)。針對敏捷環(huán)境下系統(tǒng)動態(tài)變化的特性，提出了模型的結(jié)構(gòu)變化算法，這使得模型能夠容易地根據(jù)實際系統(tǒng)的變化而動態(tài)地更新而非重建模型。 4、在VPSs系統(tǒng)的運行控制方面，針對VPSs系統(tǒng)的特點和需求，借助Agent概念和自治與協(xié)調(diào)機制，在建模方法的基礎(chǔ)上，建立起了基于Agent的VPSs敏捷控制體系架構(gòu)。對VPS單元控制器，進行詳細(xì)的分析和設(shè)計，建立了其基于CTOPN模型的自適應(yīng)控制器制。初探了VPS的自適應(yīng)控制機制和資源沖突消解方法。 5、在VPSs系統(tǒng)的分析評價方面，結(jié)合VPSs系統(tǒng)模式的特點，提出了基于Delphi方法的VPSs系統(tǒng)的分析評價技術(shù)，給出VPSs系統(tǒng)分析評價的原則和方法過程。
【學(xué)位單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2007
【中圖分類】：TH16
【部分圖文】：

Petri網(wǎng)建模過程可按這樣的步驟進行:確定系統(tǒng)的所有資源、確定與各資源有關(guān)所有活動(操作)及其先后順序并建立其子模型、根據(jù)各資源之間的關(guān)系，合并所有子模型，得到系統(tǒng)模型.系統(tǒng)的Petri網(wǎng)模型如圖2一，圖中文字說明了各庫所、變遷的含義。模型初始標(biāo)識為兩氣 30001211尹。從圖中，可以得出以下結(jié)論:該系統(tǒng)是3一有界的、可逆的、活的。此外，由于p:為t:與七共享的輸入庫所，因此系統(tǒng)存在著對于機器人R的資源沖突。我們還可以依據(jù)此Petri網(wǎng)模型，對系統(tǒng)進行更深入的研究.

圖3一3制造資源自治體這與MAss系統(tǒng)中資源agent和HMss中的資源ho!on有相通之處，制造資源自治體結(jié)構(gòu)圖和UML類圖如圖3一3所示。自治體控制和協(xié)調(diào)相應(yīng)設(shè)備在系統(tǒng)中的各種行為.概括地說，自治體是以制造資源(設(shè)備)為基礎(chǔ)，結(jié)合控制部分和接口構(gòu)成。設(shè)備提供硬件環(huán)境和工具，執(zhí)行具體的加工過程:控制器用來管理自治體參與生產(chǎn)過程，對制造資源進行生產(chǎn)調(diào)度與控制，同VPss進行協(xié)調(diào)，并實現(xiàn)局部優(yōu)化;對外接口應(yīng)用信息相關(guān)技術(shù)幫助自治體與外界的信息交互，實現(xiàn)與環(huán)境和其它自治體間的無縫連接，支持即插即用.具體運行時，對外接口獲得加工任務(wù)信息和上層系統(tǒng)控制信息;控制器根據(jù)這些信息和系統(tǒng)的狀態(tài)控制與管理自治體

圖34VPSs系統(tǒng)架構(gòu)圖從前面的描述和分析可知，基于VPss制造資源組織模式解決的問題范疇是如何由制造資源快速組織面向用戶產(chǎn)品的制造系統(tǒng)，它有三個鮮明的特征:(1)vPss不要求改變物理的制造系統(tǒng)，對制造資源管理也只是從軟件和控制角度考慮;(2畫向產(chǎn)品的生產(chǎn)系統(tǒng)未必事先存在，而是根據(jù)客戶產(chǎn)品定義的生產(chǎn)工藝過程，尋找與之關(guān)聯(lián)的制造資源，由這些制造產(chǎn)資源來組建新的鉀s:(3)在同一個物理車間內(nèi)，可能同時并存多個VPss，系統(tǒng)的本身就體現(xiàn)多品種生產(chǎn)的屬性，而整個車間的控制系統(tǒng)具有遞階式控制和異構(gòu)分布式控制的雙重特征，表現(xiàn)了混合控制的特點。因此，VPss是一個先進的制造資源組織模式，更是一種系統(tǒng)管理的哲理和藝術(shù)。圖3一5給出了一個車間系統(tǒng)基于VPss組織的更形象的示意圖。
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本文編號：2868182