收藏本站
《南京航空航天大学》 2011年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

虚拟单元制造车间的规划与调度关键技术研究

白俊杰  
【摘要】:市场竞争的日益激烈和市场需求动态多变,迫使企业车间的制造系统必须具备快速可重构的能力,从而以合理的成本快速投入新产品的生产,适应动态多变的市场和客户的个性化需求。同时,随着物联网技术的发展和制造执行系统在生产制造领域应用的不断深入,也促使生产车间不断向透明化、数字化、可视化方向转变。本文分析和总结了目前典型的制造模式特点以及车间制造系统的发展趋势,在虚拟制造单元、物联网和制造执行系统等技术的基础上,发展了一种新的车间制造模式——虚拟单元车间制造模式。本文以虚拟单元制造车间的支持技术、虚拟单元重构方法以及车间的生产控制与调度为研究重点,对这些关键问题和技术进行了系统研究。主要研究内容如下: 1、为了使制造系统能够适应动态多变的市场,并具备透明化、数字化、可视化等特点,本文在虚拟制造单元、物联网和制造执行系统等技术的基础上,发展了一种新的车间制造模式——虚拟单元车间制造模式。为了提高车间管理控制的自动化水平,提出了物联网与车间制造系统全面融合的理念和结构,并在可行性方面进行了探索和研究,就一些关键问题提出了相应的技术解决方案。首先,探讨了物联网技术对车间生产的重要意义,提出了一种基于网格平台的物联网构建方法,针对物联网环境的特点提出了一种基于网格服务的MES系统设计开发方法,构建了基于网格服务的MES系统层次体系结构和功能模型。然后,提出了一种物联网环境下生产实时监测和订单实时跟踪问题的解决方法。该方法首先采用WSRF技术将生产设备封装成标准的网格资源,通过设备网格资源动态信息的实时更新与查询和网格资源通知机制实现对生产设备加工过程的实时监测;然后采用OGSA—DAI网格中间件和WSRF技术将异构数据库系统封装成标准的网格服务,从而屏蔽系统的差异性,实现订单进度信息的集成访问。从而可以实现管理人员和客户对生产进度的实时监测,不但为管理者的管理决策提供了实时数据支持,而且便于客户准确预测订单完工时间。 2、针对单件、小批量、个性化面向订单生产企业,研究了多张不同交货期生产订单并存情况下的虚拟单元重构问题。采用两阶段的策略进行求解。在产品聚类阶段提出了一种最小树和遗传算法相结合的自适应聚类算法,在算法中引入了一种新的基于最小树的编码方法,有效的缩短了编码长度,缩小了问题的搜索空间。该算法只需操作人员给定聚类的最大数量,就可以自适应地确定最佳聚类数目和产品聚类。在单元重构阶段建立了问题的多目标整数规划模型,针对该问题的特点,将粒子群算法与协同进化策略相结合,提出了一种平行多目标协同粒子群优化算法(PCMOPSO)。采用生产实例对算法的有效性和可行性进行了验证。 3、对虚拟单元制造模式下的车间调度特点进行了分析,然后分别针对目标数量较多的高维多目标调度问题和资源共享情况下的生产调度问题进行了研究。针对具有高维搜索空间的多目标生产调度问题,提出了一种基于偏好的多目标粒子群优化算法(PMOPSO)。算法引入了决策者的偏好信息,用以指导算法的搜索过程,使算法在决策者感兴趣的区域进行搜索,不但缩小了算法的搜索空间,提高了算法的效率,而且一次运算只求得偏好区域内若干个折衷解,避免了决策者要在众多非劣解中做出困难的选择。在算法中,采用了新的偏好信息给定方法,即采用目标间重要关系、目标数值或目标权重大致取值范围来表示偏好信息。采用该方法,不但便于决策者给定偏好信息,而且还可以根据决策者的需求,对搜索区域的范围进行适当的调整。针对偏好信息的特点,提出了一种模拟人类社会组织“投票选举”的偏好信息处理方法,该方法直观简便并易于实现。针对资源共享情况下的生产调度问题的特点,将粒子群优化算法与协同进化算法相结合提出了一种分布式协同多目标粒子群调度算法,针对共享资源调度冲突问题,在算法中引入了一种模拟市场机制的解码规则加以解决。并通过仿真试验,对上述两种算法性能进行比较分析和评价,结果表明了算法的有效性和可行性。 4、研究了多张不同交货期订单并存情况下的多目标分批动态调度问题。首先,针对传统的多目标动态调度问题,提出了一种基于滚动窗口的多目标粒子群动态调度算法,该算法采用基于周期和事件驱动的混合再调度机制将调度过程分成连续静态调度区间,在每个区间内用基于Pareto概念的多目标粒子群算法对窗口工件进行调度优化,一次求解可得到多个Pareto最优解,为决策者提供了多样性的选择。并针对调度问题的特点,并设计了一种适合多目标调度的间隙插入式解码方法,有效的减小了问题搜索空间。然后,针对面向订单制造的多目标分批动态调度问题,提出了一种基于粒子群算法的多目标柔性分批动态调度算法,算法采用局部更新和完全重调度相结合的策略,既可以保持生产秩序的稳定,同时又保证了算法对突发事件的快速反应能力。在算法中,提出了一种新的基于“游标”的柔性批次分割方法,并采用一种批次分割与加工工序相融合的粒子编码方法,使得该算法不但可以根据机床负荷与订单交货期将工件族划分为具有柔性批量的多个批次,而且可使批次工艺路线和加工排序同时得到优化。而且,算法一次求解可得到多个Pareto最优解,为决策者提供了多样性的选择。并且,通过实例验证了上述算法有效性和可行性。 5、最后,设计并开发了虚拟单元制造车间MES原型系统,对原型系统的主要功能进行了介绍,并将该原型系统在工业泵阀工厂进行了实验性应用。
【学位授予单位】:南京航空航天大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TH186

手机知网App
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前4条
1 罗振璧,刘阶萍,陈恳,刘世军,张书桥;可重组制造系统过程可诊断性的测度[J];清华大学学报(自然科学版);2001年02期
2 崔逊学,林闯;一种基于偏好的多目标调和遗传算法(英文)[J];软件学报;2005年05期
3 朱琼;陈雪芳;张洁;;面向代理的车间动态调度方法[J];上海交通大学学报;2008年07期
4 马玉敏,陈炳森,张为民;动态环境下的单元化制造的数学建模[J];同济大学学报(自然科学版);2003年05期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 周育名;李金明;吴宁;;试论温拌沥青混合料发展前景[J];石油沥青;2011年01期
2 李振民;张呈琮;;河北省交通系统科技人才队伍建设研究[J];人力资源管理;2011年07期
3 张春昕;;辽宁第二产业就业弹性现状及对策研究[J];人力资源管理;2011年09期
4 王京滨;;中国的产业结构调整与环境保护[J];攀登;2010年04期
5 张国亭;;我国公共财政支出结构优化对策[J];平顶山学院学报;2009年02期
6 张晓华;梁俊奇;;Rough集理论在社会软环境中的应用[J];平顶山学院学报;2009年05期
7 林霓裳;吴宝华;杨菊超;;农村职业教育与产业结构升级的关联性分析[J];管理学家(学术版);2011年02期
8 王幼松;杨胜志;张友全;张雁;;基于可持续理论的广东省建筑业发展评价研究[J];建筑监督检测与造价;2011年Z3期
9 包平;黄江娓;;我国公共图书馆事业变迁与经济发展的相关性研究——以规模变迁为例[J];图书情报研究;2009年04期
10 阿布力孜·布力布力;;新疆葡萄“十一五”竞争力比较分析及“十二五”战略对策[J];中外葡萄与葡萄酒;2012年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 胡建一;;长三角循环经济发展所面临的主要挑战[A];循环经济理论与实践——长三角循环经济论坛暨2006年安徽博士科技论坛论文集[C];2006年
2 常慧娟;;京津冀区域旅游文化产业合作研究[A];2011京津冀区域协作论坛论文集[C];2011年
3 滕吉文;阮小敏;张永谦;闫雅芬;;节能高效、减排低碳与责任和快速工业化及经济腾飞[A];中国科学院地质与地球物理研究所第11届(2011年度)学术年会论文集(上)[C];2012年
4 李毅;;民营房地产业发展报告[A];中国民营经济发展报告 No.1(2003)[C];2004年
5 王娜;邱琦;;我国生活垃圾分类回收的推广与普及[A];2011中国环境科学学会学术年会论文集(第二卷)[C];2011年
6 唐海龙;徐玉新;蒋高明;刘沙沙;张偲;钟世霞;;化肥减施及秸秆过腹还田对土壤理化性质的影响——以弘毅生态农场为例[A];2011中国环境科学学会学术年会论文集(第二卷)[C];2011年
7 郭雪松;邹娟;梁瀚文;刘俊新;;苕溪流域典型村落水污染特征调查研究[A];2011中国环境科学学会学术年会论文集(第四卷)[C];2011年
8 段平;吴敏;徐辰华;;基于多目标智能优化的铅锌烧结生产全流程协调控制[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
9 刘志雄;杨光祥;;基于轮盘赌概率分配编码方法的并行机调度优化[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
10 李会军;叶宾;;一种基于递归BP神经网络的多步预测控制方法[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 高晓辉;基于DEA方法的农地利用效率差异研究[D];华中农业大学;2010年
2 闫恒超;棉花纤维发育伸长期和次生壁加厚期数字表达谱分析[D];华中农业大学;2010年
3 王旭;资源型城市生态经济系统可持续发展研究[D];河南理工大学;2010年
4 刘鹏;煤粉永磁强磁滤器的研究[D];河南理工大学;2010年
5 崔树新;可重构动态集成测量方法研究[D];河南理工大学;2010年
6 王欢;基于网格制造的焊接车间信息集成系统的研究[D];南昌航空大学;2010年
7 张静;协同产品开发过程规划方法研究[D];山东科技大学;2010年
8 谭啸;湘中南地区农村初中学校体育发展的影响因素及对策研究[D];广西师范学院;2010年
9 史玉岩;开发节地型居住小区的技术措施研究[D];郑州大学;2010年
10 毕圣洁;中国政治发展过程中的合法性构成与获取研究[D];华东政法大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 焦利明;杨建立;;一种确定指标权重的新方法[J];指挥控制与仿真;2006年01期
2 沈永峰;杨威;;中国废旧汽车回收产业的现状与前景分析[J];汽车与配件;2009年41期
3 刘阶萍,罗振璧,陈恳;快速可重组制造系统的可诊断性设计原理[J];清华大学学报(自然科学版);2000年08期
4 马鹏举,梁正和,卢秉恒,田杰谟;基于产品相似性和CCA数据评价的盟员选择策略与算法[J];清华大学学报(自然科学版);2001年10期
5 杨建华,范玉顺;基于 Petri 网的车间控制器平台研究[J];清华大学学报(自然科学版);1998年03期
6 张鸣,赵晓波,罗振璧,盛伯浩,俞圣梅;可重组柔性制造系统中的最优工件运送策略[J];清华大学学报(自然科学版);1999年08期
7 文浩;;RFID、EPC与物联网[J];中国电子商情(RFID技术与应用);2009年05期
8 刘大有,杨鲲,陈建中;Agent研究现状与发展趋势[J];软件学报;2000年03期
9 陆汝钤,金芝,陈刚;面向本体的需求分析[J];软件学报;2000年08期
10 曹先彬,李金龙,王煦法;基于生态协同的多目标优化研究(英文)[J];软件学报;2001年04期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 路甬祥;;新形势、新挑战、新需求、新目标——由制造大国走向创造强国[A];2008年中国机械工程学会年会暨甘肃省学术年会文集[C];2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 于洁;基于XML的面向网络化制造平台的产品制造信息交换技术研究[D];浙江大学;2002年
2 邱宇航;协作协进化算法应用于多智能体协作的研究[D];浙江工业大学;2005年
3 李永锋;制造网格中的制造资源管理系统研究[D];武汉理工大学;2006年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 白俊杰;王宁生;唐敦兵;;一种求解多目标柔性作业车间调度的改进粒子群算法[J];南京航空航天大学学报;2010年04期
2 王李进;胡欣欣;宁正元;;基于粒子群优化的投影寻踪聚类模型及其应用[J];南京信息工程大学学报(自然科学版);2010年04期
3 苏国韶;张克实;吕海波;;位移反分析的粒子群优化-高斯过程协同优化方法[J];岩土力学;2011年02期
4 冯林,张名举,贺明峰,戚正君;用改进的粒子群算法实现多模态刚性医学图像的配准[J];计算机辅助设计与图形学学报;2004年09期
5 刘宏达;李殿璞;马忠丽;;一种新型的智能船舶自动舵设计[J];仪器仪表学报;2006年S1期
6 刘淳安,何广平,雍龙泉;解多目标优化问题的新粒子群存档算法[J];陕西理工学院学报(自然科学版);2005年03期
7 陈建桥;葛锐;魏俊红;;基于PSO算法的复合材料层合板可靠性优化设计[J];华中科技大学学报(自然科学版);2006年04期
8 姜凡;;贴面式永磁同步电机无传感器控制技术[J];电工技术;2006年03期
9 孔力;程晶晶;宋胜利;苏日建;;基于改进粒子群优化技术的拜耳法物料平衡计算[J];华中科技大学学报(自然科学版);2008年01期
10 薛贵生;丁维明;程力;;基于支持向量机的煤灰结渣特性判别[J];能源研究与利用;2008年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 麦雄发;李玲;;集成不同类型偏好信息的MOGA方法研究[A];第四届中国智能计算大会论文集[C];2010年
2 赵建玉;贾磊;陈月辉;张勇;;基于粒子群优化的信号交叉口交通流预测模型[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
3 王晓燕;王东风;韩璞;;一种分数阶系统的粒子群优化辨识方法[A];全国第三届信号和智能信息处理与应用学术交流会专刊[C];2009年
4 范业坤;梁新荣;;基于粒子群优化的高速公路匝道PI控制器[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
5 薛艳红;胡立坤;;基于粒子群优化的配电网静止同步补偿器PI控制器整定[A];中南六省(区)自动化学会第二十九届学术年会论文集[C];2011年
6 冯祎;李霞;;一种K最近邻分类的改进算法及应用[A];2011年全国通信安全学术会议论文集[C];2011年
7 徐俊杰;忻展红;;粒子群优化在0/1背包问题中的应用[A];中国运筹学会第七届学术交流会论文集(上卷)[C];2004年
8 赵秋玲;周雅莉;张奇志;;基于粒子群优化的结构振动分布式反馈控制[A];2005年中国智能自动化会议论文集[C];2005年
9 任苹;;混沌粒子群算法在高速旅客列车优化调度中的应用[A];2006中国控制与决策学术年会论文集[C];2006年
10 周晓光;;决策专家偏好信息的表示方法研究[A];新观点新学说学术沙龙文集35:现代社会危机管理与风险决策[C];2009年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 陈红梅;以“总经理”思维管理车间[N];中国服饰报;2011年
2 周运华 晓燕;职工为何频关手机?[N];工人日报;2009年
3 通讯员 熊伟;安全小考变为平安大考[N];中国石油报;2009年
4 徐向阳;福建莆田:“寒冬”中企业登门招贤[N];新华每日电讯;2009年
5 吉文;延吉卷烟“三个一”的管理“艺术”[N];经理日报;2007年
6 李宁;标准化管理催生“标杆车间”[N];中国石化报;2008年
7 海燕;车间管理实用指南[N];中国质量报;2006年
8 王秀群;现场管理勤沟通 气氛和谐听“六讲”[N];中国包装报;2007年
9 邓建华;12项制度强化安全管理[N];人民铁道;2006年
10 王汉兵;授权管理:凸显车间主观能动性[N];人民铁道;2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 白俊杰;虚拟单元制造车间的规划与调度关键技术研究[D];南京航空航天大学;2011年
2 凌海风;面向装备保障的多准则决策相关方法和技术研究[D];南京大学;2011年
3 窦全胜;求解优化问题的演化计算方法研究[D];吉林大学;2005年
4 刘丽;人工免疫网络研究及应用[D];江南大学;2008年
5 李磊;六自由度并联平台位置正解及控制方法研究[D];哈尔滨工程大学;2008年
6 马瑞新;基于粒子群的网络社区动态角色挖掘研究[D];大连理工大学;2012年
7 徐鸣;基于群智能的鲁棒多目标优化方法及应用[D];浙江大学;2011年
8 贾兆红;粒子群优化算法在柔性作业车间调度中的应用研究[D];中国科学技术大学;2008年
9 李洪林;药物发现及靶向虚拟筛选的算法与程序设计[D];大连理工大学;2005年
10 孟燕;铁路智能运输系统结构设计方法研究[D];铁道部科学研究院;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王治国;基于SIS平台的厂级负荷优化分配系统研究[D];华北电力大学(北京);2006年
2 刘松兵;面向多目标优化的群智能算法研究[D];湖南大学;2009年
3 王国萍;多目标优化的电梯群控算法[D];华中科技大学;2005年
4 李彦华;智能电梯群控系统的研究与设计[D];厦门大学;2008年
5 雷烨;基于粒子群最小二乘支持向量机的故障诊断算法研究[D];兰州交通大学;2010年
6 马培培;基于粒子群的图像阈值化分割的研究及应用[D];合肥工业大学;2010年
7 贾庭芳;基于粒子群优化的离散多目标优化算法[D];太原科技大学;2011年
8 姚杰;基于PSO混沌神经网络电力系统负荷预测[D];大庆石油学院;2009年
9 刘杨;粒子群优化算法在电力系统无功优化中的应用[D];天津大学;2005年
10 陈绍新;多目标优化的粒子群算法及其应用研究[D];大连理工大学;2007年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026