分布式虚拟制造单元关键技术研究与应用

论文题目: 分布式虚拟制造单元关键技术研究与应用

论文类型: 博士论文

论文专业: 机械电子工程

作者: 冷晟

导师: 王宁生

关键词: 虚拟制造单元,单元重构,资源选择,调度与控制,蚁群优化

文献来源: 南京航空航天大学

发表年度: 2005

论文摘要: 分布式虚拟制造单元(The Distributed Virtual Manufacturing Cell,DVMC)是实现虚拟企业的一种制造模式,也是实现敏捷制造的一种技术支撑。作为基本制造单位,制造单元属企业具体制造任务的执行层,也是企业日常生产活动的重要依据。为了保证企业能够对产品加工任务和新的市场需求作出迅速的反映,实现生产组织的敏捷性,面向制造资源的单元组织方法是关键。本文从虚拟制造单元重构及单元生产调度应用角度开展了如下研究:依据虚拟制造单元的生产特征,分析了DVMC系统工作流程,建立了功能模型,提出了基于Web Services的多智能体DVMC体系结构。分布式的制造环境中,企业将制造资源视为共享的资源库,当所要加工的产品不断地发生变化时,从资源库中选择合适的制造资源,形成虚拟制造单元,这种结构随着制造任务的出现而形成,随着制造任务的完成而消亡。在分析DVMC重构过程基础上,本文将重构过程归纳为:能力需求分析;需求发布;招、投标信息管理;资源选择;资源聚类和重构评价这几个步骤,建立了重构综合模糊评价模型。重构过程以保证交货期为前提,在虚拟制造单元的多工艺路径制造环境中,以降低制造成本,减少运输费用为目标,采用蚁群优化与遗传变异操作相结合的算法,实现制造资源的优化组合,合理分配加工任务。采用一种分层过滤聚类方法,实现虚拟单元资源聚类过程,完成单元的重构。针对单元内部工艺加工路径可变而具有一定柔性的情况,建立了柔性工艺路线生产单元的系统耗费,给出了采用信息素动态更新策略的蚁群优化算法步骤,以解决保证工件交货期和保障设备均匀生产,减少外协量为目标的作业调度问题。该算法加速了调度过程的收敛性,能够使得目标优化得到保障,为调度问题提供了新的解决思路。本文以无锡国盛精密模具公司的分布式虚拟制造单元制造管理与控制系统为背景,给出了应用系统实例,分析了企业当前的生产组织现状、系统基本需求,建立了基于Web的三层体系架构,开发了适应企业要求的虚拟单元生产与控制分系统。

论文目录:

第一章绪论

1.1 制造业的发展

1.2 虚拟制造单元理论基础与关键技术

1.3 研究现状与发展方向

1.4 论文研究的意义

1.5 论文的内容及总体框架

第二章虚拟单元体系结构与单元重构过程分析

2.1 分布式虚拟制造单元

2.2 基于多智能体的DVMC 体系结构

2.3 DVMC 多Agents 系统工作流程

2.4 DVMC 多Agents 系统的功能模型

2.5 小结

第三章虚拟单元的重构技术研究

3.1 单元重构的概念与实质

3.2 DVMC 动态重构过程

3.3 分布式虚拟单元资源选择与任务数量分配

3.4 虚拟制造单元资源聚类

3.5 小结

第四章 DVMC 重构评价模型

4.1 DVMC 重构性能指标

4.2 DVMC 重构后评价实例分析

4.3 小结

第五章 DVMC 单元的控制与调度问题

5.1 调度经典理论分析与算法研究

5.2 分布式虚拟重构单元调度模型

5.3 基于信息素动态更新的蚁群优化调度算法

5.4 算法实例

5.5 算法对比

5.6 小结

第六章应用分析与研究

6.1 企业背景与需求分析

6.2 制造过程分析与重构

6.3 系统方案设计

6.4 虚拟制造单元开发

6.5 应用效果分析

6.6 小结

第七章总结与展望

7.1 结论

7.2 创新之处

7.3 研究展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果和发表的论文

发布时间: 2006-09-05

参考文献

[1].面向协同虚拟制造的分布式支撑环境研究[D]. 郭蕴华.武汉理工大学2004
[2].可重构虚拟制造系统研究[D]. 钱玲.南京理工大学2005
[3].虚拟制造可视化环境及其过程管理的技术研究[D]. 沈春龙.南京理工大学2002
[4].虚拟制造环境的信息规范及其Z描述研究[D]. 赵晓峰.山东大学2010
[5].螺旋锥齿轮计算机辅助制造理论与算法研究[D]. 韩佳颖.天津大学2011

分布式虚拟制造单元关键技术研究与应用

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