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有限小批量定制生产伯努利三机器装配系统实时性能分析

已有 416 次阅读 2019-7-1 17:12 |系统分类:博客资讯

生产系统工程(Production Systems Engineering, PSE生产系统工程是近年发展起来的一个工程分支。它旨在发现生产系统的基本性质和运行规律,并利用这些性质和规律对生产系统进行严谨的性能分析、持续改进和精益设计。

 

制造是将原料转化为有用产品的过程,制造业对于国家发展至关重要。制造系统可大体分为两类:连续制造和离散制造。连续制造,又称流程工业,通常包括如化工、材料、能源等含有不间断连续生产过程的制造系统。除此之外的制造系统均属于离散制造,其中包括汽车、电子产品、电器、航天设备等。


连续制造(医药、石油化工)

离散制造(机械、电子、航空)


2010年起中国成为世界第一大制造业国家,根据中国制造2025蓝皮书(2017),推进生产过程智能化是中国制造2025战略任务重点之一


生产系统是由机器和物料储运设备组成用以生产特定产品的系统。生产系统的分析与控制是生产过程智能化研究与实践的重大课题。该领域的重点是分析,改进和控制生产过程中产品的流动。

              

             

生产系统的基本拓扑结构

     用圆圈表示机器,矩形表示物料储运设备,箭头表示工件流方向,生产系统的几种常见拓扑结构如上图。其中,串行线将生产单元以串行方式连接起来,并通过物料储运设备将工件从一个生产单元输送到与它相邻的下一个生产单元;装配系统是两条以上的串行生产线通过一个或几个合并操作连接将各部件组装起来,并对组装品进行其他后续加工操作的生产系统;在闭环线中,工件在被第一台机器加工前即被放置到承载装置上,进而顺序通过一系列加工机器,接受所有加工操作,在完成所有操作后,成品工件被从承载装置上卸下,而承载装置通过一个空承载装置缓冲区被遣送回到第一台机器;在可重入系统中,每一个工件多次通过同一台机器加工处理,多被用于半导体生产(生产设备的价格极为昂贵且产品多为分层结构)。

对于刚性生产模式(大规模生产,系统稳态运行)生产系统的建模,分析,改进,设计和控制,目前已经取得了广泛的研究成果。然而,在当前智能制造、柔性生产(多品种、小批量)成为行业趋势背景下,基于柔性控制生产系统的全过程实时性能分析与优化动态瓶颈识别及资源高效生产管理也越发具有重要的实际意义。

在有限小批量生产运行的三机装配系统框架下, 假设系统具有有限缓冲区容量, 并且使用伯努利机器可靠性模型, 研究了此类系统的生产全过程动态性能评价问题。首先建立了系统的数学模型,然后, 提出一种基于分解的方法来评估系统的实时动态性能。 

 

引用格式:刘畅, 贾之阳. 有限小批量定制生产伯努利三机器装配系统实时性能分析. 自动化学报, 2019, 45(3): 471-479. 


链接:http://html.rhhz.net/ZDHXBZWB/html/2019-3-471.htm


作者简介:

 

刘畅,北京理工大学自动化学院博士研究生. 主要研究方向为智能计算,生产系统性能分析. E-mail:  liuchang1990@bit.edu.cn



贾之阳,北京理工大学助理教授. 2017年在美国康涅狄格大学获博士学位. 主要研究方向为智能制造,生产系统建模,性能分析,能源高效生产管理. 本文通信作者. E-mail: zhiyang.jia@bit.edu.cn




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