公理设计视角下的虚拟制造单元系统设计与构建问题研究

发布时间：2017-10-11 22:14

  本文关键词：公理设计视角下的虚拟制造单元系统设计与构建问题研究

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【摘要】：虚拟单元制造方式（Virtual Cellular Manufacturing，VCM）是一种根据任务工艺的相似性，将生产任务聚类成任务族，根据任务族的生产需求从备选设备资源中选出需要的设备，组成逻辑生产单元，通过物流系统的连接，无需改变设备和资源的物理布局，而形成逻辑和概念上相互关联的虚拟动态生产实体的生产资源组织方式。在产品需求的种类、数量动态变化的生产环境下，虚拟制造单元兼顾生产效率和柔性具有极大的潜力。它使生产资源动态地满足加工任务的需求，，同时避免设备物理位置变动带来的成本和实际不可行等缺点。具有高度适应性、快速响应需求和简化生产控制等特征。 目前虚拟制造单元的理论研究尚处于初始阶段，多数文献都是在执行层面讨论虚拟单元，即在假设虚拟单元系统生成之后，讨论单元目标、构建方法和消除浪费等问题，缺乏整体性和系统化的思考。同时，虚拟单元制造系统由JIT、TOC、LP、FMS等生产哲学继承发展的众多的先进生产技术和管理思想未得到明确的梳理，概念广泛，要素复杂。其构建目标、实现技术和虚拟单元的各个环节之间潜在、复杂的互动性未得到充分的认识。针对上述问题，本文在已有研究基础上，以公理设计理论为基础，研究了虚拟制造单元的系统化设计，得出了低成本快速响应目标下的虚拟制造单元层级结构图和环节要素间的互动关系，向虚拟制造单元理论的实际应用迈进了一步。 受公理设计独立公理的启发，本文针对不同生产信息下虚拟单元构建和求解问题的独特性和NP难特征，将构建流程分解为三个相互独立的阶段降低其复杂程度，提出了基于相似系数的整数规划法构建虚拟单元，该方法克服了常规相似系数法考虑因素不全面和单纯采用数学规划模型NP难的不足。最后将构建方法应用于大型单件小批量特征的H建筑产品公司，为该公司的产品生产分组提供了科学的标准，为其采用虚拟单元制造方式提出了初步设计，通过对比分析验证了本文方法的可行性和有效性。
【关键词】：虚拟制造单元 虚拟单元系统 公理设计 虚拟单元构建
【学位授予单位】：江苏科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TP391.9;TH16
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-9
• 目录9-12
• Content12-15
• 第1章 绪论15-27
• 1.1 选题背景及研究意义15-17
• 1.1.1 选题背景15-16
• 1.1.2 课题研究的意义16-17
• 1.2 虚拟制造单元理论的提出17-18
• 1.3 国内外研究现状18-24
• 1.3.1 公理设计理论应用现状18-19
• 1.3.2 虚拟单元构建问题19-20
• 1.3.3 设备布局问题20-22
• 1.3.4 虚拟单元构建与调度方法研究22-24
• 1.4 本文的研究内容和技术路线24-26
• 1.4.1 研究内容24-25
• 1.4.2 技术路线及文档结构25-26
• 1.5 创新点26-27
• 第2章 公理设计及虚拟制造单元的基本原理27-40
• 2.1 公理设计理论27-29
• 2.1.1 公理设计理论概述27-28
• 2.1.2 公理设计的制造系统设计28-29
• 2.2 虚拟制造单元基本理论29-38
• 2.2.1 虚拟制造单元的定义及内涵29-31
• 2.2.2 虚拟单元与其他生产方式比较31-33
• 2.2.3 虚拟单元构建的问题描述33
• 2.2.4 单元构建策略和方法33-38
• 2.3 相似性系数的聚类方法38-39
• 2.3.1 K means 法38-39
• 2.3.2 因子分析39
• 2.4 本章小结39-40
• 第3章 基于公理设计的虚拟单元整体设计40-50
• 3.1 虚拟单元制造系统设计41-42
• 3.2 虚拟单元制造系统的公理设计模型42-45
• 3.2.1 设计目标选择42-43
• 3.2.2 设计域展开43-45
• 3.3 虚拟单元实施步骤45-49
• 3.3.1 新任务判断46-47
• 3.3.2 工艺路径设定47-48
• 3.3.3 零件和设备聚类48-49
• 3.4 本章小结49-50
• 第4章 同类型多设备的虚拟单元构建50-63
• 4.1 基于相似性系数的整数规划法51-53
• 4.1.1 数学规划法51
• 4.1.2 相似性系数法51-53
• 4.2 问题描述和模型建立53-57
• 4.2.1 问题假设53
• 4.2.2 变量定义53-55
• 4.2.3 模型建立55-57
• 4.3 算例57-60
• 4.4 算例结果分析60-61
• 4.5 本章小结61-63
• 第5章 H 公司虚拟单元制造方式应用63-74
• 5.1 案例应用对象的基本情况63-65
• 5.1.1 企业概况63-64
• 5.1.2 H 公司产品的生产特征64
• 5.1.3 H 公司战略和生产组织结构64-65
• 5.2 虚拟单元制造方式设计65-71
• 5.2.1 企业工艺路线及问题分析65-67
• 5.2.2 虚拟单元应用的可行性与必要性67
• 5.2.3 虚拟单元的整体设计67-68
• 5.2.4 钣金车间的虚拟单元应用方法68-71
• 5.3 应用分析71-73
• 5.4 本章小结73-74
• 总结与展望74-76
• 参考文献76-83
• 攻读硕士学位期间所取得的相关科研成果83-84
• 致谢84-85
• 详细摘要85-90

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前7条

1 陈斢;;基于瓶颈的制造单元两阶段群组调度程序与仿真[J];成组技术与生产现代化;2011年01期

2 白俊杰;龚毅光;王宁生;唐敦兵;;面向订单制造的可重构制造系统中虚拟制造单元构建技术[J];计算机集成制造系统;2009年02期

3 魏孝斌,冷晟,周燕飞,王宁生;基于异构Agent系统的虚拟制造单元[J];机械科学与技术;2004年08期

4 程贤福;;公理设计理论研究现状[J];机械设计;2009年05期

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本文编号：1015034