基于VPSs的制造系统模式及其应用研究

发布时间：2020-11-03 05:50

　　 市场竞争日趋激烈并国际化，制造行业面临着以小批量、多品种和低成本的产品提供优质服务，以最快的响应速度最大限度地满足用户需求的巨大压力。传统的制造资源组织模式已经无法满足现代企业对制造环境变化的可适应性以及对市场变化快捷响应的要求；如何使制造系统模式能够快速、高效和经济地适应市场需求，是对制造企业的一个严峻挑战，本文即在此背景下探讨先进制造系统模式问题。本课题研究从制造资源组织着手，以实现制造系统的敏捷化为目的，发展了基于虚拟生产系统(Virtual production systems，VPSs)的制造系统模式，对与VPSs系统应用相关的关键技术如VPS构建、系统建模、系统控制与系统评价方法进行深入探讨。 具体的，本文的主要工作体现在以下五个方面： 1、先进制造系统模式的总结与分析：分别从制造资源组织，制造系统建模和制造系统控制调度的角度进行了总结和分析，阐述了相关领域的研究现状和发展趋势，确立了论文的研究方向。 2、探讨发展了基于VPSs的制造资源组织模式理论。阐述VPSs的基本思想；制造资源管理的自治体思想；给出基于VPSs的制造资源组织架构和方法体系，面向特定产品构建VPS的一般方法，构建面向特定产品VPS算法。 3、在VPSs建模方面，采用改进的高级Petri网建模方法。总结了制造资源建模的需求分析，针对目前制造资源的研究现状建立了制造资源一般模型，在此基础上运用面向对象方法，建立系统的彩色赋时面向对象Petrti网(Colored Timed Object-oriented Petri Nets，CTOPNs)模型。还在模型中加入了时间要素，使得模型可以进行性能分析，并为控制和调度打下基础。针对敏捷环境下系统动态变化的特性，提出了模型的结构变化算法，这使得模型能够容易地根据实际系统的变化而动态地更新而非重建模型。 4、在VPSs系统的运行控制方面，针对VPSs系统的特点和需求，借助Agent概念和自治与协调机制，在建模方法的基础上，建立起了基于Agent的VPSs敏捷控制体系架构。对VPS单元控制器，进行详细的分析和设计，建立了其基于CTOPN模型的自适应控制器制。初探了VPS的自适应控制机制和资源冲突消解方法。 5、在VPSs系统的分析评价方面，结合VPSs系统模式的特点，提出了基于Delphi方法的VPSs系统的分析评价技术，给出VPSs系统分析评价的原则和方法过程。
【学位单位】：合肥工业大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2007
【中图分类】：TH16
【部分图文】：

Petri网建模过程可按这样的步骤进行:确定系统的所有资源、确定与各资源有关所有活动(操作)及其先后顺序并建立其子模型、根据各资源之间的关系，合并所有子模型，得到系统模型.系统的Petri网模型如图2一，图中文字说明了各库所、变迁的含义。模型初始标识为两气 30001211尹。从图中，可以得出以下结论:该系统是3一有界的、可逆的、活的。此外，由于p:为t:与七共享的输入库所，因此系统存在着对于机器人R的资源冲突。我们还可以依据此Petri网模型，对系统进行更深入的研究.

图3一3制造资源自治体这与MAss系统中资源agent和HMss中的资源ho!on有相通之处，制造资源自治体结构图和UML类图如图3一3所示。自治体控制和协调相应设备在系统中的各种行为.概括地说，自治体是以制造资源(设备)为基础，结合控制部分和接口构成。设备提供硬件环境和工具，执行具体的加工过程:控制器用来管理自治体参与生产过程，对制造资源进行生产调度与控制，同VPss进行协调，并实现局部优化;对外接口应用信息相关技术帮助自治体与外界的信息交互，实现与环境和其它自治体间的无缝连接，支持即插即用.具体运行时，对外接口获得加工任务信息和上层系统控制信息;控制器根据这些信息和系统的状态控制与管理自治体

图34VPSs系统架构图从前面的描述和分析可知，基于VPss制造资源组织模式解决的问题范畴是如何由制造资源快速组织面向用户产品的制造系统，它有三个鲜明的特征:(1)vPss不要求改变物理的制造系统，对制造资源管理也只是从软件和控制角度考虑;(2画向产品的生产系统未必事先存在，而是根据客户产品定义的生产工艺过程，寻找与之关联的制造资源，由这些制造产资源来组建新的钾s:(3)在同一个物理车间内，可能同时并存多个VPss，系统的本身就体现多品种生产的属性，而整个车间的控制系统具有递阶式控制和异构分布式控制的双重特征，表现了混合控制的特点。因此，VPss是一个先进的制造资源组织模式，更是一种系统管理的哲理和艺术。图3一5给出了一个车间系统基于VPss组织的更形象的示意图。
【参考文献】

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本文编号：2868182