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集成零件外协与共享决策的柔性装配作业车间调度研究
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作者 钟宏扬 刘建军 +2 位作者 韩省 陈庆新 毛宁 《计算机集成制造系统》 EI CSCD 北大核心 2024年第11期3901-3917,共17页
服务于多个主机厂的关键配套车间具有需求跟随性强、产品类型多、资源柔性程度高、生产负荷波动、关联零件难齐套等特点,其中涉及的生产调度、零件外协与齐套控制等决策问题存在紧密关联性,现有研究大多专注于单方面决策而弱化了其间关... 服务于多个主机厂的关键配套车间具有需求跟随性强、产品类型多、资源柔性程度高、生产负荷波动、关联零件难齐套等特点,其中涉及的生产调度、零件外协与齐套控制等决策问题存在紧密关联性,现有研究大多专注于单方面决策而弱化了其间关联性。为此,抽象出一类集成零件外协与共享决策的柔性装配作业车间调度问题,针对此类问题构建了混合整数规划模型,再结合问题特征设计了一类遗传迭代贪心算法,其将零件外协与共享决策分别集成到全局搜索能力强的遗传算法的编码和解码中,并与局部搜索能力强的迭代贪心搜索算法进行有效混合。从实际生产环境提取出一般化算例进行实验,各维度结果展示了算法的可用性和有效性,并通过设置差异化场景实验进行了算法的适应性分析。 展开更多
关键词 柔性装配作业车间调度 零件共享 零件外协 元启发式算法
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带批量储运环节的装配制造系统建模与分析 被引量:10
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作者 席少辉 陈庆新 +1 位作者 毛宁 俞爱林 《计算机集成制造系统》 EI CSCD 北大核心 2017年第1期32-43,共12页
同时包含装配单元及物料储运环节的定制型装备制造系统,由于装配工序的同时性约束和物料的随机批量运输之间存在耦合作用,用传统的建模方法描述时容易产生状态空间的维数灾难。为此提出一种基于带阻塞的有限缓存开排队网建模方法。基于... 同时包含装配单元及物料储运环节的定制型装备制造系统,由于装配工序的同时性约束和物料的随机批量运输之间存在耦合作用,用传统的建模方法描述时容易产生状态空间的维数灾难。为此提出一种基于带阻塞的有限缓存开排队网建模方法。基于连续时间马尔可夫链的原理,建立了系统各节点对应的状态空间模型及状态转移平衡方程。应用迭代算法求解状态转移平衡方程组,获得系统各稳态状态的概率分布,并给出系统性能指标值的计算方法。最后进行算例求解并与仿真模型的结果进行比较分析,验证了状态空间分解法求解模型的精确性,从而为系统资源的优化配置提供了基础。 展开更多
关键词 排队网 状态空间分解法 装配单元 批量物料运输系统
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带退化效应多态生产系统调度与维护集成优化 被引量:11
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作者 杨宏兵 沈露 +1 位作者 成明 陶来发 《计算机集成制造系统》 EI CSCD 北大核心 2018年第1期80-88,共9页
为了探索设备退化效应对维护和生产调度耦合关系的影响,对多态单机生产系统调度与预防性维护集成优化进行研究。基于预防性维护费用、工件加工成本以及工件完工回报值,建立了无限阶段平均期望报酬Markov决策模型,并分析和证明了该集成... 为了探索设备退化效应对维护和生产调度耦合关系的影响,对多态单机生产系统调度与预防性维护集成优化进行研究。基于预防性维护费用、工件加工成本以及工件完工回报值,建立了无限阶段平均期望报酬Markov决策模型,并分析和证明了该集成优化模型最优平稳策略的存在性,获得了该模型的最优方程。基于模型最优方程设计了一种无模型强化学习算法用于求解Markov决策模型,可有效解决传统动态规划算法在求解模型时所遭遇的维数灾和模型灾难题。为了评估该无模型强化学习的性能,基于无限阶段平均期望报酬设计了一种启发式求解算法,实验分析结果验证了所引入的无模型强化学习算法的有效性。最后,对该强化学习算法参数进行了敏感性分析,探索各参数对算法性能的影响,为算法设计及其性能提高提供了相应的实验依据。 展开更多
关键词 多态生产系统 集成优化 强化学习 退化效应 生产调度 预测性维护
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具有随机路径AGV的制造系统排队网建模与分析 被引量:9
4
作者 陈冠中 陈庆新 +2 位作者 毛宁 俞爱林 张惠煜 《计算机集成制造系统》 EI CSCD 北大核心 2017年第1期52-65,共14页
为了有效地分析具有随机物流路径的生产系统性能,在考虑自动导航小车与制造单元之间关联耦合效应的前提下,建立了具有有限缓存开排队网的性能分析模型,并应用状态空间分解法求解系统性能指标值。由于自动导航小车的运货规则为负荷均衡原... 为了有效地分析具有随机物流路径的生产系统性能,在考虑自动导航小车与制造单元之间关联耦合效应的前提下,建立了具有有限缓存开排队网的性能分析模型,并应用状态空间分解法求解系统性能指标值。由于自动导航小车的运货规则为负荷均衡原则,首先基于随机过程理论证明了假设模型具有马尔科夫性,其次建立各节点对应的状态空间模型与状态转移平衡方程,并给出了系统性能指标值的计算方法。通过算例求解并与仿真模型的统计结果进行比较分析,验证了状态空间分解法求解模型的精确性和有效性。 展开更多
关键词 随机路径 自动导航小车 状态空间分解法 排队网
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轻装配智能制造系统框架及管控模式 被引量:22
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作者 王磊 刘强 《计算机集成制造系统》 EI CSCD 北大核心 2016年第9期2108-2117,共10页
为了给工业自动化和制造智能化提供解决方案,构建了一种物理信息融合系统和云制造技术的轻装配智能制造系统框架,描述了框架中各层次的功能和关系,并对物理信息系统、云制造和大数据的作用进行了分析。对轻装配智能制造系统中的制造资... 为了给工业自动化和制造智能化提供解决方案,构建了一种物理信息融合系统和云制造技术的轻装配智能制造系统框架,描述了框架中各层次的功能和关系,并对物理信息系统、云制造和大数据的作用进行了分析。对轻装配智能制造系统中的制造资源、服务模式和运行体系进行了定义和描述,提出了智能管控的关键概念——优态,给出了5类智能管控方法。通过对中空玻璃生产线的智能管控问题和关键使能技术的分析,验证了所提架构和智能管控方法的有效性。 展开更多
关键词 云服务 信息物理融合系统 智能制造 优态 轻装配
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兼顾生产周期约束的模具制造系统双重资源优化配置方法 被引量:5
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作者 梁祖红 陈庆新 +1 位作者 毛宁 林佳瑜 《计算机集成制造系统》 EI CSCD 北大核心 2013年第7期1655-1664,共10页
针对模具生产周期的车间单元构成模式、缓存区大小、调度策略等要素无法用封闭形式描述的问题,提出一种基于回归统计的近似方法。该方法用近似约束替代原有无法用封闭形式表示的约束,把原问题转化为近似优化问题。通过求解近似优化配置... 针对模具生产周期的车间单元构成模式、缓存区大小、调度策略等要素无法用封闭形式描述的问题,提出一种基于回归统计的近似方法。该方法用近似约束替代原有无法用封闭形式表示的约束,把原问题转化为近似优化问题。通过求解近似优化配置问题的最优解,获得原问题的近似解。首先建立双重资源配置仿真实验平台,基于仿真实验部分数据,利用回归分析分别获得平均产能与平均生产周期约束的多元线性回归方程。通过回归方程替换原有的两个不能用封闭形式表示的约束条件,获得近似优化配置数学模型。用线性整数规划求解数学模型,得到近似优化配置问题的最优解,即原问题的次优解。仿真实验检验结果表明,采用所提方法求解无法用封闭形式描述的约束条件的资源优化问题是可行有效的。 展开更多
关键词 平均产能 平均生产周期 回归模型 正交实验 近似优化问题
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考虑生产能力约束的制造系统双重资源近似优化配置 被引量:5
7
作者 梁祖红 陈庆新 +1 位作者 毛宁 林佳瑜 《计算机集成制造系统》 EI CSCD 北大核心 2013年第6期1263-1271,共9页
针对操作工与设备相互间存在复杂的约束关联等问题,基于模具企业典型的模具加工工艺过程,综合考虑人与设备,建立了一种易于求解的线性整数规划数学模型,并运用Lingo得到该模型的最优解。为了验证数学模型的求解结果,根据该类制造系统典... 针对操作工与设备相互间存在复杂的约束关联等问题,基于模具企业典型的模具加工工艺过程,综合考虑人与设备,建立了一种易于求解的线性整数规划数学模型,并运用Lingo得到该模型的最优解。为了验证数学模型的求解结果,根据该类制造系统典型的运作模式,建立了仿真模型,并进行了仿真实验。实验表明:由于模具的实际生产系统受订单到达时间、调度策略、缓存区大小等限制,虽然实际所需的设备及人员的数量比按照所提出的数学模型得到的新增设备及人员数量略多,但是考虑到求解的便利性,数学模型的近似程度可以接受。 展开更多
关键词 制造系统 双重资源约束 生产能力 仿真模型 模具企业
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作业车间类型多机器人制造单元调度算法 被引量:9
8
作者 杨煜俊 龙传泽 陶宇 《计算机集成制造系统》 EI CSCD 北大核心 2015年第12期3239-3248,共10页
针对带多台机器人的作业车间类型机器人制造单元调度问题的特点,研究了以最小化最大完工时间为优化目标、将邻域搜索策略与启发式规则相结合的混合遗传算法,建立了作业车间类型多机器人制造单元调度问题的数学优化模型和析取图模型。基... 针对带多台机器人的作业车间类型机器人制造单元调度问题的特点,研究了以最小化最大完工时间为优化目标、将邻域搜索策略与启发式规则相结合的混合遗传算法,建立了作业车间类型多机器人制造单元调度问题的数学优化模型和析取图模型。基于析取图关键路径,采取移动机床块、交换机器人块、调整任务分配来构建搜索邻域;用启发式搬运工序插入法和启发式搬运任务分配法相结合的三层调度方法初始化种群;将基于邻域结构的局部搜索算法和基于三层调度的遗传算法相结合,有效实现问题的求解。通过基准算例测试表明,混合遗传算法有效并优于其他算法。 展开更多
关键词 作业车间 多机器人 制造单元 调度 析取图 遗传算法 邻域搜索
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具有随机路径自动导引小车且多车道嵌套的制造系统排队网建模与分析 被引量:4
9
作者 廖勇 陈庆新 +2 位作者 毛宁 李翔 俞爱林 《计算机集成制造系统》 EI CSCD 北大核心 2018年第10期2448-2460,共13页
为有效分析具有随机路径自动导引小车(AGV)且多车道嵌套制造系统的性能,考虑AGV状态相关随机运输路径和制造系统的不确定性,采用随机过程理论建立具有有限缓存的开排队网模型描述系统特征;扩展传统的状态空间分解法,依据随机路径AGV与... 为有效分析具有随机路径自动导引小车(AGV)且多车道嵌套制造系统的性能,考虑AGV状态相关随机运输路径和制造系统的不确定性,采用随机过程理论建立具有有限缓存的开排队网模型描述系统特征;扩展传统的状态空间分解法,依据随机路径AGV与前后制造单元的关联耦合效应建立各节点状态模型,通过纯不连续Markov过程理论分析节点状态转移规律;构建迭代算法求解节点状态的稳态概率,并给出系统各性能指标的计算方法;搭建了系统仿真模型,设计了实验案例,并对比排队网模型与仿真模型的实验结果,验证了状态空间分解法近似求解的有效性,同时对系统的性能指标进行了敏感度分析。 展开更多
关键词 自动化导航小车 随机路径 多车道嵌套 排队网 状态空间分解法
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基于Web Services和MMS的机器人制造单元异构设备通讯研究 被引量:1
10
作者 杨煜俊 陶宇 +1 位作者 吴少练 毕辉 《现代制造工程》 CSCD 北大核心 2015年第5期28-34,73,共8页
为解决机器人制造单元内异构设备信息传递问题,首先,提出了具有自治和协作能力的设备处理器模型;其次,对设备处理器的信息传递机制及模型和通信服务接口进行设计;最后采用统一建模语言UML分别对机床处理器、机器人处理器以及缓冲区处理... 为解决机器人制造单元内异构设备信息传递问题,首先,提出了具有自治和协作能力的设备处理器模型;其次,对设备处理器的信息传递机制及模型和通信服务接口进行设计;最后采用统一建模语言UML分别对机床处理器、机器人处理器以及缓冲区处理器进行整体设计,为机器人制造单元异构设备通信提供了新的途径。 展开更多
关键词 WEB SERVICES技术 制造报文规范 设备处理器 机器人制造单元
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考虑有限缓冲区的自动分拣系统出入库调度算法
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作者 罗卓荣 黎展滔 +1 位作者 陈庆新 彭乘风 《计算机集成制造系统》 北大核心 2025年第9期3354-3367,共14页
本文以定制板式家具行业为研究背景,针对带有限入库缓冲区以及包装优先顺序约束的出入库调度问题展开研究。首先,通过对带有限入库缓冲区以及具有包装优先顺序约束的出入库联合调度问题进行分析,构建以板件最大出库完工时间和包装完工... 本文以定制板式家具行业为研究背景,针对带有限入库缓冲区以及包装优先顺序约束的出入库调度问题展开研究。首先,通过对带有限入库缓冲区以及具有包装优先顺序约束的出入库联合调度问题进行分析,构建以板件最大出库完工时间和包装完工时间两者的加权和最小为优化目标的数学模型。其次,基于入库阶段和出库打包阶段的过程分析,提出了一种多阶段的启发式算法S^(*)对问题进行求解。最后,为进一步验证算法求解该问题的有效性,设计了大量对比试验,同时通过对试验结果分析发现S^(*)在不同影响因子的不同水平值下,求解的质量和耗时都优于其他算法。研究成果将为提升定制家具自动分拣系统的出入库分拣效率提供一定的理论支持。 展开更多
关键词 定制家具 出入库调度 自动分拣 启发式算法
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数字孪生驱动的工业园区“产—运—存”联动决策架构、模型与方法 被引量:9
12
作者 周达坚 屈挺 +4 位作者 张凯 郭洪飞 闫勉 李从东 黄国全 《计算机集成制造系统》 EI CSCD 北大核心 2019年第6期1576-1590,共15页
小批量及定制化生产模式下,由资源、流程不确定性引发的复杂动态生产环境对大型多单元生产系统的运行控制精度提出了更高的要求。如何面向随机产生的动态性,对生产单元的执行状态进行精准建模与实时反映,并通过多单元在线联动决策实现... 小批量及定制化生产模式下,由资源、流程不确定性引发的复杂动态生产环境对大型多单元生产系统的运行控制精度提出了更高的要求。如何面向随机产生的动态性,对生产单元的执行状态进行精准建模与实时反映,并通过多单元在线联动决策实现对系统的适应性、迭代式、精细化管控来支持各环节高效协同运作是大型多单元生产物流系统过程控制的关键挑战。以工业园区'产—运—存'三类典型单元的实时联动运作为研究对象,在数字孪生的框架下,提出跨单元的数字孪生联动决策信息架构:通过'物理环境—虚拟模型'的动态精准映射与实时反馈控制,并采用目标级联法对虚拟层中多个具有独立决策且联动运作的'产—运—存'决策单元以全局优化、分布控制的模式进行系统性协调,实现大型系统的在线联动决策。最后以某大型化工生产企业的多单元联动生产过程为例,基于其实际生产数据对所建立的联动决策模型及目标级联法定量联动方法进行仿真和对比分析,结果表明所提方法能够有效实现多单元同步运作,减少生产总成本和订单在库时间。 展开更多
关键词 数字孪生 工业园区 协同决策 联动控制 动态性 化工生产企业
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集成化定制需求下多地总装作业过程敏捷协同管控系统 被引量:6
13
作者 莫超雄 刘建军 +2 位作者 陈庆新 毛宁 胡常伟 《计算机集成制造系统》 EI CSCD 北大核心 2021年第11期3103-3119,共17页
为解决非标产线集成商转型发展所带来的装配作业管控难点,分析了多客户地总装作业过程存在的问题与系统质量属性需求,提出一种跨企业协同多用户、敏捷响应装配现场情况的管控机制,设计开发了多地总装作业管控系统。该系统以基于云计算... 为解决非标产线集成商转型发展所带来的装配作业管控难点,分析了多客户地总装作业过程存在的问题与系统质量属性需求,提出一种跨企业协同多用户、敏捷响应装配现场情况的管控机制,设计开发了多地总装作业管控系统。该系统以基于云计算的三阶管控机制为核心,采用基于领域驱动设计分层方法的微服务架构和SpringCloud技术框架,实现作业过程信息化和精细化计划控制,满足集成商对系统的低成本、可维护性需求。 展开更多
关键词 集成化定制 制造执行系统 装配 微服务 敏捷协同
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随机批量物料搬运的制造系统AGV配置优化 被引量:7
14
作者 张惠煜 陈庆新 毛宁 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2021年第4期245-251,共7页
针对定制型装备制造企业智能车间中物料搬运系统的AGV数量配置问题,以最小化AGV投资成本为目标,建立具有系统产能和订单交货期双重约束的优化模型。由于该优化问题是一个随机非线性的整数规划问题,且约束条件无法用决策变量的封闭形式表... 针对定制型装备制造企业智能车间中物料搬运系统的AGV数量配置问题,以最小化AGV投资成本为目标,建立具有系统产能和订单交货期双重约束的优化模型。由于该优化问题是一个随机非线性的整数规划问题,且约束条件无法用决策变量的封闭形式表示,提出一种基于排队网求解性能指标值的禁忌搜索算法求解该问题。基于马尔可夫理论,提出拓展的状态空间分解法求解具有随机批量搬运特征的排队系统性能指标值。提出一种嵌入排队网模型的优化算法求解AGV数量配置的优化方案。通过算例求解与仿真对比验证所提方法的有效性和精确性,并分析案例确定优化的配置方案。 展开更多
关键词 物料储运系统 自动导航小车(AGV) 排队网络 非线性规划
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工业园区集配中心循环取货路径规划 被引量:2
15
作者 朱伟军 屈挺 +1 位作者 王宗忠 黄国全 《现代制造工程》 CSCD 北大核心 2015年第9期13-19,共7页
对工业园区集配中心(Supply Hub in Industrial Park,SHIP)的运作流程进行简单描述的基础上,结合园区内不同企业实体利益及工业园区供应商物流服务需求,提出一种多车型小批量、高频率、定线、闭环运输并带硬时间窗等多重约束的循环取货... 对工业园区集配中心(Supply Hub in Industrial Park,SHIP)的运作流程进行简单描述的基础上,结合园区内不同企业实体利益及工业园区供应商物流服务需求,提出一种多车型小批量、高频率、定线、闭环运输并带硬时间窗等多重约束的循环取货路径组合优化数学模型。采用最大装载率的车型分配原则,设计用于求解该模型的改进遗传算法。最后,通过算例分析对模型和算法的有效性进行验证并得到了相关管理学启示。 展开更多
关键词 工业园区集配中心 循环取货 路径规划 多车型 改进遗传算法
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两阶齐套性约束的制造系统排队网建模与缓冲区优化 被引量:1
16
作者 张惠煜 陈庆新 +3 位作者 毛宁 李翔 俞爱林 梁祖红 《计算机集成制造系统》 EI CSCD 北大核心 2021年第10期2889-2898,共10页
针对定制型装备制造企业,研究了具有研配工序的制造系统排队网建模和缓冲区容量配置优化问题。建立了两阶齐套性约束的有限缓冲区开排队网模型,基于3种不同假设模型:M/M/1/K、GI/M/1/K和GI/G/1/K,提出拓展的广义扩展法,处理双重同步约... 针对定制型装备制造企业,研究了具有研配工序的制造系统排队网建模和缓冲区容量配置优化问题。建立了两阶齐套性约束的有限缓冲区开排队网模型,基于3种不同假设模型:M/M/1/K、GI/M/1/K和GI/G/1/K,提出拓展的广义扩展法,处理双重同步约束和固定配对约束,以快速求解系统性能指标值。其次,通过算例实验与仿真结果进行对比,验证假设模型的有效性和求解方法的精确性,并分析缓冲区容量对系统性能的影响。最后,由于缓冲区容量配置优化问题是一个非线性整数规划问题,因此提出一种将拓展的广义扩展法嵌入Polyblock算法的优化方法,并通过案例结果验证了方法的有效性。 展开更多
关键词 制造系统 排队网络 缓冲区配置 齐套性约束 定制型装备制造企业
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生产调度与预防性维护集成优化 被引量:4
17
作者 高胜 杨宏兵 倪婧 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2018年第7期169-173,共5页
为了给企业的决策者提供准确的生产调度方案,对生产调度中的生产批量、生产排序与维护方案进行了研究。以单机系统有限产能批量模型为基础,利用SPC控制图对产品质量进行监控,并依据判异准则确定设备是否需要维护,建立以生产成本、库存... 为了给企业的决策者提供准确的生产调度方案,对生产调度中的生产批量、生产排序与维护方案进行了研究。以单机系统有限产能批量模型为基础,利用SPC控制图对产品质量进行监控,并依据判异准则确定设备是否需要维护,建立以生产成本、库存成本、缺货成本、开机成本、换型成本与维护成本的总成本为优化目标的生产调度模型,并设计了差分进化算法对模型进行求解。最后,通过实例仿真测试验证模型的有效性。 展开更多
关键词 加工质量 生产批量 生产排序 预防性维护
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UVW对位平台运动轨迹规划及实验 被引量:2
18
作者 程建 邹大鹏 +2 位作者 杨志军 李伟林 张安邦 《机床与液压》 北大核心 2019年第8期146-150,共5页
为提高触摸屏机械对位平台的贴合精度和效率,对直线电机UVW共平面机械对位平台进行机构运动学分析。运用几何法求解机构位置反解,为平台定位提供理论计算依据;通过MATLAB软件求解机构位置正解,以此为理论依据,仿真求得平台工作空间大小... 为提高触摸屏机械对位平台的贴合精度和效率,对直线电机UVW共平面机械对位平台进行机构运动学分析。运用几何法求解机构位置反解,为平台定位提供理论计算依据;通过MATLAB软件求解机构位置正解,以此为理论依据,仿真求得平台工作空间大小;研究最短轨迹和最小时间轨迹规划算法,并通过实验验证了平台极限轨迹和工作空间与仿真结果一致。以视觉检测平台对不同轨迹规划的速度和时间进行实验验证,证明了该轨迹规划对于提高触摸屏机械对位平台贴合性能的合理性和可行性。 展开更多
关键词 贴合机 UVW平台 轨迹规划 工作空间
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生产调度和模具预防性维护集成优化研究 被引量:1
19
作者 沈露 杨宏兵 高胜 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2018年第1期145-149,共5页
为平衡Flow Shop生产计划和关键资源模具维护活动之间的冲突,集成生产排序和模具维护双变量,同时以提前/拖后惩罚和模具利用率为目标,建立了生产调度和模具预防性维护的集成优化数学模型。提出基于可行解和不可行解的改进双种群差分进... 为平衡Flow Shop生产计划和关键资源模具维护活动之间的冲突,集成生产排序和模具维护双变量,同时以提前/拖后惩罚和模具利用率为目标,建立了生产调度和模具预防性维护的集成优化数学模型。提出基于可行解和不可行解的改进双种群差分进化算法,以及改进的交叉策略,对所建模型进行优化求解。在不同问题规模下,对比改进双种群差分进化算法和NSGA-II算法的实验结果,实验表明改进双种群差分进化算法可有效求解此类问题,在保证解的质量的基础上可大幅度提高运算速度。 展开更多
关键词 流水车间 生产调度 预防性维护 差分进化算法
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车间切割下料与分架集成优化方法
20
作者 严都喜 冷杰武 张浩 《航空制造技术》 2019年第7期43-48,共6页
针对传统制造企业存在的切割下料与分架集成问题,通过分析制造企业架子数量、生产工艺等生产现场约束,提出了一种先求解下料问题,再调用分架算法完成子材落架的启发式算法。采用启发式策略对下料方案的切割顺序优化和单块子材落架的顺... 针对传统制造企业存在的切割下料与分架集成问题,通过分析制造企业架子数量、生产工艺等生产现场约束,提出了一种先求解下料问题,再调用分架算法完成子材落架的启发式算法。采用启发式策略对下料方案的切割顺序优化和单块子材落架的顺序优化,解决了制造车间下料与分架集成问题。通过实例验证了方法的实用性和有效性,满足实际生产约束和生产需求,实现了企业的智能化生产。 展开更多
关键词 集成优化 板构产品 切割下料 分架 启发式算法
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