可重构制造系统

摘要： 针对数字孪生在可重构制造系统(RMS)的应用问题,提出面向RMS的数字孪生与制造仿真一体化平台(DTMSIP)架构. DTMSIP架构充分适配RMS动态重构特性,可以在RMS构型设计中实现仿真分析.对面向RMS的数字孪生映射进行建模,通过引入孪生实体(TE),实现RMS车间的多源异构数据集成,并分别建立机床与构型的数字孪生映射.建立数字孪生方法在RMS重构中的应用流程,通过信息物理融合迭代与构型仿真优化迭代,DTMSIP可以服务于RMS的系统重构.为了验证所提出方法的可行性,使用虚幻引擎四(UE4)为一套实际的模块化RMS构建数字孪生平台,并将当前构型以及4种规划构型作为仿真输入.通过分析重构成本、生产周期与系统平衡率3项指标,实现对构型的量化综合分析,实现了重构设计流程加速.

摘要： 为了解决个性化定制与大规模生产的矛盾,应用CPS技术和模块化制造单元,建立了完整的可重构制造系统,实现大规模个性化定制产品生产流程的高效协同。在研究了面向大规模个性化定制可重构系统特性的基础上,构建了基于CPS的可重构制造系统架构,研究了可重构系统的关键核心技术。建立的系统可以将生产制造的复杂行为转换为实际数据信息,通过重构分析、智能决策和动态优化调整模块化制造单元,使整个生产环节的制造资源处于有序可控状态。通过在互联工厂展开应用落地验证,结果表明了该系统的可行性和有效性。

摘要： 模块化的可重构机床使可重构制造系统具备高效生产零件族的能力,对可重构制造系统的可重构能力和响应能力有着显著影响.为设计一个低成本、高可重构能力的可重构制造系统,提出了一种基于布谷鸟搜索算法的可重构机床多目标优选方法.首先,通过加工方向建立加工工序与可重构机床的映射关系.其次,考虑到制造系统生产零件族中不同零件时需进行重构,对可重构机床进行标识以清晰地表述可重构制造系统重构过程中可重构机床的变化.再次,从设备级和系统级两个层级分别量化了重构过程中的重构成本和重构指数,并基于此提出了两个目标函数:最小化可重构制造系统设计总成本和最大化总重构指数.最后,通过工程实例来验证该方法的有效性和高效性.案例结果表明:得到的设计成本最低的方案值为316.7,最佳的重构指数方案的值为27.4.此外,与解决此类问题常用的多目标优化算法NSGA-Ⅱ比较,多目标布谷鸟搜索(MOCS)算法能快速收敛并在200次迭代后取得全局的Pareto最优解,证明了提出的方法能够高效地筛选出更经济、更高重构指数的可重构机床选择方案.所提出的多目标优选方法可为后续的相关研究和生产实践提供指导.

摘要： [目的/意义]基于人–信息–物理系统(HCPS)的智能制造方法研究是推动以智能制造为核心的先进制造业发展和变革的重要基础理论.因此,围绕基于HCPS的智能制造可重构性开展回顾性综述分析,为丰富基于HCPS的智能制造方法体系具有重要的理论意义.[设计/方法]在系统性剖析相关基础理论和研究现状的基础上,明确指出了基于HCPS的智能制造可重构性发展趋势和研究展望.[结论/发现]围绕机床可重构性、生产线可重构性和智能车间可重构性,当前已积累了较为丰富的研究成果,但是对于智能工厂可重构性的研究尚处于起步阶段.基于上述发现,深入分析并提出了智能制造可重构方法体系、基于HCPS的智能工厂可重构性和面向工业互联网的智能制造可重构性的相关研究展望,推动了智能制造可重构性的理论研究及其在未来智能工厂中的应用发展.

摘要： 针对可重构混合流水线具有并行设备的特点,使用设施规划与生产调度综合迭代的方法,解决实际运行中由于设备性能不一而导致的物流偏差对布局产生影响的问题.首先,在对可重构混流生产线进行分析的基础上,改进了传统规划流程,提出了设施规划与生产调度并行解决的初步方案.然后对多行设施布局和混流生产线分别建模,利用路径系数对物料流向进行优化.接着,模块化构建并行算法,通过物流距离与物流量数据的相互传递和设置停止判断实现相互迭代与循环终止.最后,通过实例,验证了该算法能够在并行设备性能不一的情况下,有效解决混流生产线设施布局的优化问题.

摘要： 为实现国家仪器专项中相移干涉仪的工程化及产业化,结合可重构制造系统设计的思想,研究了不同口径及不同测量需求的系列干涉主机的光学系统共性问题,提出了相移干涉仪内部光路模块化设计的理念.以平面度计量用干涉仪为例阐述了模块化后的设计与制造的快速响应过程.结果表明:以立方棱镜为耦合中心的各个模块,均具有规范的接口以保证模块间的良好衔接;有多种可更换光学模组以保证新型干涉仪的客户订制快速响应.%Focusing on the demand of engineering and industrialization in the national special instruments,in combination with the idea of reconfigurable manufacturing system,the common problems of the optical systems with different aperture and measurement demand are studied and the idea of modular design is proposed in the phase shifting interferometry.The process of modular design and rapid response are described with the example of flatness mearsument interferomter.The results show that normative interfaces are designed in order to ensure the cohesion of each module centered on the cubic prism.A variety of replaceable optical modules is available to ensure the fast response of the new type of interferometer.

摘要： 针对如何构建反映可重构制造系统本质特性的评估指标定量模型,以及某一重构方案相对其他方案优势和劣势都绝对明显情况下如何实现多方案优选的问题,提出一种基于RMS关键特征偏好排序的重构方案评估方法.在综合考虑可重构机床组件调整、制造单元调整基础上,建立衡量RMS可缩放性、可转换性、可诊断性、模块化、可集成性和定制化等特征的量化模型,以此为基础形成重构方案的评估指标,并采用层次分析法分配评估指标权重.评估过程中,先从局部采用部分偏好排序评估方法分别对方案的优势和劣势进行评估,然后从整体上通过完全偏好排序评估方法对重构方案的净优势进行评估,最终得出重构方案的综合评估结果.并以某研究所RMS车间为例,阐述了该方法的实施过程并验证其有效性和实用性.

摘要： 可重构制造系统需要根据生产任务的变化进行自身重构,为系统客观地评价重构方案,建立了可重构制造系统重构方案的综合评价模型.首先,对可重构制造系统的实际情况进行研究,提出一种重构方案的评价指标体系,考虑到决策者的主观性,利用层次分析法确定各指标的权重系数,再利用灰色关联分析法对各个重构方案进行定量评判,确定各个重构方案与理想方案的接近程度,并对其进行优劣排序,为决策者选取最优方案提供科学、有效的方法.以某企业的重构生产线为实例,验证了该方法的有效性和可行性.

摘要： 生产能力缩放性是可重构制造系统(RMS)的一个重要特性,本文对生产能力扩展过程中工艺的重构进行了研究,给出了一套系统的工艺重构方法——在现有的制造资源(加工设备、刀具、夹具等)基础上,根据各工位不同的装夹方式,对机加工操作进行预处理(聚类与分类);并联新设备至原先的工位处,并以各工位间机加工操作的转移来实现工艺的重构.针对问题特性,建立了工艺平衡的数学模型,并提出了一种结合遗传算法与自动机机制的混合算法来进行求解.最后通过实例进行验证。

摘要： 针对可重构制造系统(Reconfigurable Manufacturing System,RMS)需要兼顾柔性和效率问题,提出考虑机床闲置和工件绕路因素的RMS工件族构建方法,使工件按族投产并以流水线的效率进行传送.该方法首先提取不同工件工艺路1线之间的最长公共子序列,然后以最长公共子序列为基础,考虑机床闲置和工件绕路因素将非最长公共子序列的工序合并到最长公共子序列中,形成最短的混合序列,基于最长公共子序列与最短序列之比的相似性构建工件族.最后,通过将该方法与已有方法的对比分析,验证了该方法的效率、准确性和实用性.

摘要： 可重构制造系统(RMS)的宗旨是提高企业对市场需求剧烈变化的敏捷反应能力，为有效提高RMS的可重构能力，合理的设备布局设计至关重要。本文首先通过介绍设备布局问题的概念及发展，总结了RMS设备布局与传统问题的区别及研究RMS设备布局的重点和难点。其次综述了RMS设备布局规划技术在布局形式、流程、求解算法等方面的发展。最后探讨了目前研究遗留的一些问题，为今后RMS设备布局设计提供参考。

摘要： 可重构制造系统在不同生产周期内采用不同构形以精确地提供所需要的功能和产能。针对同一零件族内多品种中高产量需求情形，提出了以最小化固定成本和运行成本为目标的流水线构形优化方法。流水线构形优化包括工作站数量的确定，工作站内设备类型和数量的选择和工位操作的分配。给定各产品的工序序列和各工序的可选设备，将寻求满足功能和产能约束，空间约束和投资限制的前K优构形的问题分为两个阶段：首先由动态规划算法获得多个工序序列的最短公共超序列;然后通过求解增广有向图中的约束K最短路径问题获得K优解。最后通过案例研究验证了优化方法的有效性。

摘要： 本文将可重构制造系统(RMS)的构建要素分为重构对象、重构原因、重构方法和重构结果,并阐述各要素之间的关系.分析现有制造系统的特点,揭示适合作为RMS重构对象的制造系统类型,提出用虚拟制造单元(VMC)构建RMS的观点.将RMS的生成概括为重构对象生成、系统级工艺计划、构形生成及构形评估,阐述系统级工艺计划的原理和实现步骤,并给出6个RMS重构方案.

摘要： 本文通过对柔性制造系统的介绍,引入了一种新的制造模式——可重构制造系统,并给出了可重构制造系统研究内容及现状,在此基础上将两种制造系统进行了对比分析.提出了加工柔性是这两种系统的共有特性,但可重构制造系统还具有有限柔性、经济性、全局优化性和系统逐步进化性等特点,能够更好地应对当前经济全球化、企业间竞争激烈的要求,是一种很有前途的新制造模式.

摘要： 随着市场需求的变化,制造企业的生产逐渐体现出多品种、小批量面向订单制造(make-to-order)的生产方式.生产过程存在可重入生产(Re-entrant lines).本文研究了单一阶段并行可重构设备可重入调度,它是一个阶段、多个可重构设备并行生产方式下,每个时刻可重构设备之间的设备状态都不相同,产品在其上进行可重入制造.参照混合粒子群算法求解,应用Extendsim仿真对具体实例求解结果显示:并行可重构机器在可重入生产方式下,并行单机完成全部工步形成要比流水线生产方式所用时间短,设备调整次数少,利用率更高,对于实际生产过程具有一定指导价值.

摘要： 随着市场需求的变化,制造企业的生产逐渐体现出多品种、小批量面向订单制造(make-to-order)的生产方式.生产过程存在可重入生产(Re-entrant lines).本文研究了单一阶段并行可重构设备可重入调度,它是一个阶段、多个可重构设备并行生产方式下,每个时刻可重构设备之间的设备状态都不相同,产品在其上进行可重入制造.参照混合粒子群算法求解,应用Extendsim仿真对具体实例求解结果显示:并行可重构机器在可重入生产方式下,并行单机完成全部工步形成要比流水线生产方式所用时间短,设备调整次数少,利用率更高,对于实际生产过程具有一定指导价值.

摘要： 随着市场需求的变化,制造企业的生产逐渐体现出多品种、小批量面向订单制造(make-to-order)的生产方式.生产过程存在可重入生产(Re-entrant lines).本文研究了单一阶段并行可重构设备可重入调度,它是一个阶段、多个可重构设备并行生产方式下,每个时刻可重构设备之间的设备状态都不相同,产品在其上进行可重入制造.参照混合粒子群算法求解,应用Extendsim仿真对具体实例求解结果显示:并行可重构机器在可重入生产方式下,并行单机完成全部工步形成要比流水线生产方式所用时间短,设备调整次数少,利用率更高,对于实际生产过程具有一定指导价值.

摘要： 随着市场需求的变化,制造企业的生产逐渐体现出多品种、小批量面向订单制造(make-to-order)的生产方式.生产过程存在可重入生产(Re-entrant lines).本文研究了单一阶段并行可重构设备可重入调度,它是一个阶段、多个可重构设备并行生产方式下,每个时刻可重构设备之间的设备状态都不相同,产品在其上进行可重入制造.参照混合粒子群算法求解,应用Extendsim仿真对具体实例求解结果显示:并行可重构机器在可重入生产方式下,并行单机完成全部工步形成要比流水线生产方式所用时间短,设备调整次数少,利用率更高,对于实际生产过程具有一定指导价值.

摘要： 一种面向动态重构制造系统的系统层维护调度方法，利用串、并联子系统内设备停机造成的维护机会，采用构形驱动的动态重构维护时间窗方法，动态循环地实施系统层维护作业合并/分离优化调度，实现广义制造系统维护建模决策的经济性、高效性和可行性。本发明生成的维护策略，重点分析了可重构制造模式中快速响应市场变化、移动更换添加设备、动态重构系统结构的生产特征。全面考虑了决策规划实时性、系统重构动态性、维护调度敏捷性等系统性问题，实现可重构制造健康管理的快速决策响应和成本的显著降低。

摘要： 一种面向动态重构制造系统的系统层维护调度方法，利用串、并联子系统内设备停机造成的维护机会，采用构形驱动的动态重构维护时间窗方法，动态循环地实施系统层维护作业合并/分离优化调度，实现广义制造系统维护建模决策的经济性、高效性和可行性。本发明生成的维护策略，重点分析了可重构制造模式中快速响应市场变化、移动更换添加设备、动态重构系统结构的生产特征。全面考虑了决策规划实时性、系统重构动态性、维护调度敏捷性等系统性问题，实现可重构制造健康管理的快速决策响应和成本的显著降低。

摘要： 本发明公开了一种可重构制造系统部分重构方法，包括如下步骤：针对工件族的每种工件构建可重构制造系统RMS；针对工件i，将工件i的工艺路线分为Pi1部分和Pi2部分；计算工件i的收益Bi；计算当Bi＝0时，对应的Oisp的值其中将工件i的工艺路线分成Pi1部分和Pi2部分，即为工件i的重构点；则工件1～n的重构点分别为计算D‑RMS的总体收益在B>0的情况下，从中选择一个重构点作为D‑RMS的重构点O1sp；利用O1sp，将工件i的工艺路线分成P’i1部分，P’i2部分；利用工件族内所有工件的P’i1部分构建D‑RMS的第一子系统；利用工件族内所有工件的P’i2部分构建D‑RMS的第二子系统，两子系统之间增加半成品的存储仓库从而构建延迟制造系统D‑RMS；利用D‑RMS对工件族中工件进行制造。

摘要： 本发明公开了一种可重构制造系统重构时机的确定方法。使用本发明能够根据订单的变化，快速、合理地确定RMS的重构点，迅速重构出能够满足市场需求的加工功能和加工能力，保持RMS的低成本、快响应特性。本发明首先利用信息熵对RMS系统动态复杂度进行分析，将RMS动态复杂度E

摘要： 本发明提供一种可重构制造系统重构尺度选择的方法及装置，其中，装置包括：获取可重构制造系统的生产性能信号的第一获取模块；对所述信号做傅里叶变换得到对应的频谱F

摘要： 本发明公开了一种可重构制造系统部分重构方法，包括如下步骤：针对工件族的每种工件构建可重构制造系统RMS；针对工件i，将工件i的工艺路线分为P

摘要： 本发明公开了一种可重构制造系统重构时机的确定方法。使用本发明能够根据订单的变化，快速、合理地确定RMS的重构点，迅速重构出能够满足市场需求的加工功能和加工能力，保持RMS的低成本、快响应特性。本发明首先利用信息熵对RMS系统动态复杂度进行分析，将RMS动态复杂度E

摘要： 本发明提供一种可重构制造系统重构尺度选择的方法及装置，其中，装置包括：获取可重构制造系统的生产性能信号的第一获取模块；对所述信号做傅里叶变换得到对应的频谱F

摘要： 本发明公开一种可重构制造系统的构形方法及系统。该方法通过获取客户的订单需求；将订单需求转化为可重构制造系统的功能需求；再分解为复杂度低的分功能需求；然后利用生命系统理论的图符建立各个分功能需求的功能模型，每个分功能需求的功能模型的图符之间通过分功能需求的物质能量、信息流实现联结；对可重构制造系统的各尺度之间进行逻辑关系分析，得到逻辑分析结果；根据逻辑分析结果，将各尺度对应的功能模型进行集成，得到所述可重构制造系统的构形设计模型。采用本发明的方法与系统，理清了可重构制造系统构形设计过程中的逻辑关系，设计过程层次关系明了，提高可重构制造系统的响应能力和设计效率，增强了构形设计模型的可重用性。

摘要： 本公开提供一种可重构制造系统布局方法，该方法包括：获取所要执行的制造工艺，根据所述制造工艺确定所需要的各制造设备的放置尺寸；根据各所述制造设备的所述放置尺寸确定所述制造设备的放置回路；根据所述放置回路确定所述放置回路的进料点和出料点；根据所述进料点及所述出料点确定物料运输设备在所述放置回路内的运输路径；通过狮群算法对所述放置回路及所述运输路径进行处理得到各所述制造设备的摆放顺序，完成可重构制造系统布局。该方法能够降低生产制造过程中的物料搬运成本，使制造设备布局紧凑进而节省制造系统的占地空间，极大地利用原有的制造资源，又能使制造系统能快速响应制造需求的变化，进一步提高了制造系统的加工效率。