面向模具的制造執(zhí)行系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、模具工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要組成部分，模具制造業(yè)的發(fā)展水平在一定程度上代表國(guó)家制造業(yè)的水平。近十幾年來我國(guó)模具生產(chǎn)水平取得了巨大的進(jìn)步，但與發(fā)達(dá)國(guó)家相比還存在較大差距。除制造技術(shù)方面的差距外，模具生產(chǎn)過程的復(fù)雜多變?cè)斐晒芾砩系睦щy也使我國(guó)模具企業(yè)在車間管理方面與先進(jìn)國(guó)家存在較大差距。制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）的發(fā)展為提高我國(guó)模具企業(yè)車間管理水平提供了系統(tǒng)的解決方案，但現(xiàn)有MES在模具企業(yè)的應(yīng)用還非常有限，其原因一方面是因?yàn)槲覈?guó)對(duì)MES的研究和應(yīng)

2、用還不成熟，另一方面是由模具制造業(yè)的特點(diǎn)所造成的。為此，本文基于面向模具企業(yè)的制造執(zhí)行系統(tǒng)模型，并圍繞與模具M(jìn)ES相關(guān)的問題展開研究。
　　研究了模具制造業(yè)特點(diǎn)，建立模具M(jìn)ES功能模型，針對(duì)模具企業(yè)主要依靠技術(shù)人員的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)的問題，集成了模具工藝設(shè)計(jì)功能。建立了基于多Agent的模具M(jìn)ES體系結(jié)構(gòu)，將模具M(jìn)ES分為車間層、虛擬制造單元層和設(shè)備層，并以項(xiàng)目管理的形式組織虛擬制造單元，既提高系統(tǒng)的柔性、適應(yīng)性和敏捷性等要求，又

3、符合模具生產(chǎn)組織結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)。
　　工序級(jí)詳細(xì)制造調(diào)度是MES的核心模塊，工藝設(shè)計(jì)是制造調(diào)度的基礎(chǔ)和前提。模具制造過程中廣泛存在的工藝相關(guān)性問題為模具零件工藝設(shè)計(jì)提出了新的要求。定義了形狀特征工藝相關(guān)性的概念，針對(duì)模具零件間工藝相關(guān)性問題，分析了模具制造過程中常見的特征相關(guān)性特點(diǎn)，并提出了具有組合工序的模具零件工藝設(shè)計(jì)模型。研究了具有組合工序的模具零件的工藝設(shè)計(jì)算法，將工藝設(shè)計(jì)過程分為兩個(gè)步驟，首先利用模糊工藝推理實(shí)現(xiàn)單個(gè)形狀特征

4、的工藝設(shè)計(jì)，然后利用基于典型工藝路線的模具零件工藝設(shè)計(jì)遺傳算法對(duì)模具零件的工藝路線進(jìn)行排序，排序過程中同時(shí)考慮組合工序，最終得到整個(gè)零件的工藝方案和零件間的工藝約束關(guān)系。
　　模具M(jìn)ES必須能夠處理具有工件間工藝約束的模具零件的生產(chǎn)調(diào)度問題。對(duì)考慮工藝相關(guān)性的制造調(diào)度問題進(jìn)行了描述，指出該調(diào)度問題是具有柔性工藝路線和復(fù)雜工藝約束的Job-Shop問題。重點(diǎn)研究其調(diào)度算法，提出了蟻群算法與啟發(fā)式算法相結(jié)合的、考慮工藝相關(guān)性的模具制造

5、調(diào)度算法，算法首先利用蟻群尋優(yōu)確定零件各工序的加工機(jī)床，然后利用啟發(fā)式算法確定各機(jī)床零件加工順序，同時(shí)滿足各種約束條件并優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)。對(duì)蟻群算法的相關(guān)參數(shù)和啟發(fā)式算法的優(yōu)先規(guī)則組合進(jìn)行了研究，實(shí)驗(yàn)表明，算法能夠處理模具零件間的工藝相關(guān)性約束。對(duì)算法各參數(shù)的影響進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，并通過與其它算法的性能對(duì)比說明了算法的優(yōu)化性能。
　　分析了模具制造中的各種擾動(dòng)因素，為了實(shí)現(xiàn)模具制造動(dòng)態(tài)調(diào)度的實(shí)時(shí)性，結(jié)合蟻群-啟發(fā)式算法特點(diǎn)，提出了局部更