具有隨機(jī)路徑AGV的制造系統(tǒng)排隊(duì)網(wǎng)建模與性能分析.pdf

1、裝備制造業(yè)是國(guó)家的戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)，為國(guó)民經(jīng)濟(jì)提供技術(shù)裝備。隨著人們需求的定制化和生產(chǎn)技術(shù)的提高，定制型生產(chǎn)成為裝備制造業(yè)的常態(tài)。經(jīng)實(shí)地調(diào)研，很多企業(yè)在定制型生產(chǎn)車間，都會(huì)使用自動(dòng)導(dǎo)航小車AGV(Automated Guided Vehicle)搬運(yùn)車間物料，一方面可以節(jié)省人力成本，另一方面可以提高物流運(yùn)輸效率。由于車間分布較廣，AGV小車在往多個(gè)加工中心運(yùn)輸工件時(shí)，往往有多條行走路線可以選擇。因此，AGV小車的運(yùn)輸路徑具有隨機(jī)性。然而，定制

2、型生產(chǎn)過程本身就存在隨機(jī)不確定性，如訂單隨機(jī)到達(dá)、工件加工工時(shí)不確定等，加之物流運(yùn)輸?shù)腁GV小車路徑隨機(jī)，兩者使得在研究這類具有隨機(jī)路徑AGV的制造系統(tǒng)時(shí)必須采用隨機(jī)過程模型描述系統(tǒng)。那么，建立這類制造系統(tǒng)的性能分析模型，充分考慮物流運(yùn)輸環(huán)節(jié)與生產(chǎn)環(huán)節(jié)之間的關(guān)聯(lián)耦合效應(yīng)，通過定性地分析具有隨機(jī)物流路徑的生產(chǎn)系統(tǒng)性能，合理配置制造系統(tǒng)的設(shè)備資源、緩存區(qū)資源和物流運(yùn)輸環(huán)節(jié)的AGV小車，從而提高系統(tǒng)的生產(chǎn)效率，減少生產(chǎn)成本。
　　首先，

3、考慮需要建立隨機(jī)路徑AGV制造系統(tǒng)的隨機(jī)模型，因此采用排隊(duì)網(wǎng)理論的隨機(jī)系統(tǒng)數(shù)學(xué)建模分析方法，建立隨機(jī)路徑AGV制造系統(tǒng)的有限緩存開排隊(duì)網(wǎng)性能分析模型，并進(jìn)行模型節(jié)點(diǎn)劃分。
　　其次，基于隨機(jī)過程的理論，對(duì)模型應(yīng)用狀態(tài)空間分解法的適用性進(jìn)行了馬爾科夫性證明。根據(jù)狀態(tài)空間分解法近似求解排隊(duì)網(wǎng)模型的方法，建立各節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的狀態(tài)空間模型與狀態(tài)轉(zhuǎn)移平衡方程，并給出了系統(tǒng)性能指標(biāo)值的計(jì)算方法。基于MATLAB軟件平臺(tái)，利用Gauss-Seide

4、l迭代法求解平衡方程組，得到系統(tǒng)各狀態(tài)的穩(wěn)態(tài)概率，據(jù)此計(jì)算出系統(tǒng)的性能指標(biāo)值。
　　接著，為了驗(yàn)證狀態(tài)空間分解法近似求解排隊(duì)網(wǎng)模型的有效性，建立了排隊(duì)網(wǎng)模型對(duì)應(yīng)的仿真模型，利用仿真方法模擬實(shí)際生產(chǎn)過程，統(tǒng)計(jì)出系統(tǒng)的性能指標(biāo)值，以此作為驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)。通過設(shè)計(jì)一系列實(shí)驗(yàn)算例，對(duì)比兩種模型所得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，分析狀態(tài)空間分解法求解結(jié)果的誤差范圍，驗(yàn)證其有效性。同時(shí)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了簡(jiǎn)要的性能分析。
　　最后，利用本文建立的排隊(duì)網(wǎng)