汽車模具企業(yè)制造執(zhí)行系統(tǒng)研究.pdf

1、汽車模具行業(yè)是汽車制造業(yè)的重要組成部分,汽車模具制造水平在一定程度上代表一個(gè)國(guó)家汽車制造業(yè)的水平。近十幾年來(lái),在企業(yè)信息化的帶動(dòng)下,我國(guó)汽車模具生產(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,主要體現(xiàn)在車間生產(chǎn)組織管理方面:如計(jì)劃調(diào)度仍然憑經(jīng)驗(yàn),車間信息傳遞仍然是手工作業(yè)(任務(wù)派發(fā)使用派工單等)等。制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)的出現(xiàn)為我國(guó)汽車模具企業(yè)提高車間生產(chǎn)組織管理水平提供重大的機(jī)遇。但由于汽車模具動(dòng)態(tài)多變的生產(chǎn)特點(diǎn),使得MES

2、在汽車模具企業(yè)的應(yīng)用也存在不少困難。因此,本文圍繞構(gòu)建面向汽車模具企業(yè)的制造執(zhí)行系統(tǒng),對(duì)MES相關(guān)的問題展開研究。
　　 由于汽車模具制造業(yè)生產(chǎn)環(huán)境復(fù)雜,具有動(dòng)態(tài)多變的生產(chǎn)特點(diǎn),因此應(yīng)用于汽車模具企業(yè)的MES需要具有敏捷性和可重構(gòu)性。要構(gòu)建具有敏捷性和可重構(gòu)性的系統(tǒng),就需要對(duì)系統(tǒng)的控制結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究。本文分析了目前普遍使用的幾種系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn),在發(fā)現(xiàn)敏捷制造系統(tǒng)分形特征的基礎(chǔ)上,提出了用以構(gòu)建MES的分形控制結(jié)構(gòu)。該控制結(jié)構(gòu)

3、是遞階控制結(jié)構(gòu)和分布式控制結(jié)構(gòu)的適當(dāng)妥協(xié),既具有分布式控制結(jié)構(gòu)的自治性及易于重構(gòu)性,又可以像遞階控制結(jié)構(gòu)一樣對(duì)系統(tǒng)內(nèi)個(gè)體間的行為和目標(biāo)進(jìn)行協(xié)調(diào)控制以實(shí)現(xiàn)全局優(yōu)化。為實(shí)現(xiàn)分形控制結(jié)構(gòu),提出了分形控制單元,并采用多Agent技術(shù)對(duì)分形控制單元的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行了描述。對(duì)分形控制單元的功能進(jìn)行了研究,并通過實(shí)例實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的可重構(gòu)。
　　 動(dòng)態(tài)調(diào)度功能是汽車模具企業(yè)MES的核心功能。為了適應(yīng)汽車模具企業(yè)動(dòng)態(tài)多變的生產(chǎn)特點(diǎn),MES的調(diào)度必須能

4、夠?qū)囬g生產(chǎn)過程中發(fā)生的各種實(shí)時(shí)事件做出快速的反應(yīng)。汽車模具企業(yè)車間生產(chǎn)調(diào)度是典型的單件車間調(diào)度問題(Job Shop Scheduling,JSS),是典型的NP難問題。為了能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)快速的動(dòng)態(tài)調(diào)度,則需要將問題規(guī)模縮小,因此采用滾動(dòng)調(diào)度方法。在影響調(diào)度的諸因素中,模具的優(yōu)先級(jí)、到期時(shí)間以及資源等約束占據(jù)了十分重要的位置,在進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)度時(shí),需要綜合考慮這些約束。本文首先采用數(shù)學(xué)規(guī)劃法對(duì)在滾動(dòng)調(diào)度策略下JSS問題進(jìn)行了描述；然后對(duì)滾動(dòng)

5、調(diào)度的基本問題--滾動(dòng)調(diào)度窗口的確定進(jìn)行了研究。首先通過資源約束來(lái)確認(rèn)滾動(dòng)調(diào)度窗口內(nèi)應(yīng)被選入工件的數(shù)量,然后通過采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)工件優(yōu)先級(jí)和工件到期時(shí)間兩個(gè)約束進(jìn)行處理,提出了基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的滾動(dòng)調(diào)度窗口工件選入算法。其次,根據(jù)汽車模具企業(yè)生產(chǎn)的動(dòng)態(tài)多變特點(diǎn)提出了混合滾動(dòng)調(diào)度策略,提出了滾動(dòng)調(diào)度啟動(dòng)的條件。最后提出了滾動(dòng)調(diào)度算法流程。
　　 由于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自身存在著弱點(diǎn),即神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)樣本集有較大的依賴性,如果樣本集不好會(huì)導(dǎo)致神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)

6、算慢甚至停滯,因此基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的多約束滾動(dòng)調(diào)度窗口工件選入算法也存在這個(gè)弱點(diǎn)。為了克服上述弱點(diǎn),本文采用粗集理論對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的樣本集進(jìn)行了優(yōu)化,并基于優(yōu)化后的決策表提出調(diào)度決策規(guī)則。依此規(guī)則,構(gòu)建了五層粗神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),從而提出了基于粗神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的滾動(dòng)調(diào)度窗口工件選入算法。對(duì)于上述算法中,針對(duì)從優(yōu)化后決策表中所提取的調(diào)度決策規(guī)則中存在著規(guī)則沖突,提出了基于粗集的解決方案,計(jì)算了工件到期時(shí)間和工件優(yōu)先級(jí)相對(duì)于工件是否選入滾動(dòng)調(diào)度窗口的權(quán)重。以權(quán)重作