柔性制造系统工件流和刀具流动态调度的研究

摘要

本文从FMS建模入手，针对工件流和刀具流目前研究状况，从二者的相互作用相互制约的辩证统一关系出发，进行了以下三个方面的工作：　　1.FMS调度研究是在仿真模型的指导下进行的，模型性能的好坏直接影响到对系统的分析。本文利用面向对象技术和Petri网理论，为一类典型的FMS建立了OOP-Petri网模型。　　2.工件流调度研究　　1)对基于虚拟工序队列技术的启发式调度方法进行分析，改进了调度原理。建立了阻塞调度模块，提出了故障分级处理方法，建立了机床故障调度模块，并进行了仿真实验。　　2)在传统的启发式调度方法中充分考察了刀具流的影响，提出了一种新的系统决策点确定方法，给出了各种系统状态下的系统决策点的计算式，实现了更适合现代FMS实际情况的工件流启发式调度。　　3)在考虑刀具流影响的工件流调度中具体分析了机床选工件规则，提出了刀具外借量最少规则。　　3.刀具流调度研究　　1)提出了刀具预准备方法，确定刀具流始终为待加工工序准备刀具。该方法使得刀具流准备刀具的过程和机床当前工件加工过程充分重叠，较好地减少了机床的等刀时间，提高了机床效率。　　2)提出了刀具库分区，申请等待线以及刀具申请分配图(TAAG)等重要概念，定义了刀具流死锁和死锁图，并把刀具流死锁和死锁图联系起来，揭示了刀具流的死锁本质。　　3)深入分析了刀具流的死锁性质，针对多工序连续加工的实际情况提出并论证了三条重要的死锁性质定理，进一步发展了刀具流相关理论。　　4)设计了两种实用的死锁检测算法和一种刀具分派算法，在工件流和刀具流的综合调度中，一方面利用本文给出的死锁检测算法对机床选工件模块进行死锁控制，另一方面采用刀具分派算法计算可行的刀具分配方案，实现了刀具流的死锁回避功能。

目录

文摘

英文文摘

哈尔滨工程大学学位论文原独性声明

第1章绪论

1.1柔性制造系统概述

1.1.1 FMS的一般定义

1.1.2 FMS的发展概况

1.2柔性制造系统中的调度

1.2.1 FMS中的机床配置

1.2.2 FMS调度综述

1.3柔性制造系统仿真与建模

1.3.1计算机仿真在FMS研究中的作用

1.3.2 FMS建模

1.4本论文的工作

第2章系统方案设计

2.1 FMS决策系统递阶结构

2.2 FMS的系统布局

2.3 FMS的性能指标

2.4系统软件设计

2.5本章小结

第3章仿真模型的建立

3.1Petri网模型

3.1.1 Petri网基础[124]

3.1.2 Petri网系统

3.2机械制造系统的面向对象的Petri网模型

3.2.1面向对象的概念

3.2.2机械制造系统的面向对象建模

3.2.3本文建立的FMS的OOP-Petri网模型

3.2.4 FMS仿真模型分析

3.2.5 FMS的对象化处理

3.3本章小结

第4章工件流调度

4.1 FMS工件流动态调度的内容

4.2 FMS工件流调度运行假设

4.3虚拟工序与虚拟工序队列

4.4基于虚拟工序队列的动态调度算法

4.5基于虚拟工序队列的动态调度算法中的几个关键问题

4.5.1系统决策点的确定

4.5.2 t、t1、t2值的轮置

4.5.3调度规则的选取

4.5.4阻塞调度

4.5.5故障调度

4.6本章小结

第5章刀具流调度

5.1刀具预准备方法与刀具流调度模型

5.1.1刀具预准备方法

5.1.2刀具提供问题的数学模型

5.1.3刀具分派问题的数学模型

5.1.4刀具流调度模型

5.2刀具流死锁分析

5.2.1刀具流运行假设

5.2.2相关术语及其定义

5.2.3刀具流死锁的定义与机理

5.2.4刀具流死锁性质分析

5.2.5死锁检测算法

5.2.6刀具分派算法

5.3本章小结

第6章仿真算法

6.1一般仿真算法原理

6.2 FMS仿真算法原理

6.3 FMS仿真算法的实现

6.4本章小结

第7章软件实现与运行仿真

7.1软件实现

7.2仿真运行与结果分析

7.2.1工件流调度仿真

7.2.2刀具流调度仿真

7.3本章小结

结论

参考文献

攻读博士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢