可重构制造系统的可靠性建模与预测研究

摘要

随着全球经济的快速发展，市场的竞争日趋激烈，制造业企业为了在激烈的市场竞争中脱颖而出，必须提高其制造系统的适应能力，响应客户个性化生产及市场快速变化等生产环境需求。可重构制造系统正是在这一背景中提出来的，可重构制造系统在低成本、短周期的前提下，通过自身的应变能力满足客户的个性化需求。
　　可重构制造系统是一个复杂、多变的系统，采用传统的故障树建模对其进行可靠性分析是非常复杂的。而Petri网具有形式化的语义定义、直观的图形表达、严格的数学基础以及基于状态的描述等优点。因而,可被用来对可重构制造系统的可靠性进行建模和预测分析。
　　本文在研究系统可靠性建模与预测分析的基础上，结合了国内外研究现状，针对目前可靠性的建模技术、预测和评估方法作出了较为全面的介绍和分析，将可靠性建模与分析研究的理论应用到可重构制造系统的可靠性预测与评估中来。文中首先对可重构制造系统的可靠性指标体系和可靠性模型进行了分析与总结，确定了可靠性的指标体系。然后根据Petri网的图形化等优点对典型系统进行了相关可靠性分析与应用，指出了Petri在可靠性分析过程中的不足。
　　将模糊理论与随机Petri网相结合，建立了一种基于模糊随机Petri网的可重构制造系统可靠性建模和分析方法。采用随机 Petri网对可重构制造系统建立了可靠性模型，通过模糊数来表示与变迁关联的引发率参数，较好地避免环境、人为等因素对测量数据的不精确性，弥补了基于随机Petri网的可重构制造系统可靠性建模和分析方法难以体现时间参数不精确性的缺陷。利用马尔科夫链得到可重构制造系统的稳态状态转移函数，分别求得可重构制造系统在重构后的可靠性，比较出了每一种重构方案的可靠性高低，实现了对可重构制造系统的可靠性预测。
　　在模糊综合评价的基础上引入层次分析法，提出了一种基于模糊理论和层次分析法的可重构制造系统可靠性综合评价方法。采用层次分析法建立了可靠性评价层次模型，确定了各个指标参数的权重，更合理地构建了系统的可靠性指标层次。通过模糊理论，建立了模糊评价模型，用评分值来计算总体分数，评估了整个方案的的等级。该方法更易于对系统中包含的不确定性信息进行有效处理，具有更为广泛的实际应用范围。

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第1章 绪论

1.1研究背景及意义

1.2国内外的研究现状

1.3研究内容及安排

第2章 可重构制造系统可靠性指标体系及可靠性模型

2.1可重构制造系统可靠性的基本概念

2.2可重构制造系统可靠性基本度量指标体系

2.3常用系统可靠性模型及其可靠性预测

2.4 本章小结

第3章 Petri网基本概念及其对系统的可靠性建模分析

3.1 Petri网及其在可靠性分析中的应用

3.2 随机Petri网及其在可靠性分析中的应用

3.3马尔科夫链分析法

3.4实例分析

3.5本章小结

第4章 可重构制造系统可靠性建模与预测分析

4.1引言

4.2模糊集理论基本概念

4.3 基于模糊随机Petri网的RMS可靠性建模与预测分析

4.4实例分析

4.5本章小结

第5章 可重构制造系统的可靠性综合评价

5.1可靠性综合评价的方法

5.2可靠性指标的选择5.2.可靠性参数选择的依据与原则

5.3可靠性综合评价方法研究

5.4实例分析

5.5本章小结

第6章 总结与展望

参考文献

攻读硕士学位期间所发表的学术论文及科研成果

致谢