可重组制造系统的组态模型及其实现技术研究

摘要

可重组制造系统(ReconfigurableManufacturingSystem，RMS)是一种能够快速响应市场需求变化，通过调整制造系统的组态(Configuration)，形成适宜的生产能力和功能的新型制造模式，被称为影响未来制造业的十大关键技术之首。本论文结合上海市“十五”重点科技攻关项目“汽车电机可重组装配生产线关键技术与装备的开发应用”(项目编号：031111002)，围绕可重组制造系统的组态模型及其实现技术展开研究，主要内容如下： 首先，简要分析了制造业在国民经济中基础地位及面临的挑战，介绍了可重组制造系统的产生、意义、研究现状和发展趋势，提出本论文的主要研究内容。阐述了可重组制造系统的基本内涵，包括定义、基本术语、特征、结构组成、关键技术、性能分析和评价等方面。 其次，重点就可重组制造系统关键技术中的组态模型相关问题进行研究。在分析组态过程特征的基础上，明确了组态模型设计的目的和原则，提出了包含组态设计、组态驱动和组态监听三个阶段的闭环组态模型。然后就组态计划和组态平台两个关键问题及其实现技术进行了详细的探讨：①将组态设计划分为两个层次：针对全生命周期和针对某个组态生产周期的设计问题。根据该问题的决策性质，利用图论方法设计了基于全生命周期和针对某个组态生产周期的RMS组态设计图论模型，并选用Dijkstra双标号法或双向扫视算法求出最优方案或K个较优方案。具体应用时，针对某个组态生产周期的RMS组态设计问题的求解为全生命周期或多个生命周期问题的求解提供了图论项点，然后求出后一层次的最优解或K个较优解。最后通过实例验证了该模型、算法和思路的可行性。②基于组态原理，讨论了RMS组态平台设计的两个基本问题：系统框架和组态软件。借鉴DCS的系统框架，构建了组态平台的三层系统框架；根据组态软件的功能需求，提出了组态软件的功能模块，并利用上述方法，设计了汽车电机生产线的组态系统框架和组态软件。 最后，对全文进行总结，并对未来的研究工作进行展望。

目录

文摘

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第1章 绪论

1.1制造业的基础地位及面临的挑战

1.1.1制造业的基础地位

1.1.2制造业面临的挑战

1.2制造模式和制造系统的发展与演变

1.3可重组制造系统的产生及意义

1.4可重组制造系统的研究现状

1.4.1 RMS的研究现状

1.4.2 RMS组态模型的研究现状

1.4.3 RMS的发展趋势

1.5课题来源及研究意义

1.6主要研究内容

第2章 可重组制造系统的理论基础

2.1可重组制造系统的定义、基本术语和基本特征

2.1.1 RMS的定义和基本术语

2.1.2 RMS的基本特征

2.2可重组制造系统的组成和主要关键技术

2.2.1 RMS的组成

2.2.2 RMS的主要关键技术

2.3可重组制造系统的分析评价

2.3.1 RMS的性能分析

2.3.2 RMS的评价

2.4本章小结

第3章可重组制造系统的组态模型研究

3.1 RMS的全生命周期

3.2组态模型设计的目标及原则

3.3组态模型的设计

3.4本章小结

第4章基于图论的RMS组态设计研究

4.1RMS组态设计的研究方法

4.2RMS组态设计研究

4.2.1RMS组态设计研究的层次分析

4.2.2基于全生命周期的RMS组态设计图论模型及算法

4.2.3针对某次需求的RMS组态设计图论模型及算法

4.3应用实例

4.4本章小结

第5章基于组态原理的RMS组态平台研究

5.1RMS组态平台的功能需求

5.2组态原理

5.3RMS组态平台研究

5.3.1 RMS组态平台的系统框架

5.3.2 RMS组态平台的组态软件研究

5.4应用实例

5.4.1汽车电机生产线可重组改造需求分析

5.4.2汽车电机生产线可重组改造的组态系统设计

5.5本章小结

第6章总结与展望

6.1总结

6.2展望

谢辞

参考文献

个人简历 在读期间发表的学术论文与研究成果