可重组制造系统全生命周期内的故障诊断策略研究

摘要

随着可重组制造系统的提出,国内外学者分别从制造策略、制造系统建模、布局与优化、控制策略和可重构设备等多个方面进行了深入的研究。其中提高系统的故障可诊断性及缩短系统重组后的斜升时间成为可重组制造的第一位关键技术。鉴于国内外对这一部分的研究还停留在可诊断性原理与定义、可诊断性指标体系的建立以及单过程的可诊断性设计上,本文试图从系统角度对可重组制造系统的可诊断性和可检测性进行全生命周期的研究,并相应的提出了组态周期内各阶段的具体故障诊断方法和检测策略实现技术。在系统的斜升阶段首先建立系统的结构模型和初期可诊断模型,通过初期的故障诊断和模糊差异度指标的采用,进行斜升期间的故障诊断与检测。当系统处于稳态运行阶段,考虑到此时随机因素和不确定因素上升为主要的影响因素,因此基于不确定性理论利用贝叶斯预测方法建立了一个动态的故障预测与诊断模型。对于系统迈入松弛阶段设备劣化的特点,将设备按重要程度分为关键设备和非关键设备两类,然后采用三态故障模型并通过对具体阈值的确定来进行关键设备的故障诊断及维护；对非关键设备则提出一种失效后的低水平系统运作模式,该模式就是要求设备失效后通过可重组制造系统独有的软件重构性,保证系统不停机而以一种低性能的状态继续运行,达到系统运行的最大经济效益。本文通过对系统不同运行阶段故障诊断方法的确立和正确策略运用,能有效降低系统重组后的斜升时间和设备运行过程中的故障率,为企业可重组制造系统的可诊断性设计提供了有效的参考。

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第一章 绪论

1.1 可重组制造系统的相关概念

1.1.1 制造模式的发展与演变

1.1.2 可重组制造系统的提出、概念及其主要特征

1.1.3 可重组制造系统的研究现状和支持技术

1.2 本文课题来源及国内外研究现状

1.3 论文研究的主要内容、关键问题及解决办法

1.3.1 论文研究的主要内容

1.3.2 论文关键问题及解决办法

1.4 论文结构

1.5 本章小结

第二章 基于全生命周期的可重组制造系统概述及可诊断性概念

2.1 全生命周期概述

2.2 基于全生命周期理论的可重组制造系统

2.2.1 制造系统的过程效应

2.2.2 基于生命周期的可重组制造系统研究

2.3 可重组制造系统及故障可诊断相关概念

2.3.1 故障诊断相关概念

2.3.2 可重组制造系统与故障可诊断性

2.4 本章小结

第三章 可重组制造系统故障的可诊断性与可检测性研究

3.1 可重组制造系统的故障分类

3.2 可重组制造系统的故障诊断机理

3.2.1 设备故障诊断技术概述

3.2.2 可重组制造系统故障的诊断机理

3.3 可重组制造系统斜升期的诊断机制与诊断数学模型

3.3.1 RMS的结构模型和初期可诊断性模型

3.3.2 基于模糊学与灰关联度的故障诊断模型

3.4 本章小结

第四章 可重组制造系统稳态运行期的故障可诊断可检测性研究

4.1 基于不确定性理论的故障及故障诊断

4.1.1 不确定性来源

4.1.2 不确定性信息及推理

4.2 针对可重组制造系统稳态期故障诊断不确定性的解决方案

4.2.1 产品质量与系统故障

4.2.2 贝叶斯网络相关概述

4.2.3 动态贝叶斯网络与贝叶斯预测

4.3 基于贝叶斯预测理论的动态故障诊断模型

4.3.1 贝叶斯预测基本思想

4.3.2 动态故障预测模型

4.3.3 动态故障预测模型的修正

4.4 实例验证

4.5 本章小结

第五章 可重组制造系统劣化运行期的故障诊断检测策略研究

5.1 系统劣化期设备与故障的状态划分

5.2 设备三态模型及相应故障诊断阈值的确定

5.2.1 三态模式划分及对应C-K方程

5.2.2 故障诊断阈值确定

5.3 非关键设备失效后的系统运作形式及该方式可行性分析

5.3.1 非关键设备失效后的系统运作形式

5.3.2 系统低水平运作的有效性模型

5.4 本章小结

第六章 总结和展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

作者在攻读硕士学位期间发表的论文