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复杂任务中的制造过程受到多种因素的影响,生产过程建模的目的是根据生产过程目标和系统约束条件将系统内的活动组织为适当的生产过程。适应生产环节的生产过程建模方法有助于提高产品设计制造效率,改善产品性能。本文研究了生产过程中产品的供需预测、工艺设计及车间调度阶段的过程建模问题,实现了制造过程中关联建模、模型辨识、实例反馈以及特征演化等关键技术。
本文的主要内容包括:
第1章介绍了生产过程建模的发展历程和研究现状。分析了现有的生产过程建模方法及其不足,论述了基于任务链生产过程关联建模方法的主要思想。给出了本文主要研究内容与总体结构框架。
第2章从生产过程关联模型的定义出发对任务链进行描述。提出了基于任务链的制造过程节点表示方法.利用生产需求预测、工艺设计和车间调度过程的制造属性,将过程信息表示为过程节点和关联约束两部分,过程节点存储每个阶段具体的制造特征,关联约束表达关联矩阵中存在的设计节点间串行、并行和耦合关联关系,同时也包含了求解目标任务匹配到的多个设计路径。将设计制造过程中不同的任务节点转化为系统的拓扑结构,通过任务链节点的分解与重组建立制造阶段过程模型。
第3章主要研究了在生产需求阶段的建模和参数辨识技术,采用适应制造商、分销商企业业务流程的元任务链结构,利用系统辨识方法量化企业之间的供需关系,并通过共享企业间的历史数据获得系统模型参数,预测生产需求系统各环节企业的需求量与生产量。将企业以往的历史数据通过知识发现方法转化为建立预测模型的潜在依据,研究了基于需求反馈的协同供应链供需预测方法。
第4章主要研究了在工艺设计阶段的建模和过程进化方法。通过建立工艺设计任务链模型,实现工艺知识对工艺设计过程的支持,减少设计过程中大量的重复劳动。采用控制理论思想构建设计任务链的实例反馈模型,表达工艺设计节点及其关联约束。剔除因客户对产品描述的不严密,而产生的工艺设计过程中的干扰信息,将直观的样本实例反馈为可执行的重用设计任务链。
第5章主要研究了在车间调度阶段的建模和方案优化方法。采用等效方法重构调度拓扑,匹配已有的调度方案,从而筛选出与当前调度任务相匹配的规则信息,实现生产任务调度经验的外化。为了提高调度算法的收敛速度,依据调度关联模型,建立当前调度任务的拓扑网络,通过调度宽度、调度密度等调度特征,生成新的调度初始种群。寻找出合适的调度方案以提高车间产生的效率,使得生产任务得以在交货期之内完成,同时又保证所有设备的利用效率。
第6章以低压断路器产品为生产过程多重关联建模为应用对象,详细阐述了本文提出的方法的具体实现与应用。介绍了基于任务链的低压断路器生产过程多重关联建模系统的主要功能。验证了基于任务链的生产过程多重关联建模理论和方法的可行性与实用性。
第7章对基于任务链的生产过程多重关联建模方法进行了总结,归纳了论文的主要研究成果和创新点,对进一步研究工作进行了展望。