一种可重构制造系统重构时机的确定方法技术方案

本发明专利技术公开了一种可重构制造系统重构时机的确定方法。使用本发明专利技术能够根据订单的变化，快速、合理地确定RMS的重构点，迅速重构出能够满足市场需求的加工功能和加工能力，保持RMS的低成本、快响应特性。本发明专利技术首先利用信息熵对RMS系统动态复杂度进行分析，将RMS动态复杂度EX划分为RMS积极复杂度Ep和RMS消极复杂度En之和，并从加工功能和加工能力的角度分析RMS系统复杂度变化情况；然后，采用尖点突变理论构建势函数，该势函数的突变时刻即为可重构制造系统的重构时间点。本发明专利技术为决策者提供重构点决策判断依据，及时进行系统重构，保持RMS系统的活力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及先进制造
，具体涉及一种可重构制造系统重构时机的确定方法。
技术介绍
随着经济发展，制造业产业竞争加剧，客户需求更加刁钻和多样化，导致产品种类的不断增多、市场需求的大幅度波动，加上科学技术的不断革新，产品上市窗口越发缩小，现有的制造系统在缺陷逐渐显露，新型的制造系统研究逐渐成为了热点，追求以低成本生产高质量的产品来获取竞争优势。而可重构制造系统(ReconfigurableManufacturingSystem，RMS)可以根据客户要求提供精确的功能和能力需求，逐渐成为了研究的热点。RMS可以对市场的突变做出快速的响应，根据市场多样的加工需求，通过软硬件设施的快速调整，迅速重构出能够满足市场需求的加工功能和加工能力。可RMS在投入使用后，随着生产活动的进行，在订单变动、机器故障等内外因素的综合作用下，出现生产停滞、交货延期等现象，生产调度难度增大、系统效率降低，RMS产生系统重构需求。考虑到生产成本、延期成本、重构成本等因素，何时进行重构变得敏感，重构时机的选择对于保持RMS的低成本、快响应特性具有重要意义，不恰当的重构点决策会造成重构成本的增加、重构时间的延长等问题，甚至会导致本次重构失去意义。因此，需要对RMS重构点进行决策分析研究。RMS具有良好的市场前景，国内外研究人员进行了广泛而深入的研究，包括RMS的可重构性、系统布局规划、系统性能分析、工件族构建方法等。但是，r>目前几乎没有对RMS重构点的相关研究，而在系统状态研究方面存在如下问题：(1)只是定性地分析系统状态，无法直观地体现系统的变化情况。(2)在分析系统复杂度时，只是分析静态复杂度，没有考虑实际生产情况。(3)分析影响系统状态因素时，单纯分析机床状态或者工件状态，没有将工件和机床的状态综合考虑。(4)没有从加工功能和加工能力的角度对系统状态进行分析。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种可重构制造系统重构时机的确定方法，能够根据订单的变化，快速、合理地确定RMS的重构点，迅速重构出能够满足市场需求的加工功能和加工能力，保持RMS的低成本、快响应特性。本专利技术的可重构制造系统重构时机的确定方法，包括如下步骤：步骤1，根据信息熵理论构建RMS动态复杂度模型，其中，RMS动态复杂度EX为RMS积极复杂度Ep和RMS消极复杂度En之和；其中，Ep等于RMS可行且畅通状态信息熵，En等于可行但堵塞状态信息熵和不可行信息熵之和；步骤2，采用尖点突变理论构建势函数为F(x)＝v1x+v2x2+x4，其中，表示积极复杂度控制变量；表示消极复杂度控制变量；x为系统状态；步骤3，求解步骤2势函数F(x)的突变时刻，即对应的时间点，该突变时刻即为可重构制造系统的重构时间点。进一步地，所述可重构制造系统由若干个制造单元构成，每个制造单元包含若干个机床，同类型机床具有同种加工功能，每个工件对应一个工艺路线，该工艺路线包括若干个加工功能，则RMS积极复杂度Ep和RMS消极复杂度En分别为Ep=-ΣiNΣjGiΣk|Sij|pijk11bpijk1---(3)]]>En=(-ΣiNΣjGiΣk|Sij|pijk21bpijk2)+(-ΣiNΣjGiΣk|Sij|pijk31bpijk3)---(4)]]>其中，lb表示以2为底的对数；N表示RMS包含的制造单元数量；Gi表示第i个制造单元所包含的工件种类；Sij表示第i个单元的第j种工件的工艺路线；表示第i个单元的第j种工件使用Sij工艺路线上的第k个加工功能时处于可行且畅通状态的概率，等于第i个单元的第j种工件使用Sij工艺路线上的第k个加工功能时处于可行状态的概率与第i个单元的第j种工件使用Sij工艺路线上的第k个加工功能时处于畅通状态的概率的乘积；则表示第i个单元的第j种工件使用Sij工艺路线上的第k个加工功能时处于可行但堵塞状态的概率，等于第i个单元的第j种工件使用Sij工艺路线上的第k个加工功能时处于可行状态的概率与第i个单元的第j种工件使用Sij工艺路线上的第k个加工功能时处于堵塞状态的概率的乘积；则表示第i个单元的第j种工件使用Sij工艺路线上的第k个加工功能时处于不可行状态的概率，等于第i个单元的第j种工件使用Sij工艺路线上的第k个加工功能时处于不可行状态的概率其中，pijkB=Πm=1Mk(pijkmG+pijkmJ‾)---(7)]]>pijkK=1-pijkB---(8)]]>pijkC=(1-pijkQ)×(1-pijkH)---(9)]]>pijkD=1-pijkC---(10)]]>其中，表示第i个单元的第j种工件的第k种加工功能的第m台机床处于故障的概率，根据机床的故障特性经验判定；表示第i个单元的第j种工件的第k种加工功能的第m台机床处于加工状态但是不发挥该种工件所需的加工功能的概率，通过数据统计结果获得；Mk表示第k种加工功能包含的机床数量；表示机床前缓冲区无工件的概率；表示机床后缓冲区满工件的概率；其中，pijkQ=(1-wijkRwijkC)1-(wijkRwijkC)h+1wijkR≠wijkC11+hwijkR=wijkC]]>pijkH=(wijkRwijkC)h·(1-wijkRwijkC)1-(wijRwijkC)h+1wijkR≠wijkC11+hwijkR=wijkC]]>其中，wijk表示第i个制造单元的加工第j中工件的第k个加工功能的生产率，表示缓存区前一台机床的生产率，表示缓存区后一台机床的生产率；h为缓存区的容量。有益效果：本专利技术利用信息熵对RMS系统动态复杂度进行分析，实现了RMS系统动态复杂度的定量描述。同时，从加工功能和加工能力的角度分析RMS系统复杂度变化情况，反映了RMS系统状态的本质。并且应用尖点突变，实现了RMS系统状态突变时间点的识别，从而为决策者提供重构点决策判断依据，及时进行系统重构，保持RMS系统的活力。附图说明图1为RMS的重构机制和实施过程示意图。图2为RMS系统复杂性与稳定性的关系示意图。图3为缓存区的状态转移过程示意图。图4为尖点突变原理示意图。图5为车间的单元划分和机床分布情况。图6为系统状态变化趋势图。图7为本专利技术流程图。具体实施方式下面结合附图并举实施例，对本专利技术进行详细描述。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可重构制造系统重构时机的确定方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，根据信息熵理论构建RMS动态复杂度模型，其中，RMS动态复杂度EX为RMS积极复杂度Ep和RMS消极复杂度En之和；其中，Ep等于RMS可行且畅通状态信息熵，En等于可行但堵塞状态信息熵和不可行信息熵之和；步骤2，采用尖点突变理论构建势函数为F(x)＝v1x+v2x2+x4，其中，表示积极复杂度控制变量；表示消极复杂度控制变量；x为系统状态；步骤3，求解步骤2势函数F(x)的突变时刻，即对应的时间点，该突变时刻即为可重构制造系统的重构时间点。

【技术特征摘要】
1.一种可重构制造系统重构时机的确定方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1，根据信息熵理论构建RMS动态复杂度模型，其中，RMS动态复杂
度EX为RMS积极复杂度Ep和RMS消极复杂度En之和；其中，Ep等于RMS
可行且畅通状态信息熵，En等于可行但堵塞状态信息熵和不可行信息熵之和；
步骤2，采用尖点突变理论构建势函数为F(x)＝v1x+v2x2+x4，其中，表示积极复杂度控制变量；表示消极复杂度控制变量；x为系统状态；
步骤3，求解步骤2势函数F(x)的突变时刻，即对应的时间
点，该突变时刻即为可重构制造系统的重构时间点。
2.如权利要求1所述的可重构制造系统重构时机的确定方法，其特征在于，
所述可重构制造系统由若干个制造单元构成，每个制造单元包含若干个机床，
同类型机床具有同种加工功能，每个工件对应一个工艺路线，该工艺路线包括
若干个加工功能，则RMS积极复杂度Ep和RMS消极复杂度En分别为
Ep=-ΣiNΣjGiΣk|Sij|pijk1lbpijk1---(3)]]>En=(-ΣiNΣjGiΣk|Sij|pijk2lbpijk2)+(-ΣiNΣjGiΣk|Sij|pijk3lbpijk3)---(4)]]>其中，lb表示以2为底的对数；N表示RMS包含的制造单元数量；Gi表示
第i个制造单元所包含的工件种类；Sij表示第i个单元的第j种工件的工艺路线；
表示第i个单元的第j种工件使用Sij工艺路线上的第k个加工功能时处于可
行且畅通状态的概率，等于第i个单元的第j种工件使用Sij工艺路线上的第k
个加工功能时处于可行状态的概率与第i个单元的第j种工件使用Sij工艺路
线上的第k个加工功能时处于畅通状态的概率的乘积；则表示第i...

【专利技术属性】
技术研发人员：王国新，黄思翰，商曦文，阎艳，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11