无缓冲异步流水线建模与性能分析

1

作者 苟艺星 王军强 +1 位作者 宋云蕾 刘小湲 《计算机集成制造系统》 EI CSCD 北大核心 2024年第4期1226-1241,共16页

无缓冲异步流水线由多台加工周期不同的机器串联组成,广泛应用于汽车、航空发动机等制造领域。无缓冲与异步两大特征直接影响系统状态空间刻画,进而影响产线性能建模。面向无缓冲异步流水线,分析机器随机故障、节拍差异等因素对产线性... 无缓冲异步流水线由多台加工周期不同的机器串联组成,广泛应用于汽车、航空发动机等制造领域。无缓冲与异步两大特征直接影响系统状态空间刻画,进而影响产线性能建模。面向无缓冲异步流水线,分析机器随机故障、节拍差异等因素对产线性能的影响,开展产线建模与性能分析研究。从机器维和工件维等两个维度出发,利用活动网络图描述了流水线中工件在机器上的活动状态,刻画了工件保持时间、机器饥饿时间、机器阻塞时间等随机变量与工件完工时间的函数关系,建立了产线性能分析的解析模型。在此基础上,定量分析了系统性能指标与工件保持时间等随机变量之间的关联关系,采用迭代算法求解了生产率、饥饿率和阻塞率等系统性能指标,并通过仿真实验验证了解析模型的有效性。 展开更多

关键词 无缓冲流水线 节拍差异 产线建模 解析方法 性能分析

下载PDF 职称材料

考虑机器数量增加的多处理机工件调度优化

2

作者 孙涛 王军强 黄永兴 《计算机集成制造系统》 北大核心 2025年第3期924-938,共15页

多处理机工件是在同一时刻由多台处理机并行加工的工件。面向以最小化最大完工时间为目标的多处理机工件调度,分析了机器数量增加对最大完工时间的影响,证明了最优调度方案和所提近似调度方案的最好情形影响比,揭示了最大完工时间随着... 多处理机工件是在同一时刻由多台处理机并行加工的工件。面向以最小化最大完工时间为目标的多处理机工件调度,分析了机器数量增加对最大完工时间的影响,证明了最优调度方案和所提近似调度方案的最好情形影响比,揭示了最大完工时间随着机器数量增加而减少并趋于稳定的规律。分析了机器数量增加的影响,一方面改善了调度目标,另一方面增加了机器投入成本。权衡最大完工时间减少和机器成本增加两方面影响,以最小化最大完工时间与机器成本加权和为目标决策机器数量。基于降序首次适应算法设计了近似算法,给出了调度优化方案,并证明了所提算法的最差性能比不超过2。通过仿真实验,验证了所提算法的最好情形影响比及算法的有效性。 展开更多

关键词 多处理机工件调度 资源扩充 最好情形影响比 近似算法 最差性能比

下载PDF 职称材料

可扩展制造执行系统软件体系结构设计与实现 被引量：25

3

作者 王军强 周雪明 +3 位作者 郭银洲 杨宏安 张映锋 孙树栋 《计算机集成制造系统》 EI CSCD 北大核心 2014年第5期1035-1050,共16页

针对制造执行系统扩展性问题,在分析制造执行系统的可扩展需求与特征的基础上,给出了可扩展制造执行系统的定义,提出基于工厂方法模式的可扩展体系结构,探讨了具体的技术实现以及业务对象实例化过程。以多车间中转管理的扩展需求为例,... 针对制造执行系统扩展性问题,在分析制造执行系统的可扩展需求与特征的基础上,给出了可扩展制造执行系统的定义,提出基于工厂方法模式的可扩展体系结构,探讨了具体的技术实现以及业务对象实例化过程。以多车间中转管理的扩展需求为例,给出了具体的扩展逻辑与方法。立足航空制造业典型离散制造车间,建立了面向航空制造业的可扩展制造执行系统,有效地提高了制造执行系统的开发与维护效率,大幅缩短了系统研发、实施与升级周期。实践表明,该系统具有良好的扩展性和维护性,为软件系统的扩展与维护提供了可借鉴的解决方案和实现途径。 展开更多

关键词 可扩展制造执行系统 工厂方法模式 软件体系架构 航空制造业

下载PDF 职称材料

基于多样性增强的自适应遗传算法的开放式车间调度优化 被引量：19

4

作者 王军强 郭银洲 +2 位作者 崔福东 张承武 孙树栋 《计算机集成制造系统》 EI CSCD 北大核心 2014年第10期2479-2493,共15页

针对开放式车间调度问题,提出了基于多样性增强的自适应遗传算法进行优化求解。设计了多样性判定增强算子、自适应交叉变异算子、多元竞争选择算子等五个算子,以提高遗传算法的进化效率和进化质量;通过分析算法各算子的时间复杂度,发现... 针对开放式车间调度问题,提出了基于多样性增强的自适应遗传算法进行优化求解。设计了多样性判定增强算子、自适应交叉变异算子、多元竞争选择算子等五个算子,以提高遗传算法的进化效率和进化质量;通过分析算法各算子的时间复杂度,发现所提算子并未增加算法复杂度;采用正交试验确定了各算子的最优参数;设计了三组实验,分析了所提算子对算法的影响,结果表明多样性增强算子提高了求解质量,自适应交叉变异算子加快了收敛速度;基于60个标准算例,通过与已有5种算法比较,验证了所提算法的有效性和稳定性。采用100个算例,分析了算例规模对调度性能的影响规律。 展开更多

关键词 开放式车间调度 遗传算法 多样性增强 自适应遗传算子 复杂度分析 正交试验

下载PDF 职称材料

面向云制造作业车间的机器能力界定方法 被引量：9

5

作者 王军强 崔福东 +1 位作者 张承武 孙树栋 《计算机集成制造系统》 EI CSCD 北大核心 2014年第9期2146-2163,共18页

针对面向云制造作业车间,研究不同扰动情形下机器保护能力的设置以及参与云服务能力的划分问题。揭示了系统有效产出随机器能力增长变化的规律。提出了能力松弛率和可用调度时间的概念,建立了面向云制造作业车间的机器能力界定模型。设... 针对面向云制造作业车间,研究不同扰动情形下机器保护能力的设置以及参与云服务能力的划分问题。揭示了系统有效产出随机器能力增长变化的规律。提出了能力松弛率和可用调度时间的概念,建立了面向云制造作业车间的机器能力界定模型。设定了不同的非瓶颈能力松弛率和扰动水平,通过对非瓶颈能力的分级利用,得到了非瓶颈松弛率对系统性能的影响曲线。基于聚类算法提出了非瓶颈能力界定方法,给出了不同扰动水平下每台非瓶颈机器的生产能力、保护能力和云服务能力,为企业自制与云服务能力划分与利用提供了决策依据。 展开更多

关键词 约束理论 云制造 作业车间调度 非瓶颈 扰动 能力界定

下载PDF 职称材料

面向job shop调度的关系传播链 被引量：4

6

作者 王军强 王烁 +2 位作者 张承武 崔福东 孙树栋 《计算机集成制造系统》 EI CSCD 北大核心 2014年第8期1914-1929,共16页

为了丰富生产过程精细化管理与控制理论,从各工序间的关系着手,提出一种工序间相互作用的分析方法。通过挖掘机器维和工件维工序间的相互关系,提出关系对、关系链、关系传播链等概念。分析了工序间影响和工序间影响传播行为,揭示了关系... 为了丰富生产过程精细化管理与控制理论,从各工序间的关系着手,提出一种工序间相互作用的分析方法。通过挖掘机器维和工件维工序间的相互关系,提出关系对、关系链、关系传播链等概念。分析了工序间影响和工序间影响传播行为,揭示了关系传播链的传播规律,总结了关系传播链的优势,给出其表示方法,辨析了关系传播链和关键路径、关键链的异同。分析了关系传播链在调度性能分析、生产系统性能改善等方面的应用场景,给出了工序间影响分析、关键链辨识、瓶颈机器辨识等的具体应用实例。 展开更多

关键词 作业车间调度 工序关系 关系对 关系链 关系传播链 影响传播规律

下载PDF 职称材料

基于压缩时窗的双资源约束作业车间调度策略 被引量：8

7

作者 李兢尧 黄媛 王军强 《计算机集成制造系统》 EI CSCD 北大核心 2016年第12期2827-2835,共9页

针对双资源约束作业车间调度问题的多重约束特点,提出分支种群遗传算法进行求解,在利用时窗比较策略进行预调度的基础上,通过分析预调度方案成本指标优化不佳、时窗空隙较多等问题,提出基于压缩时窗的再调度策略,针对双调度目标分别论... 针对双资源约束作业车间调度问题的多重约束特点,提出分支种群遗传算法进行求解,在利用时窗比较策略进行预调度的基础上,通过分析预调度方案成本指标优化不佳、时窗空隙较多等问题,提出基于压缩时窗的再调度策略,针对双调度目标分别论证压缩时窗调度条件,通过工序的调度次序调整有效优化双调度目标。通过策略对比与算法性能比较实验证明,压缩时窗调度策略能有效增强算法的局部搜索能力,获得更加逼近Pareto前沿的调度结果。 展开更多

关键词 双资源约束 分支种群 遗传算法 时窗比较 压缩时窗

下载PDF 职称材料

基于关系传播链的作业车间调度中最优外协工序辨识 被引量：1

8

作者 张翠林 王军强 +1 位作者 王烁 顾强强 《计算机集成制造系统》 EI CSCD 北大核心 2016年第10期2333-2347,共15页

为改变以缓解能力不足为导向的传统外协方式,采用以提升调度性能为导向的新型外协方式,通过辨识最优外协工序,实现以较小的外协代价获得生产系统调度性能的较大提升。首先,建立了最优外协工序辨识模型。其次,以工序与工序间的影响以及... 为改变以缓解能力不足为导向的传统外协方式,采用以提升调度性能为导向的新型外协方式,通过辨识最优外协工序,实现以较小的外协代价获得生产系统调度性能的较大提升。首先,建立了最优外协工序辨识模型。其次,以工序与工序间的影响以及工序对调度系统的影响为依据,基于关系传播链揭示了辨识有效候选外协工序的辨识规律,提出了候选外协工序的有效性定理。再次,提出了最优外协工序辨识方法,识别出候选外协工序集并给出对应的重调度方案,基于熵权的逼近理想解法对候选外协工序集进行多属性决策,辨识出最优外协工序及对应的作业调度方案。最后,通过标准算例FT10验证了所提方法的优越性和有效性。 展开更多

关键词 作业车间调度 最优外协工序 关系传播链 调度性能分析 重调度 多属性决策

下载PDF 职称材料

考虑约束松弛的柔性流水调度研究 被引量：2

9

作者 张翠林 王烁 王军强 《机械设计与制造工程》 2014年第5期39-43,共5页

针对柔性流水车间作业调度问题,考虑加工批量约束松弛和瓶颈工序顺序松弛2种情形,抽取出相应的新型柔性流水车间调度问题,建立了最小化最大完工时间的数学模型,提出了改进的单亲遗传算法,进行了优化求解,得到了不同约束松弛情况下的最... 针对柔性流水车间作业调度问题,考虑加工批量约束松弛和瓶颈工序顺序松弛2种情形,抽取出相应的新型柔性流水车间调度问题,建立了最小化最大完工时间的数学模型,提出了改进的单亲遗传算法,进行了优化求解,得到了不同约束松弛情况下的最优调度方案。通过算例仿真,验证了所提方法的有效性。 展开更多

关键词 柔性流水车间调度(FFSS) 批量松弛 工序顺序松弛 单亲遗传算法

下载PDF 职称材料

基于深度强化学习的流水线预测性维护决策 被引量：9

10

作者 崔鹏浩 王军强 +1 位作者 张文沛 李洋 《计算机集成制造系统》 EI CSCD 北大核心 2021年第12期3416-3428,共13页

预测性维护是一种以设备工作状态为依据的维护决策方式,旨在降低维护成本的同时提高设备乃至生产系统的运作效率。针对考虑机器劣化过程的多机流水线,以产线性能评估为基础,分析系统运行过程中机器的维护时机,研究流水线预测性维护决策... 预测性维护是一种以设备工作状态为依据的维护决策方式,旨在降低维护成本的同时提高设备乃至生产系统的运作效率。针对考虑机器劣化过程的多机流水线,以产线性能评估为基础,分析系统运行过程中机器的维护时机,研究流水线预测性维护决策问题。首先,分析了机器故障和维护活动对系统状态转移过程的影响,基于马尔科夫链构建了流水线瞬态性能评估模型,揭示了机器故障和维护活动对生产过程影响的作用机理,量化了系统瞬态产出和在制品水平等性能指标。其次,综合考虑在制品库存成本、缺货惩罚成本和预测性维护成本,以最小化系统总成本为目标,基于马尔科夫决策过程建立了流水线预测性维护决策模型。利用所提的瞬态性能评估模型模拟流水线的实时运行过程,产生神经网络训练所需的数据,利用深度强化学习算法对问题进行近似求解,获得了有效的流水线预测性维护策略。仿真实验结果表明,所提预测性维护决策方法既保证了流水线产出,又降低了在制品库存和维护成本。 展开更多

关键词 预测性维护决策 流水线 深度强化学习 数字孪生车间

下载PDF 职称材料

事件驱动的流水线建模与质检机器配置优化 被引量：3

11

作者 苟艺星 王军强 李洋 《计算机集成制造系统》 EI CSCD 北大核心 2021年第2期487-500,共14页

数字孪生车间环境下获取生产数据更加便捷,使系统运行过程中收集机器故障、质检报废等扰动事件成为可能。为了科学评估并及时应对扰动事件对系统性能的影响,面向考虑质检报废的流水线,研究流水线性能评估与质检机器配置优化问题。考虑... 数字孪生车间环境下获取生产数据更加便捷,使系统运行过程中收集机器故障、质检报废等扰动事件成为可能。为了科学评估并及时应对扰动事件对系统性能的影响,面向考虑质检报废的流水线,研究流水线性能评估与质检机器配置优化问题。考虑流水线中的质量检测操作,定义了质检报废事件,定量分析了机器故障与质检报废等扰动事件对系统产出的影响,建立了事件驱动的系统生产损失模型;在此基础上,综合考虑系统生产损失成本与质检机器投入成本,以最小化系统总成本为目标,建立了质检机器配置优化模型,并采用遗传算法求解获得了质检机器配置优化方案。通过仿真实验表明,所提优化方法既可保证系统产出,又可降低质量检测成本。 展开更多

关键词 数字孪生 流水线 质检报废 事件驱动建模 质检机器配置

下载PDF 职称材料

多产品两阶段批处理流水线调度策略及性能分析

12

作者 闫飞一 王军强 《控制与决策》 EI CSCD 北大核心 2024年第11期3791-3800,共10页

以多产品两阶段批处理流水线为研究对象,探究不同调度策略对流水线性能的影响,量化分析产线生产率、在制品水平等性能.首先,针对上游机器效率最高优先加工策略、下游机器效率最高优先加工策略、最长队列优先加工策略、循环加工策略等4... 以多产品两阶段批处理流水线为研究对象,探究不同调度策略对流水线性能的影响,量化分析产线生产率、在制品水平等性能.首先,针对上游机器效率最高优先加工策略、下游机器效率最高优先加工策略、最长队列优先加工策略、循环加工策略等4种不同调度策略,分别刻画系统状态空间,基于马尔可夫过程建立性能评估模型,量化生产率等性能指标.然后,考虑缓冲区容量与批容量关系,对比4种调度策略对系统性能指标的影响.结果表明:在缓冲区容量与批容量无关的情形下,循环加工策略表现优于其他3种调度策略;在缓冲区容量与批容量正相关的情形下,最长队列优先加工策略表现优于其他3种调度策略. 展开更多

关键词 性能分析 调度策略 多产品 批处理 流水线

原文传递

分布式双资源柔性作业车间节能调度 被引量：1

13

作者 张洪亮 徐静茹 徐公杰 《系统科学与数学》 CSCD 北大核心 2023年第6期1468-1485,共18页

针对同时考虑工人和机器双资源约束的分布式柔性作业车间调度问题,建立了以最大化客户满意度和最小化车间调度总能耗为目标的优化模型,并提出了一种变邻域模因算法.在该算法中,设计了一种基于工厂序列、工序序列、机器序列和工人序列的... 针对同时考虑工人和机器双资源约束的分布式柔性作业车间调度问题,建立了以最大化客户满意度和最小化车间调度总能耗为目标的优化模型,并提出了一种变邻域模因算法.在该算法中,设计了一种基于工厂序列、工序序列、机器序列和工人序列的四段式编码方法及考虑工人约束的间隙挤压解码方法;采用多种策略相结合的初始化方法提高初始解的质量;设计了一种自适应交叉方法和基于血缘关系的变异方法以获得高质量新种群;引入基于关键工厂的变邻域搜索算子提高算法的搜索能力.最后通过田口实验确定算法参数,将提出的变邻域模因算法与多种多目标优化算法对比分析,结果表明该算法能够有效求解文章所提出的问题. 展开更多

关键词 双资源约束 分布式柔性作业车间 客户满意度 能耗

原文传递