[发明专利]一种大规模柔性驱动的自动制造系统的协同活性构建方法

说明书

本发明属于自动制造系统技术领域，公开了一种大规模柔性驱动的自动制造系统的协同活性构建方法，加工系统中有四种类型的资源：n₁，n₂，n₃，n₄；工具集n₃，机器库n₁，n₂，n₄；工具集n₃是公用的；资源n₁，n₂，n₃，n₄的WRCN子网模型合并之后的WRCN大网；变迁代表着加工操作的开始或者结束，n₁，n₂，n₃，n₄分别代表着四个子网的初始资源数；在加工中，WRCN G₁和WRCN G₂有共同的加工路径t₂p₃t₃；WRCN G₁和WRCN G₃有共同的加工路径t₃p₄t₄；WRCN G₃和WRCN G₄有共同的加工路径t₇p₈t₉。本发明提出子系统合成模型，使得合成之后的系统满足活性。

技术领域

本发明属于自动制造系统技术领域，尤其涉及一种大规模柔性驱动的自动制造系统的协同活性构建方法。

背景技术

在制造业的发展史上，自动化流水线占重要地位，它有整套连贯的制造设备和物流设备，相对稳定的加工工艺，固定的生产节拍。适用于大批量，少品种的生产。自动化流水线的自动化是刚性的，一套自动化流水线只生产一种产品，要改变生产品种非常困难和昂贵。但随着科学技术的发展，人类社会对产品的功能和质量要求越来越高，产品更新换代周期越来越短，产品的复杂程度也越来越高，传统的大批量生产方式已经很难满足生产要求了。为了提高制造工业的柔性和生产效率，使之在保证产品质量的前提下，缩短产品的生产周期，降低生产成本，使中小批量生产能与大批量生产抗衡，柔性制造系统(FMS-FlexibleManufacturing System)便应运而生。利用柔性制造系统进行生产，实现了多品种的生产，同时也存在不足之处：主要在于它的系统规模较大，由此产生了技术难度大，可靠性不好，不利于推广的弱点。对于大规模的制造系统，生产线错综复杂，当系统一旦不能运行时，很难排查是哪个模块出现了问题，大大降低了生产效率。所以确保系统的正常可靠运行成为大规模工业制造系统需要解决的一大难题，让系统正常运行就是要保证它的活性。

许多控制领域的学者针对大规模制造系统的活性保证做了许多研究，但都存在不足之处，主要在于两个方面：1.对子网进行合成之后，还需要对合成网进行后验性分析，才能确保其活性。在大规模制造业中，系统的规模很庞大，结构极其复杂，因此对大型合成网的检验分析是一项耗时耗力的工作，而且一旦进行后验性分析之后，验证得合成的系统并不能满足活性，就会使得前面的子网合并工作变得无效。2.目前已经提出的大规模制造系统建模方法，只有对单资源系统的合成，不存在针对于多资源子系统的合成方法。因此只能应用于单弧权普通网的研究，无法应用于对多弧权值一般网的建模分析。一个柔性制造系统(FMS-Flexible Manufacturing System)包含多个同时生产出不同产品并发作业的流程，并且经常通过共享资源来减少生产成本。由于复杂的资源共享以及工艺路线，这类系统的特征难以用传统的工具例如微分方法等去描述。但是Petri网已被证明为FMS建模有效的工具，因为它具有图形性，在静态和动态结构方面的简洁性，以及数学分析技术的丰富性等优点。自下而上的建模方法从子系统模型出发，通过融合共同变迁路径来进行合并。相比于自上而下的方法它更适用于大规模网的建模分析。因此利用Petri网采用自上而下的建模方法对加权资源控制网(WRCN-Resource Control Net)进行建模，通过对WRCN子网的特性和合成时的规则进行限制，使得合成后的大规模制造系统不进行后验性分析就能满足活性，适用于一般网的应用中。

综上所述，现有技术存在的问题是：