《可重構製造系統的模組化建模及可控調度最佳化研究》是依託南京理工大學，由黃波擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：可重構製造系統的模組化建模及可控調度最佳化研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：黃波
- 依託單位：南京理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目以實現可重構製造系統的有效建模與動態重構為主要目標，對基於製造單元的可重構製造系統的模組化建模、死鎖分析以及調度最佳化的理論進行深入研究。將面向對象賦時Petri網技術與製造單元功能塊的網路條件/事件系統（NCES）模型相結合，建立面向對象賦時NCES（OTNCES）的動態建模方法；推導製造單元通用複合功能塊OTNCES模型以及整個系統模型的死鎖檢測計算公式，建立模型死鎖後OTNCES對象通訊網中內部動態行為及控制邏輯關係的修改規則。在上述可重構製造系統OTNCES模型可達圖上，採用製造單元對象子網屬性構建啟發函式，提出將鬆弛方法可控地引入到可採納的A*搜尋算法的機制，建立可重構製造系統的快速且結果質量可預先控制的調度策略。該項目研究可為採用多品種、變批量、動態生產方法的企業進行生產線(如食品、製藥、機電、化工產品等)的技術革新提供理論、技術和依據。
結題摘要
可重構製造系統具有自動化、柔性、可重用和資源共享的特點，因此如何對系統進行有效建模、死鎖控制和調度最佳化是極具挑戰性的問題。由於系統中可重用設備和共享資源數量有限，製造系統在運行中會出現死鎖，需要避免，否則系統將無法自動化運行，此外，系統的柔性使得系統具有眾多的調度路徑，調度方案的優劣將直接影響生產成本和生產效率，因此如何快速獲得質量有保證的調度方案具有重要意義。本項目中，研究了基於網路條件/事件系統NCES功能塊和面向對象Petri網的可重構製造系統模組化建模方法，給出了基於基本功能塊的系統模型動態特性分析方法；給出了最優死鎖控制器求解的最佳化方法，首次提出了分別基於整數線性規劃和非數學規劃的快速冗餘約束去除策略，加快了最優Petri網控制器的求解速度，提出了求解結構最小化控制器的方法，從計算速度和控制器結構兩方面最佳化了最優控制器的求解；研究了基於製造單元不同屬性構造可採納和非可採納啟發函式的方法，建立了結合使用不同啟發函式加快算法收斂並保證搜尋結果質量的機制，證明了所得複合函式的可採納性及其更優的計算性能，計算模擬了含可選路徑製造系統的調度最佳化。本項目研究發表9篇論文，其中4篇SCI論文，3篇發表在Automatica和IEEE Transactions上，申請國家發明專利兩項。
