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[硕士论文] 李珂
工业工程 兰州交通大学 2017(学位年度)
摘要:对于一个生产系统来说,设备的生产与维护是其两个重要的构成部分。而设备的生产和维护一直以来都是被单独分开来研究的,生产要求设备在其计划周期内是持续可用的,而设备的维护要求设备在出现故障时可以随时停机维护,二者之间的冲突将导致生产计划和维护计划不能协调进行。因此,近年来越来越多的研究倾向于对生产和维护两者进行联合优化,从而最大化生产系统的收益。
  生产调度是在生产计划的基础上为了让生产效率得到提高而对生产的各种任务以及资源进行合理分配的过程。生产任务会占用设备的维护时间,有时为了生产而延迟维护不但会增加设备的失效率和维护时间,而且还会反过来影响生产进度,而设备进行维护时会在一定时间范围内影响生产任务。所以,需要通过相关理论和研究来合理地、有效地解决生产与维护之间的矛盾,建立其相应的模型对现有的生产系统来说具有很重要的意义。
  本文从以下几点进行了研究:
  第一,综合论述了协调生产系统生产计划和预防性维护计划的联合策略的必要性和重要性,对相关的研究文献进行了梳理、分析和总结。
  第二,运用可靠性建模预测及设备维护理论方法,描述了基于可维护性的生产系统可靠性框图,分析了生产系统安全可靠运行的维护策略及数学模型。
  第三,研究了设备生产系统在时间窗周期维护和生产调度联合情形下的工作状态,建立了联合策略模型。本文以最小化总的期望加权完工时间为目标函数,利用自适应遗传算法,结合算法测试分析,并通过与枚举算法的对比证明了本文运用的联合策略是合理的。通过对联合模型和独立模型的对比,证明了联合优化模型的有效性。
  第四,研究了带有堕化效应的设备的生产调度和预防性维护的情况。为了解决生产和调度不能用优化方式解决的问题,并且使得生产与维护各自的利益都最大化,建立了相应的预防性维护与生产调度的Stackelberg博弈模型,以最小化总成本和最小化期望完工时间为目标,通过逆向归纳法对其进行求解,结果表明,基于博弈论的方法在带有堕化效应的生产调度与维护计划中是可行且有效的。
[硕士论文] 张璐璐
工程管理 北京交通大学 2017(学位年度)
摘要:中国经济的快速发展吸引越来越多的制造业跨国公司进入中国市场,而大型进口储罐作为生产工艺中的一部分,尺寸宽、自重大、科学技术难度及安装要求较高;在其项目施工过程中,涉及的施工承包商多、人员构成复杂;涉及到土建、水电气、吊装、焊接等多工种的协同作业;涉及到高处作业和起重吊装高风险作业多的施工特点,给施工安全管理带来很大的难度。
  本文在应用项目安全风险管理的方法和理论,结合U公司热压罐安装工程项目的实际案例,对施工过程存在安全风险进行研究。一是对大型罐体安装工程项目施工过程中主要安全风险进行识别;二是采用两种定性和定量相结合的办法——风险矩阵法和作业条件危险性评价法(格尼厄姆一金尼法或LEC法)对实际存在的安全风险进行分析、评价;三是通过风险控制技术和制定安全风险管理检查表来推动和加强安全风险管理,实现降低安全风险的目的。
  本文的特色。一是通过头脑风暴法,现场检查,列举出作业活动中可能面临的所有的安全风险,将其细化为便于识别的内容,建立风险数据清单。风险数据清单主要由类别、风险内容、潜在风险的说明和需要采取的控制措施组成。为下一步风险信息的分析与识别奠定基础,保证风险识别系统化、规范化、简单易行;二是建立了以风险识别、评价、防范、控制为内容的大型罐体安装工程项目定性与定量相结合的安全风险评价体系,改变了以往风险评价方法和指标单一,内容不完整的局面,使类似项目风险评价方法更加科学符合实际,内容更加充实完整;三是通过风险控制技术和制定安全风险管理检查表实现了对风险全过程、全方位的控制,解决了以往风险防范上过于专一,不能全面系统控制风险的问题。
[硕士论文] 颜静
机械工程 西南科技大学 2017(学位年度)
摘要:论文研究了多品种小批量模式下的连接器生产调度计划问题。针对多品种小批量模式中连接器企业生产存在的一些问题和难点,分析利用约束理论的中的DBR方法,建立了基于约束理论的连接器生产调度计划问题模型,并求解。模型考虑了连接器生产中实际存在的装配约束、工艺约束、交货期约束等约束条件,利用DBR方法,对生产中的“瓶颈资源”进行优先调度,根据约束理论中推拉相结合的理念,对瓶颈前后的生产作业分别实行拉式生产、推式生产,以及在装配环节后面设置交货缓冲来提高整个系统的生产效率和订单达成率。
  本论文的主要研究内容包含:(1)阐述了基于约束理论(TOC)的连接器特点的主生产计划模型、以及结合9条基本原则和 DBR的生产控制方法并较为详细的解释了其步骤。重点讨论了在多品种小批量生产环境下,如何运用DBR对连接器的生产进行识别瓶颈、设定缓冲、瓶颈资源排程。(2)对连接器的生产调度问题进行数学符号结合三参数表示法进行描述。对连接器的生产加工环境、加工约束和优化目标进行了详细的说明。在概述了多品种小批量生产模式下生产调度问题特点的基础上,对多品种小批量生产模式下的调度问题进行了数学建模,并且为使数学模型更加接近实际情况,对数学模型进行一定程度的补充,为调度系统的建立提供做足前期准备。(3)对问题模型进行求解,结合约束理论中的DBR方法对连机器生产中的瓶颈资源进行了整理:对其前面的半成品生产设计成了拉式生产;对其后面的组装生产采用推式生产;并在最后的装配加上了出货缓冲。一系列举措的设计实施来保证多品种小批量模式下的连接器生产调度的成产效率和订单准时达成率。
  最后通过对多品种小批量模式下的连接器生产调度问题的研究,并将建立的系统模型应用到实际连接器生产案例中,有效的提高了案例的订单按期交货率,合理控制库存,降低了生产过程中的成本,有助于提升公司的产品竞争力验证了该模型生产调度系统的可行性和优化性。
[硕士论文] 高一龙
软件工程 哈尔滨理工大学 2017(学位年度)
摘要:传统的产品制造过程,将加工和装配作为两个独立的阶段,对问题的研究主要针对零部件的批量加工。随着社会多元化需求的增加,多品种小批量的订单逐渐增多,在这种多元化需求环境驱动下,需要一种新的生产调度模式,满足人们个性化定制型产品的需求。这样,综合调度应运而生,它将产品的加工过程和装配过程统一为加工过程,将复杂产品虚拟映射为树状加工树。由于同时考虑了工序间的顺序约束和装配约束,综合调度在缩短产品制造周期、提高生产系统效率方面,具有重要的研究意义和实际应用价值。
  经过多年的发展,综合调度问题的研究已由单车间生产环境发展到了分布式生产环境,而现阶段研究的焦点主要针对二车间综合调度问题,并且已经取得了不错的研究成果。但是,以往的二车间综合调度问题研究文献,只考虑了复杂产品在普通设备上的加工情况。而随着加工技术、自动化技术的发展,柔性制造系统和数控加工中心等带有一定柔性的生产系统在实际企业生产中扮演着越来越重要的角色,柔性作业车间调度问题更加符合实际生产问题。因此本文主要研究存在柔性加工设备的二车间综合调度问题。
  针对复杂产品在具有柔性加工设备的二车间进行综合调度问题,本文首先提出了基于最早开始时间的二车间柔性综合调度算法,提出最早开始时间策略、最快处理速度策略以及长路径策略,在每次迭代循环中,同时确定待调度工序,工序的加工车间、设备以及开工时间,实例验证表明,该算法能够较好的解决复杂产品在存在柔性加工设备的二车间进行综合调度问题。其次,针对贪心算法并不一定每次都产生较好解的问题,提出基于集束搜索的二车间柔性综合调度算法,算法采用集束搜索的框架,将上述策略作为局部选择策略,提出过滤规则,限制产生的孩子节点个数,提出全局评估策略,为每个父节点工序保留唯一的孩子节点,算法复杂度分析及实例验证表明,所提算法在增加了复杂度的前提下实现了调度结果的优化。
  最后,本文提出缓冲工序提前迁移的二车间柔性综合调度算法,采用父路径长优先策略、长用时策略以及可用设备少策略确定工序的调度顺序;提出叶节点工序选择策略、缓冲工序提前迁移策略以及普通工序处理策略确定工序的加工车间和加工设备;采用前沿贪心策略的思想,结合产品工艺约束、迁移时间约束以及机器占用约束确定工序的开工时间,复杂度分析及实例验证表明,该算法同样能够在较低的复杂度内实现产品在存在柔性加工设备的二车间的综合调度。
[硕士论文] 李候
物流工程 湖南大学 2017(学位年度)
摘要:本文以Y公司数字化车间建设为依托,展开数控磨床装配车间的布局规划设计研究,为该企业生产系统数字化改造打下基础。本文的主要研究内容包括:
  (1)分析数控磨床的整体装配流程、总装装配工艺流程和物料流图,对装配车间的生产现状进行分析,归纳现有装配车间在布局、物流路线、物料搬运距离、现场管理等方面存在的问题。
  (2)在各个作业单位间的物流相关关系、非物流相关关系和综合相关关系分析的基础上,根据车间布局的约束条件,采用系统布置设计方法(SLP)设计装配车间布局初步方案。
  (3)考虑搬运工具对车间物料运输时间和运输费用的影响,分别建立装配车间布局的目标优化函数。以SLP法设计的初步方案为无量纲化基准方案,建立装配车间布局综合目标数学模型。通过设计染色体编码方式、构建适应度函数、设计遗传操作,对装配车间布局的数学模型进行求解。最后,采用层次分析法对遗传算法求解方案进行评价和方案选择。
  (4)以数控磨床装配车间的配料仓库为例,根据零件的尺寸、形状和质量差异,分析了不同零件在配料仓库中的存储方式。计算存储零件所需的托盘和货架数量,划分配料仓库区域面积,并计算区域面积,最后采用现场管理方法对仓库内部布局进行布局规划。
  本文研究成果有助于提高数控磨床装配车间的物流效率,降低物流成本,为企业的生产系统数字化改造打下基础,有助于提高企业竞争力。
[硕士论文] 马忠凯
物流工程 湖南大学 2017(学位年度)
摘要:机械产品装配作为生产过程的最后一个阶段,在生产中占据至关重要的地位,而物料配送的准确性、及时性是装配作业高效进行的重要保证。尤其对于结构与装配工艺复杂的机械产品,在其装配过程中存在各种不确定的干扰因素,使得原有的配送计划严重偏离实际需求。当前主要采取事后被动调整措施解决不确定条件下装配作业过程中的物料配送问题。这种措施往往缺乏及时性,导致装配作业等待时间增多,交货期延迟,从而给企业效益带来损失。
  为了实现由事后调整模式向事前预测、事中控制模式的转变,本文旨在研究不确定条件下装配车间物料配送时间节点的预测以及物料的动态追踪方法,具体包括:
  (1)以 Y公司 A型产品装配车间为例,分析不确定条件下装配生产过程中常见扰动的产生机理,从客户端、装配生产端和零部件供应端对造成扰动的干扰因素进行分类。
  (2)在对干扰因素分析的基础上,提出了“综合时间需求因子—?T”时间变量,实现对干扰因素的数字化描述。根据?T的大小对工位状态进行定义,并分析工位状态转移的马尔科夫性,利用马尔科夫预测模型实现对物料配送节点的预测。引入“动态误差补偿”提升预测精度;以信息熵为理论基础,建立以“配送可行性时限”和“配送准确度”为指标的评价方法。
  (3)实时信息采集分析是实现物料配送时间节点预测的基础,首先对物料进行分类,建立产品装配关系模型,将装配过程信息与装配节点进行关联。然后结合条码与二维码技术,设计了针对不同种物料的装配过程信息采集流程。在此基础上建立信息关联矩阵,引入颜色集实现对物料的可视化跟踪。
  最后,通过Y公司实际应用验证,配送可行性时限和配送准确性相对传统经验制定方法有了明显提升,验证了该方法的有效性与可行性。本文研究成果有助于技术水平相对落后的离散型制造企业提升生产效率。
[硕士论文] 颜颂涛
机械工程 西南科技大学 2017(学位年度)
摘要:随着工业4.0、智能制造技术的发展,个性化定制作为一种新的生产模式呈现出快速发展的趋势。个性化定制的生产调度是其核心难题之一。本文针对个性化定制生产调度问题,进行了以下研究工作:
  ⑴对智能制造下的个性化定制生产模式进行分析。分析离散型智能制造车间进行个性化定制生产的条件、特点,描述其生产调度的特点及与传统调度的区别。⑵针对离散型智能车间,建立多目标个性化定制生产动态调度数学模型。分析动态调度,并对工况异常以及急件插入情况建立动态调度策略。引入精英策略与领域扰动策略对MMAS进行改进,获得调度方案。⑶建立随机期望值多目标个性化定制生产柔性动态调度模型。考虑订单加工时间不确定的随机期望生产场景。通过两级改进MMAS算法获得调度方案。⑷实证研究。以某公司个性化定制订单生产为例,收集各订单及设备加工数据,对智能车间生产活动中个性化定制柔性动态生产,随机调度模型进行仿真建模进行实证研究。
  结果表明,建立的智能制造中的个性化定制生产调度模型合理,采用动态调度方法对生产调度问题进行求解,取得了较好效果,实现了生产调度的智能化。
[硕士论文] 张秀芳
机械工程(工业工程) 重庆大学 2017(学位年度)
摘要:随着经济全球化和工业技术的迅猛发展以及人们生活水平的不断提高,人们对生活质量的要求越来越高,对产品多样性的要求也在日益增高。为适应竞争激烈的市场需求,企业必须以较低的成本生产多品种小批量的产品,在这种背景下,成组生产方式得以广泛应用于制造业中。生产调度和设备维护管理是企业运作管理的两个重要组成部分,生产调度和设备维护的管理水平决定了企业的运作成本和运作效率,并直接影响企业的竞争力,二者相互影响。若只考虑生产调度,则会造成设备过度使用磨损、有效役龄增加等,进而导致加工精度和加工效率降低,最终影响产品质量和产品交货期;若只考虑设备维护,则会因为维护活动的进行中断原有生产调度计划。因此有必要对生产调度和设备维护进行集成研究。
  本文以成组生产方式下的单机系统为研究对象,通过综合分析生产调度、设备维护以及二者集成研究的国内外现状,总结了现有研究的不足之处,运用统计学、最优化等多学科理论,对生产调度和设备维护进行集成研究,提出了切合实际的集成生产调度和设备维护的优化模型,综合决策调度顺序、维护方式、预防性维护时刻,并就拟解决的关键问题进行了系统的研究,主要完成了以下几个方面的内容:
  ①量化了工件加工时间的影响因素。本文利用零件相似度将学习遗忘效应对工件加工时间的影响进行了量化,并用劣化因子和设备有效役龄来量化设备劣化效应对工件加工时间的影响,建立了切合实际的考虑学习遗忘效应和设备劣化效应的工件加工时间模型。
  ②确定了科学的混合维护策略。本文采用完美维护方式的预防性维护来提高设备可靠性,采用基于役龄的最小维修方式来处理批量加工过程中设备的突发故障使设备恢复正常运行状态,其中为有效避免维护不足和维护过度设置故障率阈值来确定适当的预防性维护时刻。
  ③构建了集成生产调度和设备维护的优化模型。本文综合考虑了工件加工时间模型和设备维护策略之间的相互影响作用,以同时最小化总完工时间和总维护成本为目标建立生产调度和设备维护的集成模型,以贴近实际加工情况。
  本文根据优化模型的数学特征,设计遗传算法对集成模型进行求解,设计具有约束性的编码方式和遗传操作,并对时间、成本进行量纲统一,设置权重以构建适应度函数。最后通过算例展示分析集成模型的可行性和有效性。
[硕士论文] 金花
工业工程 三峡大学 2017(学位年度)
摘要:为了避免因设备故障导致生产中断造成损失,往往需要对设备进行预防维护保养。在生产实践中,设备的预防维护计划和车间的生产计划往往由不同的部门分开制定。实际上,这两个计划是互相影响的,在生产时间的分配上存在冲突,分开考虑不利于制定最合理的维护计划和生产计划。
  此外,目前基于可靠性分析的设备维护研究,主要依据确定的概率函数分布来计算设备的故障率和平均维护周期,没有考虑设备故障的突发性和不确定性,因此,有必要根据对设备故障预测的结果设计预防维护计划的参数,然后据此进行设备预防维护与生产调度集成优化问题的研究,以期为生产实践者制定科学合理的预防维护和生产计划提供决策支持。
  主要的研究内容包括以下四个方面:
  (1)针对多设备混联系统设备的故障预测,设计了基于CBR_RBR的混合专家系统。首先,依据大量的历史维护记录,分别采用特征提取和分类决策树方法建立案例库和规则库;然后,采用CBR_RBR混合推理机制,进行目标案例的最相似案例匹配或规则选取,预测出当前设备未来一段时间的维护参数;最后,通过实例预测表明混合专家系统预测方法具有良好的预测精度。
  (2)为了进一步研究复杂多设备混联制造系统的设备维护与车间调度集成优化问题,针对柔性流水车间调度(FFSP)问题,建立以最小化完工时间为目标的FFSP与设备维护的集成优化模型。提出了改进生物地理学算法(BBO)进行求解,在基础调度方案中以一定的概率在设备空闲时间段插入维护时间,从而得到集成方案。算例试验表明集成优化方案大幅缩短了完工时间,维护次数也明显减少,降低了生产成本。
  (3)为解决设备故障带来的拖期交货和维护成本增加等问题,建立了最小化拖期惩罚成本和维护成本的多目标设备维护与柔性作业车间调度(FJSP)集成优化模型。提出了一种新的层次生物地理算法进行求解,算法将解空间分为上、下两层,设计了分层迭代寻优机制,并融入多种局域搜索策略,提高收敛速度和寻优精度。与遗传算法和生物地理算法对比计算结果表明层次生物地理算法优于其他两种算法。
  (4)对故障预测的设备维护与生产调度集成系统进行了设计与实现。在Matlab的 GUI平台上设计了故障预测专家系统和集成优化两个子系统,利用实例对初始调度—故障预测—集成优化的全过程进行了仿真模拟。该系统可为生产实践者制定科学合理的预防维护和生产计划提供决策支持。
[硕士论文] 潘志成
工业工程 三峡大学 2017(学位年度)
摘要:随着人们需求不断增加,市场竞争日益激烈,准时交货成为提高客户满意度的一个重要方面。然而大部分企业在接收订单时很少了解车间实际状况,无法对交货期进行准确预测,经常出现订单量大于车间生产能力的情况。如果接到订单后再进行排产,无法在交货期内以正常加工能力完成整个订单的生产,因此车间只有通过加班来保持准时交货。然而设备长时间满负荷运行会导致其性能下降,很难保证产品生产质量,一旦设备发生故障将会影响整个生产进度,给企业带来巨大损失,所以一些企业通过提前生产的方式保证订单准时交货。
  然而在提前生产时,需要对订单进行预测。如果预测订单量过大,企业的库存成本将会增加,预测量偏小将导致订单来临时的生产压力过大,产生额外的加工成本,因此如何进行合理的预测对企业控制成本至关重要。除此之外,车间按照预测性订单生产具有一定的风险性,所以如何在预测性生产时减小成本和保持生产柔性是企业急需解决的问题。
  本文首先针对订单预测进行了相关性研究,分析了定量预测中的时间序列法和因果分析法,同时对预测性模型进行参数求解和验证。在选择预测方法时,首先分析产品的特点,找出影响预测目标的主要因素,之后选择合适的预测方法。如果影响预测目标的因素较为复杂,致使无法选择预测方法时,分别带入模型中,对两者偏差值进行比较,选择较小值对应的方法进行预测。
  其次,本文通过工艺规划和车间调度的集成优化,在保证产品质量的同时,降低企业成本,协调了工艺规划阶段和生产调度阶段时的目标冲突,在求解单目标工艺规划与车间调度集成优化问题时,由于工艺顺序和工序的在设备上的加工顺序都会影响可行解,致使可行解集相比于柔性调度问题更加庞大,搜索时更加困难。因此,本文提出了多群体混合进化算法(MG-HEA),通过探索种群使可行解保持分散性,其次通过寻优种群对较优解集进行领域搜索,提高解集质量,最后引入反馈规则避免种群陷入局部最优。求解多目标时,目标的冲突性致使可行解无法有向搜索,因此本文在基于Pareto最优解集设计了聚类差分进化算法(CDE),以最大完工时间,拖期最小和设备最大负荷为优化目标,建立多目标非链式工艺规划集成模型。结合聚类算法、差分进化算法和遗传算法相关操作有效地优化工艺信息和调度方案,保持可行解在空间中的多样性,实现Pareto非支配解集快速更新,并通过对Pareto非支配解集进行领域搜索,使其更加接近或达到Pareto最优前沿面。最后通过实例验证了算法可行性和优越性。
  由于车间生产的复杂性,生产过程中可能受各种不确定因素的影响,例如订单增加,设备损坏等情况。因此本文采用三维仿真技术对生产过程进行模拟,以啤酒包装生产线为对象,采用Flexsim软件进行仿真运行,之后分析各设备的加工情况,发现生产瓶颈,并对瓶颈工序和易发故障进行针对性改善,有效的平衡了生产线的运行,最后经过二次仿真验证改善方法可行。
[硕士论文] 钟昕怡
工业工程 重庆大学 2017(学位年度)
摘要:随着市场需求愈加趋于多样化和个性化,追求规模经济的大批量生产模式己无法适应当今的市场环境;同时,科学技术的发展加快了产品升级换代的频率,不断涌现的新产品使企业需要采用更柔性的生产模式。在市场需求推动及先进技术支持的背景下,越来越多的企业转变为多品种小批量生产企业。另外,随着市场竞争愈加激烈,产品质量已成为企业保证市场占有率,实现持续经营的关键,而工序质量是保证产品质量的根本。因此,如何提高多品种小批量生产中的工序质量已成为质量控制领域的热点。本文以多品种小批量生产中的关键工序为研究对象,对关键工序的识别与质量控制进行了深入研究。
  本文的研究主要包括以下几个方面:
  首先,介绍论文的选题背景,分析关键工序识别及质量控制的研究现状,提出了论文研究的目的和意义。在此基础上,结合多品种小批量生产模式的内涵,深入分析关键工序识别及质量控制的理论和方法。基于此,明确论文需要解决的关键问题,提出论文的研究思路和相应的技术路线。
  其次,针对多品种小批量生产中较难准确识别关键工序的问题,构建多品种小批量生产中关键工序识别的指标体系及模型。在分析多品种小批量生产中工序关键度影响因素的基础上,确定关键工序识别指标体系,并使用粗糙集方法对指标进行约简,采用层次分析法和灰色综合评价相结合的方法建立多品种小批量生产中关键工序的识别模型。
  然后,针对多品种小批量生产中工序质量控制图使用效果不佳的问题,提出一种多品种小批量生产中关键工序质量控制方法。对相似工序的样本数据进行数据变换来扩充样本容量,分析常见控制图的适用范围,确定本文使用的控制图,并使用数据变换后的值绘制控制图,在此基础上,采用BP神经网络对控制图可能出现的异常模式进行识别,分析结果产生的原因,并给出相应的应对策略消除异常,实现多品种小批量生产中关键工序的有效质量控制。
  最后,将上述关键工序识别模型以及关键工序质量控制方法应用于 K企业,应用效果验证论文模型和方法的可行性和有效性。
[硕士论文] 黄瑶雨
管理科学与工程 武汉科技大学 2017(学位年度)
摘要:随着经济全球化的不断深入,消费者多样化、个性化需求的增加,产品组合更加丰富,生命周期不断缩短,企业之间由传统基于低成本和规模化的竞争逐渐转变为基于多样化和快速响应时间的竞争。流程柔性通过快速有效的整合配置资源,保障企业能够在短时间内生产多样化产品,保持竞争优势。如何通过有效的柔性配置,减少市场需求变动对生产带来的风险是流程柔性的重点研究内容。
  本文首先梳理了流程柔性及其风险的研究背景和现状,提出了多阶段多产品流程柔性风险研究的意义和重要性。其次,在相关理论的基础上,论文构建了需求不确定环境下多阶段多产品流程柔性生产的风险模型,提出以配置风险和损失风险两个指标作为衡量柔性系统绩效的标准,并给出了每种风险的度量方法,通过分析和仿真得出了风险规避措施。接着,论文构建了考虑柔性生产成本的流程柔性风险分析模型,给出了模型适用的范围,在仿真的基础上提出了考虑柔性生产成本时的风险防范准则。论文的最后是全文研究的结论和展望。论文的研究扩展了流程柔性风险的理论研究范围,在建模和仿真分析基础上提出的风险规避措施有利于帮助企业实现更加有效的柔性化运作,具有一定的现实意义。
[硕士论文] 卢运栓
控制科学与工程 陕西科技大学 2017(学位年度)
摘要:工业作为国民经济发展的支柱,既是衡量一个国家综合发展水平的尺度,又直接影响着人们的日常生活。工业现代化水平越高,社会发展速度也越快,人们的物质生活会相对丰富、充实,所以世界各国都在努力发展工业以求带动整个社会经济的发展。我国工业现代化建设经过几十年的发展,虽然已经取得了巨大的成就,但相对于西方一些发达国家还存在一定的差距,特别是随着工厂车间设备逐渐趋向于规模化、多样化和复杂化等方向发展,对车间巡检工作的信息化管理提出了更高的要求。针对当前车间巡检工作中出现的巡检不到位、工作效率低、巡检数据可靠性差、巡检记录信息易丢失及保管难度大等问题,本文围绕基于 RFID的巡检定位系统展开研究工作,利用RFID技术、嵌入式技术及WiFi无线通信技术等现代化技术对巡检人员实施定位,并对设备巡检数据进行记录和管理,旨在提高设备巡检工作效率,确保巡检到位及巡检数据的可靠性,以便于对巡检数据实施统一管理。论文主要工作如下:
  (1)巡检定位系统总体方案设计。通过对RFID、嵌入式系统和WiFi通信等相关技术的分析研究,对比分析了几种常用的室内定位技术,考虑到应用场景及环境因素,选择RFID技术用于对巡检人员进行识别及定位;分析了 RFID技术的工作原理并研究了射频系统的数据调制过程。同时,结合RFID与WiFi技术的优势,搭建以RFID技术为核心、以WiFi网络为数据传输媒介的巡检定位系统整体架构。
  (2)巡检定位系统的硬件系统选型与设计。根据系统的实际需要,设计了UHF射频读写器及手持终端,其射频芯片选用奥地利微电子的高度集成超高频RFID读写芯片AS3992,同时根据AS3992芯片的性能对所需的硬件设备进行选型。在此基础上,完成了控制模块、人机交互模块、数据采集模块及WiFi通信模块的芯片选择,分析了相关电路的设计原理,并完成对应的硬件电路设计及性能测试。
  (3)巡检定位系统的软件设计及上位机监测平台的设计。根据巡检定位的实施过程,完成了对μC/OS-Ⅱ系统的移植,重点对定位功能模块、液晶显示模块、数据采集模块及数据传输模块进行了软件设计。在上位机软件设计方面,利用计算机编程语言Visual Basic对上位机监测模块进行了软件设计,实现了对巡检人员的实时定位、设备巡检数据存储及考勤查询等功能。
  (4)RFID室内定位算法的研究。通过分析和研究 RFID室内定位算法,提出一种适用于车间巡检的改进RFID定位算法。该算法是在VIRE算法的基础上结合非线性样条插值法通过计算得出目标位置。最后,利用MATLAB对算法进行仿真,通过数据分析与总结证明该算法有效地解决了VIRE算法使用线性插值法带来定位不准的问题,提高了系统定位精度,能够较好地满足车间复杂环境下对巡检人员的定位需要。
  基于 RFID的车间巡检定位系统经过调试与测试,系统可以准确地实现对巡检人员位置的实时定位、巡检人员身份信息的识别、巡检与定位数据的传输以及上位机与无线网络的通讯等功能,为企业实时掌握设备运行状态提供了保障,并提高了企业的信息化管理水平。
[硕士论文] 龚建全
机械电子工程 西华大学 2017(学位年度)
摘要:《中国制造2025》和《智能制造发展规划(2016-2020)》的相继发布,加快了我国智能制造的规划和布局,以全力抢占先进制造业发展的制高点。随着信息化和工业化的不断深度融合,工业互联网开放程度越来越高,这也向网络信息安全提出了严峻的挑战,如何解决智能制造中网络信息安全问题变得迫在眉睫。
  本论文针对智能制造车间级网络,分析并设计了网络安全方案和数据加密方式。在此基础上,首先完成了系统硬件平台的电路设计。电路设计包括系统电源ADP5050、FPGA参考时钟和参考电源、JTAG配置、DDR3存储K4B2G1646C、千兆以太网KSZ9031MNX、以太网连接器RJ45等模块。
  在网络安全和密码及编码学的研究基础上,采用自顶而下的设计思想完成了系统的软件设计。软件设计分为两部分,一部分接口FPGA,另一部分为算法FPGA。接口FPGA软件设计主要包含千兆以太网PHY配置,UDP协议、IP协议、ARP协议、DDR3的转换控制及UniPHY IP配置、数据收发等模块;算法FPGA软件设计主要包含数据的输入寄存和校验、AES密钥扩展、AES加解及解密算法、SM4密钥扩展、SM4加解及解密算法和SM3算法等模块。在设计过程中分析了FPGA的片上资源及Verilog编码效率。
  完成了系统仿真。利用Modsim完成了各子模块和系统整体的RTL级仿真,并对仿真结果进行了分析和判断。最后设计了系统的测试方案,并完成了系统的子模块和整体测试。子模块测试主要利用QuartusII的SignalTapII嵌入式逻辑分析仪获取FPGA的片内的待测信号,而整体测试主要利用Wireshark和网络调试助手来获取UDP加密和解密包。子模块和整体测试均包含了功能、性能和稳定性三个方面,并对测试结果做出了分析和判断。
  实验结果表明,本文设计的车间级网络方案实现了网络数据的机密性和认证功能,为智能制造网络信息安全研究提供了良好的基础研究。
[硕士论文] 高欢
机械设计及理论 西南交通大学 2017(学位年度)
摘要:对于制造企业来说,车间是企业信息流、工作流、物料流和控制流的交汇点,是确保生产计划顺利完成的关键机构,在企业生产管理系统中占据重要位置。随着企业信息化建设的不断推进,信息技术已被广泛应用在企业的生产管理中,但由于离散型车间生产过程的复杂和多变,单纯的引入信息技术并不能有效实现生产过程的实时监控,所以如何实现生产过程可视化依旧是企业难以攻克的难题。因此,只有将信息技术的应用与企业的战略、业务和管理相匹配,使管理者能够全面、快速、准确地掌握车间生产情况,及时根据反馈信息来合理分配制造资源和调整生产计划,才能真正提高企业的整体信息化水平,使企业获得最佳的运行效益。
  首先,论文建立离散型车间生产过程模型,分析了信息和物料在各个工序之间的流动过程;通过对车间生产数据的分类,明确了系统的数据管理类型;结合精益生产理念总结的七大浪费,从约束理论提出的三个基本指标的分解上切入,分析了影响生产系统运行的因素,以此确定了生产过程监控指标体系,完成了系统的需求分析。其次,在需求分析的基础上,对系统的体系结构、功能模型和网络结构进行构建,完成了系统的总体设计。接着,通过对数据采集层的详细设计,提出了基于RFID技术、人工采集和设备终端自动采集三种方式相结合的数据采集方案;通过对数据层的详细设计,完成了系统数据库的概念设计、逻辑设计和具体实现;通过对功能层的详细设计,完成了系统各功能模块的IPO设计;通过对Web服务层的详细设计,利用Web Service技术实现了与ERP系统的集成,完成了对生产系统的闭环控制。最后,采用MicrosoftVisual Studio2010开发软件和C#语言,选用Microsoft SQL Server2008 R2数据库作为后台数据库,使用ADO.NET数据接口技术和GDI+图形设备接口技术等,开发了离散型车间生产过程监控管理系统。该系统实现了生产过程可视化,使管理者能够实时准确地掌握车间生产情况,对企业进行信息化建设具有一定的参考价值。
[硕士论文] 代宗
机械工程 西安工业大学 2017(学位年度)
摘要:防毒面具作为一种重要的个人呼吸防护器材,在设计和研究方面受到世界范围内广泛的关注和重视。但是目前我国在防毒面具面的研制过程中,仍然采用先设计再加工,最后实验测试的传统设计方法,大大增加了防毒面具的研制时间和成本。面对这一问题,本文提出了一种新的技术方法,将有限元仿真分析技术(CAE)应用到防毒面具的研制方法中,代替之前的加工与实验测试的过程,从而缩短防毒面具的研制时间,减少设计成本。本文研究的是防毒面具面罩装配气密性与牢固度的问题,采用的研究方法是首先根据各接口的装配过程,对其进行有限元仿真分析,再通过物理实验与有限元仿真分析数据之间做对比,确定该有限元仿真分析方法的正确性。最后对加工中出现的部分结构尺寸的改变再进行有限元仿真分析,确定面具各接口处的密封性与牢固度是否合理。为防毒面具的设计提供技术支持。
  本研究主要内容包括:⑴通过对橡胶类材料本构模型的描述,确定橡胶罩体材料本构模型为Mooney-Rivlin2参数模型。再根据橡胶材料的单轴拉伸试验,得到其应力一应变曲线,通过最小二乘法对实验数据进行拟合,得到M00ney-Rivlin2参数橡胶本构模型的参数值。最后通过Ansys Workbench平台,应用得到的橡胶本构模型参数模拟单轴拉伸实验,通过仿真数据与实验数据对比分析,确定了该本构模型可以准确的反映橡胶材料的力学特性。⑵以橡胶罩体的应力分布为面罩装配气密性的判断标准,根据标准的罐接头、主通话器装配过程,对其接口装配气密性进行有限元仿真分析,得到橡胶罩体的应力分布,通过实验测试数据与仿真数据做比对分析,确定该仿真方法是正确的,再通过改变模型中橡胶罩体的厚度参数,验证了在参数变化后,罐接头、主通话器的装配气密性仍然合格。其次以卡扣连接强度为牢固度判断标准,对罐接头与主通话器的装配牢固度进行有限元仿真,得到合适的卡扣凸台高度为0.9mm-1.1mm。最后对眼窗的装配气密性与牢固度进行有限元仿真分析,发现其局部密封性差,并提出了修改方案,对橡胶罩体进行加厚处理,再进行有限元仿真分析,通过罩体的应力分布,确定该修改方案是正确的,再以螺栓的连接强度为眼窗牢固的判断标准,对标准的眼窗与修改后的眼窗分别进行螺栓连接强度校核,确定眼窗的装配牢固度是合格的。
[硕士论文] 黄亚永
车辆工程 西安工业大学 2017(学位年度)
摘要:防毒面具的佩戴气密性直接关系到工作人员在佩戴防毒面具作业时的人身安全。随着人们生活水平的不断提高,对自身生命安全越来越重视,对防毒面具的要求也就越来越高。但是作为防毒面具研制工作的重要组成部分,目前对防毒面具气密性的研究工作方法仍然较国外落后,研究成本较高。随着科学技术和有限元法的快速发展,本文结合前人在防毒面具研究工作中的经验和不足的基础上,结合其他行业运用有限元法对产品性能预测的经验,提出一种针对防毒面具佩戴气密性研究的新方法,即运用有限元模拟技术对防毒面具的佩戴气密性进行仿真研究。
  本研究主要内容包括:⑴对防毒面具罩体材料和人体头部标准模型的橡胶试样进行了单轴拉伸实验,根据实验数据在ANSYS workbench中拟合得到了不同本构模型下的应力应变曲线,结合不同本构模型和实验条件下测得的应力应变曲线得到宁最适合本文研究对象的本构模型及确定了本构模型的材料常数。⑵介绍了人体头面部尺寸的数据来源,并根据数据通过UG曲面造型和曲面处理的方法建立了本文研究对象的三维几何模型,并根据本文研究目的对防毒面具罩体结构进行了有依据的简化。⑶通过ANSYS workbench对装配体的有限元模型进行非线性静力学分析,得到了防毒面具罩体结构在装配过程中不同载荷步情况下的应力应变情况;得到了佩戴完成之后的人体标准模型面部的应力分布状况;根据人体实际佩戴防毒面具的情况进行了防毒面具佩戴气密性的实验测试,根据实验数据得到了在实验条件下人体面部所受应力的分布情况。⑷通过对防毒面具佩戴气密性研究的仿真数据和实验测得的数据进行对比分析,并对仿真过程和实验过程中的误差进行数据处理,对比结果验证了用有限元模拟的方法对防毒面具佩戴气密性研究方法的可行性。⑸结合仿真结果和实验结果,对防毒面具罩体结构上密合框上的应力分布较低的结构进行了优化,得出了优化之后人体面部受力部位的应力分布,通过与优化之前的数据进行对比分析,验证了优化成果的合理性。
[硕士论文] 黄威
工业工程 西安工业大学 2017(学位年度)
摘要:防毒面具是保护人体呼吸器官、眼睛和面部的重要个体防护装备。防毒面具罩体内部结构比较复杂,在吸气作用下,罩体在局部部位会发生变形,影响防毒面具罩体内的气流通道的分布,并降低罩体镜片的保明效果。本文旨在采用计算机流体分析,模拟仿真罩体内流体的分布和流动轨迹,同时在该分析基础上对罩体结构进行单向流固耦合分析和流体的对流换热分析,并对现有卓体结构提出改善方案。
  本文釆用计算机流体力学分析防毒面具罩体内气流分布情况。首先确定防毒面具罩体内流体的基本特征、模拟控制务程及其离散化和三维湍流模型的选择。然后使用UG三维绘图软件,通过合理简化建立罩体结构三维模型和流体域模型,并通过专业的网格划分软件ICEMCFD进行网格划分。最后在ANSYS Workbench平台上,通过计算机流体分析软件CFX,对罩体内流体流动轨迹和分析进行瞬态数值模拟。经过分析,得到在一个吸气周期情况下每个时刻的流体流动分布图,并对该情况下流体的分布进行物理实验验证,证明该模拟方法的可行性和可靠性。针对罩体结构,在ANSYS Workbench平台上,通过计算机流体分析软件CFX和静力分析模块Static Structural进行单向流固耦合分析。对现有设计的防毒面具罩体结构的变形程度和变形部位大小进行数值模拟。在此基础上比较了不同罩体结构(加导流翼、加凹槽、加筋)下的罩体变形对流体通道的影响。综合这些影响因素得到对罩体结构进行增加导流翼和凹槽并在罩体底部加筋的改善模型,该模型降低了罩体结构变形,有效的改善的流体向上流动的通道。针对改善后的罩体结构模型,利用计算机流体分析软件CFX进行对流热分析,分析了原始罩体、增加凹槽的罩体结构和改善后的罩体结构下流体的对流换热情况及其对罩体保明性的影响。数值模拟结果表明三种不同结构情况下对罩体眼窗上、中和下三个区域的保明效果不一样;改善后的模型,使更多的气流向上流动,保明效果最好。
[硕士论文] 朱新锋
机械工程 西安工业大学 2017(学位年度)
摘要:呼气活门是防毒面具上关键的部件之一,活门气密性的好坏直接影响整个防毒面具的使用性能。目前对防化领域活门的研究较少,活门工作特性以及影响其工作性能的因素需要进一步探究。因此开展防毒面具活门气密性等相关研究对于全面了解呼气活门的工作特性进而提高整个防毒面具的使用性能具有重要意义。
  本文以有限元分析理论及参数化设计理论为基础。依据活门橡胶材料的特性,确定本构模型并对活门装配过程进行仿真。依据工作时对活门气密性的要求,提出以活门与座的接触压强来评价活门气密性。克服了只能通过物理试验的方法判定气密性是否满足要求的局限性,实现了直接利用相关指标参数来评价活门气密性并利用仿真确定了呼气阻力。通过对活门与座结构分析,找到影响活门气密性的因素并进行改进。为了确定本构模型,把实验数据输入ANSYS Workbench中,选择常用的Mooney-Rivilin、Yeoh和Ogden本构模型做拟合,把物理实验数据曲线和仿真拟合曲线结果相对比。最终确定适合活门材料的本构模型是Mooney-Rivilin两参数模型,其中两个参数为C10=1.74,C01=-1.51通过分析活门与座的结构特点,对二者的模型进行适当简化。对比三维模型和二维模型网格划分的数量以及考虑到计算量等问题,选择二维模型进行分析。利用ANSYS Workbench对活门装配过程仿真并确定活门装配力的大小。为了弄清活门工作时的特点,对吸气和呼气两个方面进行了仿真。得到了活门吸气时的接触压强和呼气阻力,以此结果为依托对影响活门工作性能的重要结构进行参数化建模。对改进后的活门与座进行多次仿真,确定了改进方案。结果表明:活门装配力为11N,与试验测得结果相比误差较小。呼气阻力约为53pa。当活门增加厚度0.05mm时活门接触压强增大,当活门座凸台的倒角减小0.02mm时活门的接触压强增大,呼气阻力仍符合要求。因此适当增加活门厚度、减小倒角可以提高活门的气密性。
[硕士论文] 李盼
管理科学与工程 重庆大学 2017(学位年度)
摘要:对于制造企业,生产调度作为CIMS(Computer Integrated Manufacturing System)的重要组成部分,是生产运行控制和生产管理的关键。生产调度对于优化资源配置,降低生产成本,提高生产效益,提高企业竞争力具有重要的意义。天车调度是生产调度的重要部分,对于生产调度方案顺利实施、生产工序工位间的物流衔接、生产过程的安全稳定运行有着举足轻重的作用。不同于一般制造车间的天车调度问题,钢厂连铸车间天车调度问题常常因多机多任务的特点、时空约束条件的限制以及空间冲突的存在而使其求解更为困难。本研究旨在探索一种解决钢厂连铸车间天车调度问题的有效方法,同时也为一般制造车间天车调度提供借鉴。
  研究工作以钢厂连铸车间为对象,通过分析天车调度系统要素构成,建立天车调度模型,提出仿真-遗传算法混合优化方法来求解模型。最后依据钢厂连铸跨的生产数据,编制出可行且优化的天车调度方案。
  论文的主要工作和所得结论如下:
  ①钢厂连铸车间天车调度系统由吊运任务、天车、工位等要素构成,获得可行的天车调度方案的基本思路和原则为:按吊运任务与天车的相对位置关系确定各天车与任务的匹配度,并将其作为选择天车的依据;按天车状态更新规则描述天车运行过程;按任务种类与预计起止时间先后确定吊运任务的优先级,将确定的任务优先级作为天车运行过程中利用天车被动移动进行冲突消解的依据。
  ②考虑重钢包、空钢包以及辅助吊运任务,以所有吊运任务等待被运输时间最短、总运输时间最短、天车之间负载时间差异最小为优化目标,按车间内多台天车执行吊运任务的时间空间约束、天车运行安全约束条件满足等为约束方程,建立了天车调度模型。为求解天车调度模型,设计了仿真—遗传算法混合优化方法:以天车序列作为染色体编码,通过多次仿真生成多个天车调度方案,包含天车序列以及天车运行过程。多个天车序列构成了初始种群经过遗传算法进化为新种群,新种群再通过仿真运行产生相应的天车调度方案,如此经过多次迭代生成可行且优化的天车调度方案。
  ③以攀钢提钒炼钢厂的板坯连铸车间为对象,以该垮的4小时吊运任务为输入数据,分别利用仿真模型和仿真-遗传算法混合优化方法进行求解,比较二者生成的天车调度方案,结果表明混合优化方法可得到更优的解。进一步,分别设计了制定天车调度方案前预知有辅助任务发生和实施已制定好的天车调度方案过程中临时突发辅助任务的两种类型实验,通过混合优化方法进行求解得到了2种天车调度方案,结果表明:混合优化方法可以用于处理突发任务的情况。最后设计了禁忌搜索法进行比较,分别以5组不同规模的任务量为输入条件进行实验,进一步检验了混合优化方法的可行性和有效性。
  研究结果表明:仿真-遗传算法混合优化方法能够获得可行和优化的钢厂连铸天车调度方案,研究工作建立的钢厂连铸天车调度模型及其求解方法可用于指导和辅助钢厂连铸车间生产过程天车调度,也可供解决一般制造车间天车调度问题参考和借鉴。
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