柔性制造系统仿真研究.pdfVIP

维普资讯 第 23卷 第 6期 三峡大学学报 (自然科学版) V0l23No．6 2001年 l2月 JofChinaThreeGorgesUniv (NaturalSciences) Dec．20O1 柔性制造系统仿真研究 赵美云 方子帆 昊正佳 (三峡大学 机械与材料学院．湖北 宜 昌 443002) 摘要 ：柔性制造系统是大型复杂骑 自动化制造系统-其运行效益至关重要-但其不可预见性乜根 - 相应曲投费风险和^力、精力浪费的潜在可能性也较^ ．一旦建成后发现设计不合理-要改动或重 琏．又要耗费^量人力、翱力．通过计算机仿真，可 在规划、设计阶段就对曩性制造系统的静动态性 能进行充分的顸剥 ， 尽早发现系统布局、配置及调度控制策略方面曲问题 ．从而更快、更好地改善系 统设计 通过实例对这一系统进行 了建模与规划舟析 ，这对机械制造叠业应用秉性制造最统具有十 分重要的意义 ． 关键词：柔性 造系统； 系统建模 ； 系统仿真 中图分类号：TH165 文献标识码 ：A 文章编号：1007—7081(2001)06—0548—05 1 问题的提出 柔性制造系统(FMS)是由若干计算机数控设备，物料运储装置和计算机控制系统组成的并能根据 制造任务和生产品种的变化而迅速进行调整的自动化制造系统 ．国内外柔性制造系统应用实践表明， 作为多品种、中小批量的一种生产模式，柔性制造系统在提高生产率和产品质量．保证交货期 ．提高系统 可靠性 ，加强企业应变能力等方面取得了很大效益 ．从宏观看 ，FMS技术可以进一步提高产 品质量和 设备利用率，使管理科学化和提高企业的竞争能力 ．此外 ，FMS能缩短工件的投人产出周期 ，提高对市 场变化 的反应能力 ． 单纯地将柔性制造系统的硬件设备合理地组成一个系统，并不一定就能取得上述效果 ．在实践中 还必须 以有效的系统运行管理措施为保证 ．要充分发挥 FMS的潜在优势 ，就必须在 FMS的设计规划 阶段对其进行全面深入的分析研究，在运行阶段也需要正确的计划调度 ．柔性制造系统是现代机械制 造、计算机科学和管理工程 的综合应用 ，它技术复杂 ，投资巨大，采用建造实体系统进行研究显然是不合 算 的，因此，它的研究开发 、规划设计、运行管理和调度 ，都离不开使用模型进行仿真．仿真技术是保证柔 性制造系统的设计合理化 ．提高运行效率 ，取得最优的经济效益的重要手段 ．在 FMS的设计阶段，通过 仿真可以选择系统的最佳结构和配置方案 ，以保证系统既能完成预定生产任务又具有较好的经济性、柔 性和可靠性 ，并避免因设备使用不当造成巨大的经济损失 ；在 FMS运行阶段，通过系统仿真实验可以 预测系统在不同调度策略下 的性能，确定合理 、高效的作业计划，找出系统 的 “瓶颈”环节 ，从而充分发挥 FMS的生产能力 ，提高经济效益 ． 2 系统建模理论 系统建模与仿真是对客观事物构造模式，并对其进行分析、推理和预测 ，即针对某一研究对象，借助 数学工具来加以描述 ，通过改变数学模型的参数来观察所研究事物的状态变化 ．柔性制造系统属于离 散事件动态系统 ，按照所建立的模型类型 ，它可以分为三太类 ： 收 稿 日期 作者简介：赵姜 云(1977一)-女，助教 维普资讯 第 23卷 第 6期 赵美云等 柔性制造系统仿真研究 549 (L)排队网络模型分析 ．柔胜制造系统是一种随机服务系统 ．每一个工位都可以看作 “服务台”·工 件就是 “顾客”，每个工件都经历到达 、排队等待、服务 “加工”和离开的过程 ，整个系统组成了一个排队网 络 ．利用计算机对所建立的数学模型求解 ，就可以得到系统一系列重要的性能指标t从而对系统进行评