FMS中刀具优化管理的数学建模与分析Ξ.PDFVIP

第 27 卷 第 4 期 昆　明　理 　工 　大 　学 　学 　报 Vol . 27 　No . 04 2002 年 8 月 Journal of Kunming University of Science and Technology Aug. 2002 FMS 中刀具优化管理的数学建模与分析 1 2 苏加国 ,邱福生 ( 1. 云南省 大学科技园 ,云南 昆明　650118 ;2 . 昆明理工大学 机电工程学院 ,云南 昆明　650093) 摘要 : 从刀具故障损失费用最小的角度入手 ,研究刀具更换 、故障检查间隔对生产中损失费用的 影响 ,建立了相应的数学模型并进行深入分析 ,为企业 FMS 提供了一种刀具的优化管理方案. 关键词 : FMS ;刀具优化管理 ;数学建模 + ( ) 中图分类号 :TH165 . 3 文献标识码 :A 文章编号 :1007 - 855X 2002 04 - 038 - 04 0 引言 人们一般认为 ,FMS 加工的零件可以有任意多的种类 ,但实际上 ,大多数现有的 FMS 只能加工有限 品种的零件. 对 目前已经使用的 FMS 调查统计表明 ,66 %以上的 FMS 加工的零件种类少于 10 种 ,30 %左 右的 FMS 加工的零件种数大于 10 种少于 15 种. 大多数情况下 ,FMS 的应用使中小批量 、多品种零件的加 工条件转变成中批量 、少品种的加工条件 ,造成这种原因并不是柔性制造系统本身的缺陷 ,而是由于系统 的刀具自动化程度太低所致. 此外 , 由于早期开发的MAS 没有充分考虑刀具管理系统的自动化 , 随着 FMS 的开发应用 ,刀具系统 发现了一些有待解决的问题 ,如 : 1) 刀具系统的合理规划设计 ; 2) 刀具监测系统不完善. 对破损刀具难以检测. 或检查出破损刀具时 , 中央计算机难以作出故障处 理 ; 3) 中央计算机没有对整个 MAS 中已经达到寿命的刀具进行统计分析整理 ; 4) 刀具管理混乱. 对刀具信息缺乏统一的管理 ,刀具数据库中的数据不足或数据库功能不完善 ;对 刀具库存量的控制不合理 ,需要的刀具没有 ,而不需要的刀具却多余. 通过对各种 MAS 系统的分析 ,人们发现刀具和工件储运系统利用率明显低于加工设备的利用率. 在 FMS 中 ,加工零件的每道工序往往需要 2～15 把不同的刀具. 对于每道工序 ,零件调度系统一般只需决策 一次 ,而对刀具管理系统就必须决策 2～15 次 ,因此优化管理 FMS 中的刀具对提高系统总体效率起着重 要作用. 本文将从刀具故障损失费用最小的角度来讨论刀具的优化管理问题. 1 建模分析与假设 在 FMS 中会随机性地出现故障 ,故障的出现必然带来经济损失 ,现通过控制检查间隔和定期更换刀 ( 具来减少故障损失 ,希望达到单位周期内的总故障损失费用 包括故障调整费用 ,带故障运行损失费用 , ) 检查费用 ,故障误认损失费用 最小. 因到刀具故障的出现为随机性分布问题. 解决此类问题首先在于找出检查周期与刀具更换周期之间 的恰当关系 ,即求解出刀具的优化管理办法. ( ) 假设一 :零件检测周期 下称检测周期 不一定为常数, 而是根据故障出现时刻的概率分布来确定. 故障概率大时, 检测周期短, 故障概率小时, 检测周期长. 刀具故障概率分布函数用连续型分布函数来描 ( ) ( )