[发明专利]一种可重构制造单元重构点决策方法

说明书

本发明公开了一种可重构制造单元重构点决策方法。使用本发明能够发现可重构制造单元存在的问题，对单元执行状态进行分析，快速、合理地确定RMS的重构点，避免过度重构，节省了不必要的重构成本。本发明将机床状态分为“不变/加工”、“不变/空闲”、“不变/故障”、“新增/加工”和“删除”5种状态，从机床状态出发，对RMS制造单元状态进行考察，实现了机床状态的量化分析，然后采用信息熵和突变理论的引入，实现了RMS制造单元重构点的准确识别，从而避免过度重构，节省了不必要的重构成本。

技术领域

本发明涉及先进制造技术领域，具体涉及一种可重构制造单元重构点决策方法。

背景技术

随着经济发展，制造业产业竞争加剧，客户需求更加刁钻和多样化，导致产品种类的不断增多、市场需求的大幅度波动，加上科学技术的不断革新，产品上市窗口越发缩小，现有的制造系统在缺陷逐渐显露，新型的制造系统研究逐渐成为了热点，追求以低成本生产高质量的产品来获取竞争优势。而可重构制造系统(Reconfigurable ManufacturingSystem，RMS)可以根据客户要求提供精确的功能和能力需求，逐渐成为了研究的热点。

RMS是一种具有快速响应能力的制造系统，通过对系统结构、硬件、软件进行重组、调整来快速改变系统的功能，以应对因市场波动、技术革新、政策变动带来的冲击。虽然RMS具有良好的应对市场需求突然变化的系统结构，但是如果对RMS制造单元进行频繁的重构，可能会造成过度重构，反而增加了重构成本，这样的话，总体成本不一定减少。因此，有必要对制造单元的重构时机进行判断，何时的重构时间点能够使重构频率保持在一个合理的范围内，从而保持RMS的低成本特性。

RMS是一种为响应市场不规则需求的突然变化，在设计之初就考虑通过快速改变系统结构和软硬件组元来调整生产能力和功能的制造系统。相比于传统制造系统以机床或者工件为中心进行系统构建导致的系统产能、灵活性不足的问题，RMS以工件族为中心构建加工单元，单元具备加工工件族内所有工件的能力，可以实现混线生产，同时可以通过增减单元内设备来调整单元的产能，弥补了传统制造系统的不足。RMS实施过程包括工件族划分、制造单元构形设计、制造单元构建、产能提升、重构时机确定、重构方案设计、系统/单元重构等环节。现有研究成果中，Koren等阐述了RMS的设计原理，定义了RMS的corecharacteristics和设计原则，为RMS的实际应用奠定了基础。Bensmaine et al.对RMS的manufacturing strategy进行了研究，提出了一种新的启发式IPPS(integrated processplanning and scheduling)方法。工件族是RMS实施的起点，Goyal等采用相似性系数法对RMS工件族划分方法进行了研究，在考虑工艺路线的基础上，提出了闲置机床(idlemachine)和绕路动作(bypass move)的概念，进一步细化了工件族划分过程需要考虑的因素。Saxena et al.提出了一种RMS构形设计优化方法，考虑了机床成本、重构成本、生产成本、维护成本等生产因素。该方法在第一阶段构建了RMS制造单元构形的数学表达模型，第二阶段形成RMS构形备选方案，第三阶段采用优化方法选择最优方案。Youssef et al.从模块化机床的角度对RMS的性能进行了分析。

综上，RMS的现有研究成果大多数集中在工件族构建、制造单元构形设计和RMT的设计上，而RMS实施过程中有关重构时机确定方法的研究目前还没有，因此本发明针对RMS制造单元的重构时机确定问题，提出了一种考虑机床状态的RMS系统执行状态分析方法。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种可重构制造单元重构点决策方法，能够发现单元存在的问题，对单元执行状态进行分析，快速、合理地确定RMS的重构点，避免过度重构，节省了不必要的重构成本。

本发明的可重构制造单元重构点决策方法，包括如下步骤：

步骤1，构建RMS机床状态体系并进行量化：