[发明专利]一种装配生产线脆性时间窗度量方法与弹性控制系统

说明书

本发明公开了一种装配生产线脆性时间窗度量方法与弹性控制系统，涉及工业自动化技术领域。一种装配生产线脆性时间窗度量方法，通过弹性控制系统得出装配生产线的状态方程，并根据装配生产线的状态方程获取每个潜在的扰动事件下机器的脆性时间窗口，即算出扰动事件的发生时刻与装配生产线造成永久性生产损失的时刻之间的时间间隔，再通过判断扰动事件的持续时间是否在脆性时间窗口内，实现对装配生产线的脆性进行数学量化，并对装配生产线的脆性作出评估，进而实现对装配生产线作出合理维修决策，对装配生产线实际中的维护、节能和换产具有重要意义。

技术领域

本发明涉及工业自动化技术领域，特别是一种装配生产线脆性时间窗度量方法与弹性控制系统。

背景技术

现有技术聚焦在生产线正常工作情况下的效能评估，这种技术接近于静态设计，而生产系统的动态性能分析受到的重视较少。此外，现有技术通常是从统计角度，通过绩效指标例如利用率、生产总量等对产线进行衡量，大多忽略对产线故障情况的衡量和对故障之后的控制决策。因此，现有技术最大的缺点在：

1、现有的技术方案建模过程中，大多缺乏对产线设备发生故障或者需要预防性维修等离散事件这一方面的考虑，因此所得模型大多缺乏对产线的脆性评估。

2、现有技术面对设备故障或者预防性维修时，大多缺乏对产线的脆性进行数学量化，因此难以对产线的故障进行分析评估和弹性控制决策。

发明内容

针对上述缺陷，本发明的目的在于提出一种装配生产线脆性时间窗度量方法与弹性控制系统，以实现对装配生产线的脆性进行数学量化，并对装配生产线的脆性作出评估，进而实现对装配生产线作出合理维修决策。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种装配生产线脆性时间窗度量方法，装配生产线为N(N≥1)个机器和N-1个缓冲区交替设置的串联生产线，所述方法包括以下步骤：

步骤1：物理车间和虚拟车间之间进行虚实同步；

步骤2：在装配生产线开始作业之前，初始化弹性控制系统中装配生产线状态的各参数，并计算出装配生产线中断状态方程和装配生产线无中断状态方程；并根据装配生产线两个状态方程获取每个潜在的扰动事件下机器的脆性时间窗口；其中，脆性时间窗口是指在扰动事件的发生时刻与装配生产线造成永久性生产损失的时刻之间的时间间隔；

步骤3：在装配生产线开始作业的任何时候检查装配生产线是否发生扰动事件；若是，则转到步骤4；若否，则转到步骤8；

步骤4：判断扰动事件的持续时间是否在脆性时间窗口内；若是，则在脆性时间窗口内，在原有的装配生产线上对发生扰动事件的机器进行纠正维护，然后转到步骤7；若否，则转到步骤5；

步骤5：判断是否有备用机器替换发生扰动事件的机器以重组装配生产线；若是，则对装配生产线进行重组，然后转到步骤7；若否，则转到步骤6；

步骤6：判断是否有备用工人代替发生扰动事件的机器工作；若是，则用备用工人代替故障机器进行工作，然后转到步骤7；若否，则等待故障机器的维修结束，转到步骤7；

步骤7：将扰动事件导致的中断记录在故障数据库中；

步骤8：利用统计的故障数据库对装配生产线进行预防性维护。

本发明还提供一种装配生产线弹性控制系统，应用在上述的一种装配生产线脆性时间窗度量方法，包括物理车间和数字孪生系统，还包括建立在数字孪生系统的弹性控制决策模块以及与物理车间相对应的装配生产线模型；

数字孪生系统用于装配生产线模型与物理车间的装配生产线虚实同步；

弹性控制决策模块用于根据装配生产线模型计算出装配生产线中断状态方程和装配生产线无中断状态方程；并根据装配生产线两个状态方程获取每个潜在的扰动事件下机器的脆性时间窗口；