基于随机动态规划方法的可重构制造系统柔性测度研究.doc

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1、基于随机动态规划方法的可重构制造系统柔性测度研究摘耍：可重构制造系统(RMS)柔性的定量化测度研究对企业准确地掌握可重构制造系统柔性的大小性并据此进行科学地决策具有重要意义。本文以可重构制造系统柔性的相关理论为基础，运用随机动态规划方法，针对制造系统的一个生产制造周期构造RMS中柔性的随机动态规划定量评价模型。通过该模型，分别求解出RMS和刚性制造系统的最优收益值，最后采用差值比较的方法求得可重构制造系统的柔性值。关键词：可重构制造系统；柔性测度；动态规划；柔性值一、引言可重构制造系统(Reconfigurable

2、ManufacturingSystem,RMS)是一种能够根据产品功能和生产能力的需求及市场需求变化做出快速响应，以应对不可预测的全球性市场激烈竞争的制造系统。在当今全球经济一体化的时代背景下，制造企业面临着提高产品质量、降低产品成本及对市场需求做出快速响应的多重压力。在这一严峻形势下，提升制造系统的柔性对企业提高竞争优势有着非常重要的意义。RMS是一种可重新构形的现代制造系统，它不仅具有刚性制造系统较高的生产制造效率，还具有柔性制造系统自动化程度高的优势，从而它是满足大批定制要求的最佳制造系统。制造企业在构建可重

3、构制造系统时，需要综合考虑柔性与成本两个因素，合理地确定RMS柔性的大小才能使企业获得最人化的利益。因此准确地测度RMS的柔性具有重要的实践意义。针对生产制造系统的柔性研究，早期学者的研究侧重于针对柔性制造系统的柔性进行评价。杨思远、刘细兵在讨论柔性制造系统柔性衡量标准的基础上建立了柔性的净现值指标评价模型；李岩、张晓坤和徐跃飞等在针对影响柔性制造系统的柔性因素进行深入分析的基础上提出了用模糊评价方法对制造系统柔性进行评价。随后，学者们逐渐将柔性作为制造系统的一个特征，研究柔性的概念并针对影响制造系统柔性的各种因素

4、进行分析，并且给出了具体的柔性评价的方法。近年来，梁福军、宁汝新及姜晓鹏、王润孝、库祥臣分别对RMS的柔性进行了定义并系统阐述了柔性的分类，但是都没有针对RMS柔性的测度方面进行研究。在已有的制造系统柔性测度研究中，学者们从不同的角度对制造系统柔性的测度进行了研究oMandalbaum用制造系统的柔性在环境变化发生时造成的损失或者带来的收益来对柔性进行测度；Gust.avsson认为制造系统的柔性可以用制造系统的投资剩余值与投资原值之比来表示；Kumar则根据生产制造系统处理不确定性环境的能力以反映该系统的柔性，建

5、立了基于信息理论的柔性测度方法；Slack认为制造系统的柔性应该在由状态范围维度、状态转移费用维度和状态转移时间维度构成的三维空间中进行度量；Barad认为制造系统运行柔性可以用系统适应变化所需的时间来度量并采用时间卩etri网描述柔性。以上为学者从四个不同的角度对柔性的主要特征进行了描述并提出了相应的柔性测度方法。综上所述，目前对于制造系统柔性的测度主要是皋于经济效果、信息论、Petri网和多维度的柔性度量方法，但这些柔性度量方法存在着不同程度的缺陷。虽然目前制造系统柔性度量研究存在一定程度的缺陷，但是针对制造系

6、统“柔性”这一特征的研究已经十分丰富。但是，冃前针对可重构制造系统柔性的研究还很贫乏，还仅限于柔性的概念和分类。针对现有研究的不足，木文选用随机动态规划的方法，针对制造系统的一个生产制造周期构造了RMS中柔性的随机动态规划定量评价模型，通过求解模型得到最优收益值,本文用RMS和刚性制造系统最优收益值之差来定义柔性,既可避免由于运行环境、制造系统自身等因素的变化对制造系统柔性测度的准确性的影响，又可以直观地反映出可重构制造系统对顾客需求发牛变化的响应程度。二、RMS的柔性及测度原理(―)RMS的柔性RMS的柔性是指R

7、MS整体通过系统本身的构件之间的重新构形从而实现的对加工任务或加工工作的适应性。RMS由七个柔性因素构成，即设备柔性、产品柔性、工艺柔性、工序柔性、运行柔性、批量柔性和重构柔性。RMS具有柔性决定了其在生产制造过程中的优势：RMS具有刚性制造系统和柔性制造系统的特性，其生产能力和生产功能介于刚性制造系统和柔性制造系统之间；RMS是基于多个工件族来进行设计的，对工件族中的所有工件提供定制柔性；另外，其构形能够根据产品生产的变化而进行调整，在一定程度上适应了以多品种、中小批量、短的产品生命周期等为特征的以顾客需求为导向

8、的生产模式。因此，可重构制造系统的柔性对企业适应快速变化的市场需求具有重要的意义。(二)RMS柔性测度原理本文设定了一个生产制造周期，即从上一种产品生产制造完成时刻开始到因顾客需求改变而转入下一种能够满足顾客需求的产品的生产制造完成时刻为止。针对这一牛产制造周期建立随机动态规划模型，求解出该条件下的最优收益值，即可重构制造在面临需求改变的情况下对自身进行调整