制造系統(tǒng)分析與控制-報告2

1、制造系統(tǒng)分析與控制課堂討論1：題目描述2：要求3：模型建立基本概念定義 工作站中機器的數(shù)量為固定的X 工件的平均加工時間 機器單位時間的故障率 單位時間的維修率 工件平均到達時間 需求間隔時間 1/pr1/1/d3：模型建立基本假設(shè) 每個機器都是不可靠的 在短生產(chǎn)線中，只加工一種類型的工件 機器只在加工工件時才會發(fā)生故障,機器相互獨立的 緩沖區(qū)在存儲和傳遞工件的過程中是完全可靠，不會出現(xiàn)故障 上下游緩沖區(qū)大小分別為 每個機器組的生產(chǎn)率與等待加工的零件數(shù)及機器數(shù)有關(guān)，為： 定義 為系統(tǒng)狀態(tài) 的穩(wěn)態(tài)概率(,)UDNNmin(N ,)nUX(,)udP NNX(,)udNNX4：分析 構(gòu)建概率平衡方

2、程 系統(tǒng)運行動態(tài)分析進出平衡 由 轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪粋€狀態(tài) 由其他狀態(tài)進入 狀態(tài)(,)udNNX(,)udNNX4：分析 由 轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪粋€狀態(tài) 工件到達上游緩沖區(qū) 工件離開下游緩沖區(qū) 一個機器發(fā)生故障 一個機器恢復(fù)工作 一個工件離開上游緩沖區(qū)，同時一個工件進入下游緩沖區(qū)(,)udNNX(,)udNNX(1,)udNNX(,)udNNX(,)udNNX(,)udNNX(,)udNNX(,1,)udNNX(,1)udNNX (,1)udNNX (1,1,)udNNX4：分析 由 轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪粋€狀態(tài) 約束條件 上游緩沖區(qū)中工件達到緩沖區(qū)最大值時，工件無法再進入緩沖區(qū) 下游緩沖區(qū)中工件為0時，無法從中取得工件

3、能夠正常工作的機器數(shù)量為0 或機器處于被饑餓/阻塞時，機器不可能發(fā)生故障 所有機器都可正常工作時，沒有機器可被修復(fù) 上游緩沖區(qū)為空或者下游緩沖區(qū)為滿時，機器組處于饑餓或阻塞狀態(tài)，不能正常工作(,)udNNX - - 4：分析 其他狀態(tài)進入 狀態(tài) 一個工件從上游緩沖區(qū)被加工，同時一個加工好的工件放到下游緩沖區(qū) 一個工件到達上游緩沖區(qū) 一個工件離開下游緩沖區(qū) 一個機器從故障狀態(tài)下恢復(fù)正常工作 一個機器發(fā)生故障(,)udNNX - (,)udNNX - (,)udNNX(,)udNNX(,)udNNX(,)udNNX(1,1,)udNNX(1,)udNNX(,1,)udNNX(,1)udNNX (,

4、1)udNNX 4：分析 由其他狀態(tài)進入 狀態(tài) 約束條件 上游緩沖區(qū)滿或下游緩沖區(qū)空，工件無法進入上游緩沖區(qū)、離開下游緩沖區(qū) 上游緩沖區(qū)中工件空時，無法從上游取得工件 下游緩沖區(qū)中工件滿時，無法向下游輸送工件 機器全部故障時，不會再出現(xiàn)機器故障發(fā)生 機器全部正常時，不會再出現(xiàn)機器被修好發(fā)生 上游緩沖區(qū)為空或者下游緩沖區(qū)為滿時，機器組處于饑餓或阻塞狀態(tài)，不能正常工作，也不會發(fā)生故障(,)udNNX - - 5：狀態(tài)平衡方程 對于所有可能狀態(tài)，離開狀態(tài)的概率等于進入狀態(tài)的概率 離開狀態(tài)： 進入狀態(tài)： 兩式相等以保證平衡 歸一化條件0,:()1,:_ifconditionI conditionifn

5、otcondition(,)(,)()(0)()(0)(0)()min(,) (0)()ududuUuMudDuudDP NNXP NNXI NNdI NrI XXpIXNNNX NINNN轉(zhuǎn)移：(,)(+1,-1,)min(,1) ()()(-1,)(0)(,1,)d ()(,1)(0)(,1)()(0)()ududuuUdDuduuddDududMudDP NNXP NNXX NINNNNP NNXI NP NNXI NNP NNXrI XP NNXpIXXNNN進入：000(,)1UDMudNNXudNNXP NNX 6：性能指標平均生產(chǎn)率TH 上游角度： 下游角度： 機器角度：平均在制

6、品數(shù)量WIP7：分析計算由緩沖區(qū)容量U、D以及機器個數(shù)X，可以計算出共有(U+1)*(D+1)*(X+1)種概率可能由概率平衡方程以及歸一化條件，共可以列出(U+1)*(D+1)*(X+1)+1個關(guān)于概率分布的線性方程組，用矩陣形式表示為： A*P=BA為(U+1)*(D+1)*(X+1)+1，(U+1)*(D+1)*(X+1)矩陣P為待解概率向量為(U+1)*(D+1)*(X+1)維列向量B為(U+1)*(D+1)*(X+1)+1維列向量利用Matlab求得一般解，帶入即可求出概率分布繼而求出性能指標8：仿真驗證9：數(shù)值計算結(jié)果分析工件平均到達時間對性能的影響 隨著平均到達時間（1/lamda）減小，平均生產(chǎn)率、平均在造水平上升參數(shù)：U=2,D=2,X=2,p=0.01,r=0.1,u=1,d=19：數(shù)值計算結(jié)果分析機器單位時間故障率p對性能影響 隨著故障率的增加平均生產(chǎn)率與平均在造水平下降參數(shù)：U=2,D=2,X=2,Lamda=5,r=0.1,u=1,d=19：數(shù)值計算結(jié)果分析單位時間維修率R對性能的影響 隨著維修率的增加平均生產(chǎn)率與平均在造水平上升參數(shù)：U=2,D=2,X=2,p=0.01,lamda=5,u=1,d=110：仿真結(jié)果驗證機器單位時間故障率p對性能影響 紅線為仿真值 散點為計算值參數(shù)