考虑能耗的混联生产系统智能维护调度方法研究

发布时间：2017-04-14 16:16

  本文关键词：考虑能耗的混联生产系统智能维护调度方法研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：智能维护调度方法以智能预诊技术为前提，以“基于状态的维护”为基本策略，使用智能算法实现对设备的“按需维护”，能够有效地延缓设备的老化、维持设备较高的性能，以此保证设备运行的可靠性、降低设备的使用能耗，同时最大程度地降低维护活动造成的维护费用与生产损失，对企业具有十分重要的意义。 针对混联生产系统建立了智能维护调度模型。以Weibull分布为基础建立设备可靠度衰退模型；对Malik役龄回退模型进行了改进，同时引入可靠度衰退加速因子，考虑小修、中修、大修、更换四种维护方式，建立了设备的维护模型；综合考虑设备的磨损规律和磨损与能耗之间的关系，建立设备的“役龄-能耗”模型；为描述混联系统中设备之间的结构依赖性，建立了混联生产系统的结构模型；建立了系统的可靠度模型和能耗模型；建立维护成本模型，其中维护费用部分主要考虑维护资源的使用产生的费用，而生产损失部分由设备停机造成，生产损失的计算主要考虑了设备之间结构依赖性、生产系统中的有限缓存以及有线维护资源等约束。 分别对复杂生产系统维护调度的三个层次——维护时机决策、维护设备成组和维护单元调度排序进行研究。 利用多目标全面学习粒子群算法(Multi-Objective ComprehensiveLearning Particle Swam Optimization, MOCLPSO)对维护时机决策问题进行了求解。以低系统能耗、低维护成本以及高系统可靠度作为决策的三个目标。介绍了目标全面学习粒子群算法的计算流程。从解的编码方式、粒子学习方法、惯性权重与学习因子的设置方法，以及外部档案更新等问题详细介绍了该算法在多目标维护时机决策方法中的应用，其中重点阐述了外部档案更新问题中Pareto空间比较法和线性加权比较法这两种多目标问题粒子优劣比较方法。 综合考虑与设备维护相关的几种相似性：距离相似性、设备种类相似性、维护方式相似性、系统结构位置相似性和维护时间相似性，设计了相应的相似距离的计算方法。利用层次聚类法实现对维护设备的成组。在聚类过程中使用均连法计算聚类之间的相似距离；以聚类之间的非一致性作为参考实现聚类的分割。 提出一种基于CART算法实现维护单元调度排序规则提取的方法。介绍了CART算法的计算流程；设计了CART算法的样本的形式与生成方法，其中样本中综合考虑了设备维护时间、占用维护资源的数量和停机引起系统生产率损失等与维护成本相关的主要因素；设计了20种普通的调度规则和使用遗传算法解决维护单元调度排序的方法，使用这两种方法分别生成两组调度优解，以此为基础生成决策树训练样本；介绍了决策树的生成、剪枝与优化过程，设计了维护单元调度排序规则的提取和维护单元排序的转化方式。 以一个滑动轴承生产系统为例，对本课题提出的智能维护调度方法进行验证分析。首先，分别使用基于Pareto空间比较法和基于线性加权比较法的的MOCLPSO对考虑能耗的多目标维护时机决策问题进行求解，，对优化迭代过程进行了详细的分析，并对两种方法进行了比较，讨论了两种方法各自的应用条件。然后以维护时机决策获得的优解为例验证了本文提出的设备成组方法的有效性，并且通过不同的维护资源约束条件下的仿真算例分析了成组维护的适用范围。最后，分别对基于普通规则生成样本和基于遗传算法调度样本的决策树生成的剪枝过程进行了分析，并对普通规则、遗传算法、基于CART算法的维护调度规则提取方法的调度结果、运算时间进行了分析和比较。
【关键词】：智能维护调度 能耗 维护时机决策 设备成组 排序规则提取
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH186
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-23
• 1.1 课题来源10
• 1.2 课题研究的背景和目的10-14
• 1.2.1 课题研究的背景10-13
• 1.2.2 课题研究的目的13-14
• 1.3 国内外研究现状14-21
• 1.3.1 智能维护研究现状14
• 1.3.2 设备性能监测系统与模型研究现状14-17
• 1.3.3 多机系统维护时机决策方法研究现状17-18
• 1.3.4 维护单元调度排序方法研究现状18-20
• 1.3.5 目前存在问题20-21
• 1.4 本文研究的主要内容21-23
• 第2章 维护调度问题建模23-38
• 2.1 单设备可靠度衰退与设备维护模型23-27
• 2.2 设备能耗模型27-31
• 2.3 系统可靠度模型与能耗模型31-32
• 2.4 系统结构模型32-34
• 2.5 维护成本模型34-37
• 2.5.1 维护费用模型34-35
• 2.5.2 生产损失模型35-37
• 2.6 本章小结37-38
• 第3章 考虑能耗的多目标维护时机决策38-48
• 3.1 基本维护策略38-39
• 3.2 MOCLPSO 算法简介39-40
• 3.3 解的编码40-41
• 3.4 粒子学习方法41-43
• 3.5 惯性权重与学习因子的设置43
• 3.6 外部档案更新43-47
• 3.6.1 Pareto 空间比较法44-46
• 3.6.2 线性加权比较法46-47
• 3.7 本章小结47-48
• 第4章 维护设备成组48-56
• 4.1 设备成组策略48
• 4.2 层次聚类法简介48-50
• 4.3 设备之间的相似距离计算50-52
• 4.4 设备的聚类52-54
• 4.5 聚类的分割54-55
• 4.6 本章小结55-56
• 第5章 维护单元调度排序56-68
• 5.1 维护单元调度排序规则提取流程与决策树学习算法简介56-57
• 5.2 训练与测试样本的生成57-62
• 5.2.1 调度优集的生成57-59
• 5.2.2 属性选择与样本集确定59-62
• 5.3 决策树的生成62-64
• 5.4 决策树的剪枝与优化64-66
• 5.5 调度结果的提取66-67
• 5.6 本章小结67-68
• 第6章 智能维护调度方法在某滑动轴承生产系统中的验证68-95
• 6.1 滑动轴承生产系统简介68-73
• 6.2 生产系统仿真参数设定73-74
• 6.3 考虑能耗的多目标维护时机决策方法验证与分析74-84
• 6.3.1 基于 Pareto 空间比较的 MOCLPSO74-78
• 6.3.2 基于线性加权比较法的 MOCLPSO78-81
• 6.3.3 两种方法比较分析81-84
• 6.4 维护设备成组方法验证与分析84-89
• 6.4.1 维护设备聚类结果分析84-86
• 6.4.2 成组维护有效性验证86-89
• 6.5 维护单元排序调度方法验证与分析89-94
• 6.5.1 基于普通规则调度样本生成决策树89-91
• 6.5.2 基于遗传算法调度样本生成决策树91-93
• 6.5.3 维护调度结果比较93-94
• 6.6 本章小结94-95
• 结论95-97
• 参考文献97-104
• 附录104-110
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其他成果110-112
• 致谢112

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 卢志华;李必强;;生产系统柔性的研究[J];武汉理工大学学报(信息与管理工程版);1987年03期

2 孙林岩，汪应洛，黄映辉;面向21世纪生产系统的管理[J];中国机械工程;1996年02期

3 晏尚起;;李家峡工程砂石料生产系统介绍[J];水利水电施工;1997年01期

4 张青山,赵忠华;生产系统构造模式评价[J];沈阳工业大学学报;2001年06期

5 彭兰波;;梯子洞水电站工程砂石骨料生产系统监理[J];人民长江;2008年05期

6 谭爱红;许常武;;基于机械制造企业ERP系统中生产管理流程的研究[J];机械设计与制造;2008年11期

7 朱华炳;吴文涛;;基于UML的桥壳生产系统仿真建模研究[J];制造技术与机床;2009年12期

8 熊树宝;;水泉选煤厂洗选产品转型后生产系统的技术改造[J];内蒙古科技与经济;2009年23期

9 吴文涛;朱华炳;;基于UML的桥壳生产系统仿真建模研究[J];组合机床与自动化加工技术;2010年02期

10 朱海霞;;高效精密加工生产系统——记埃马克第二届技术博览会[J];汽车与配件;2011年02期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 周启澄;;冲破绿色壁垒,创建毛纺织业的清洁生产系统[A];加入WTO和中国科技与可持续发展——挑战与机遇、责任和对策（上册）[C];2002年

2 毕功兵;梁j;罗艳;;生产系统的中间产品外购效率评价的DEA方法[A];第十一届中国管理科学学术年会论文集[C];2009年

3 高潮;张璋;;积累机制与生产系统的耗散结构分析[A];全国青年管理科学与系统科学论文集（第2卷）[C];1993年

4 张晓明;唐定梅;;生产系统投资决策中的LLCC分析[A];管理科学与系统科学进展——全国青年管理科学与系统科学论文集（第4卷）[C];1997年

5 蔡世馨;;生产系统管理集成与创新——建立跨世纪国有企业核心能力优势[A];跨世纪的中国企业改革和发展理论与实践研讨会论文集[C];1999年

6 尹琦;张广云;王运伟;;城市“肉禽蛋奶”自给生产系统仿真模型[A];科学决策与系统工程——中国系统工程学会第六次年会论文集[C];1990年

7 庞庆华;;企业生产系统柔性的一种评价方法[A];第八届中国青年运筹信息管理学者大会论文集[C];2006年

8 梁剑灵;;试论高级卷烟纸生产系统的工艺设计[A];中国造纸学会第九届学术年会论文集[C];1999年

9 柳现坤;郝明奎;罗武贤;;进行矿井技术改造,建成机电一体化矿井[A];中国煤矿综采机械化发展30周年学术研讨论文专集[C];2000年

10 贾国柱;王麒淇;;基于多属性模糊关系矩阵模型的生产系统约束环节分析及判别[A];第八届中国管理科学学术年会论文集[C];2006年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 李积轩;浮动生产系统发展前景看好[N];中国水运报;2009年

2 徐超;通用百年折射“美国梦”的沉浮[N];新华每日电讯;2009年

3 陈莲;四川省分行出台计算机及网络安防要求[N];中国邮政报;2008年

4 通讯员 王春晖;金陶公司逐步提高生产系统自动化可视化水平[N];赤峰日报;2010年

5 记者 吴万荣　黄敏清 通讯员 黄山;广州石化成功将云计算应用于生产系统[N];中国石化报;2010年

6 胡慧民;论管道施工企业生产系统及要求[N];石油管道报;2007年

7 证券时报记者　 李容 周欣鑫;G宝钛：业绩持续强劲增长[N];证券时报;2006年

8 本版编辑邋郭涛 上海通用汽车有限公司动力总 成IT项目经理 刘峰;1小时开通新应用[N];中国计算机报;2007年

9 记者 张奕邋通讯员 董平;东海边际气田有望开发[N];解放日报;2008年

10 赵振东 魏忠民;5S让杂乱的现场变成亮丽的“家”[N];中国冶金报;2010年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 刘佳璐;串并联生产系统的模型研究[D];天津大学;2012年

2 何利;即时定制生产模式及其车间调度问题的研究[D];东北大学;2008年

3 胡飞;生产系统的经济批量与流率控制模型研究[D];天津大学;2009年

4 廖世龙;面向大规模定制的柔性细胞生产系统及其重构研究[D];重庆大学;2011年

5 蒋爱华;泛（火用）分析方法及其应用研究[D];中南大学;2011年

6 牛海军;混合流程生产系统优化调度方法研究[D];西北工业大学;2003年

7 王咏源;基于组织学习的制造业生产系统知识传递过程研究[D];天津大学;2007年

8 赵月容;可重构板式家具生产系统的建模与优化研究[D];东北林业大学;2012年

9 王志国;面向车间管理的离散生产系统精益运行驾驶舱研究[D];浙江大学;2009年

10 Wisaam S.Al-Rekabi;“SBR+人工湿地”组合工艺处理生活污水的试验研究[D];重庆大学;2008年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 李鑫;考虑能耗的混联生产系统智能维护调度方法研究[D];哈尔滨工业大学;2013年

2 陈兰芳;多智能体技术及其在生产系统协调控制中的应用[D];河北工业大学;2005年

3 王继波;铁法晓南煤矿二水平延深设计方案优化研究[D];辽宁工程技术大学;2005年

4 黄文静;基于社会网络的特色产业群发展能力研究[D];浙江大学;2004年

5 刘海兵;精益生产方式在大地公司的应用研究[D];天津大学;2005年

6 刘德旺;烟台铁姆肯有限公司生产系统绩效考核研究[D];北京交通大学;2009年

7 范壮;DSIC生产计划管理改进研究[D];大连理工大学;2013年

8 梁丹;蝶阀生产系统的物流规划与实施[D];上海交通大学;2010年

9 朱桃;大众生产系统发展的动力机制研究[D];华南理工大学;2011年

10 张宗勇;基于P2P技术的IPTV服务系统研究[D];西北工业大学;2006年

  本文关键词：考虑能耗的混联生产系统智能维护调度方法研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：306382