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装备制造业是国家的战略性产业,为国民经济提供技术装备。随着人们需求的定制化和生产技术的提高,定制型生产成为装备制造业的常态。经实地调研,很多企业在定制型生产车间,都会使用自动导航小车AGV(Automated Guided Vehicle)搬运车间物料,一方面可以节省人力成本,另一方面可以提高物流运输效率。由于车间分布较广,AGV小车在往多个加工中心运输工件时,往往有多条行走路线可以选择。因此,AGV小车的运输路径具有随机性。然而,定制型生产过程本身就存在随机不确定性,如订单随机到达、工件加工工时不确定等,加之物流运输的AGV小车路径随机,两者使得在研究这类具有随机路径AGV的制造系统时必须采用随机过程模型描述系统。那么,建立这类制造系统的性能分析模型,充分考虑物流运输环节与生产环节之间的关联耦合效应,通过定性地分析具有随机物流路径的生产系统性能,合理配置制造系统的设备资源、缓存区资源和物流运输环节的AGV小车,从而提高系统的生产效率,减少生产成本。 首先,考虑需要建立随机路径AGV制造系统的随机模型,因此采用排队网理论的随机系统数学建模分析方法,建立随机路径AGV制造系统的有限缓存开排队网性能分析模型,并进行模型节点划分。 其次,基于随机过程的理论,对模型应用状态空间分解法的适用性进行了马尔科夫性证明。根据状态空间分解法近似求解排队网模型的方法,建立各节点对应的状态空间模型与状态转移平衡方程,并给出了系统性能指标值的计算方法。基于MATLAB软件平台,利用Gauss-Seidel迭代法求解平衡方程组,得到系统各状态的稳态概率,据此计算出系统的性能指标值。 接着,为了验证状态空间分解法近似求解排队网模型的有效性,建立了排队网模型对应的仿真模型,利用仿真方法模拟实际生产过程,统计出系统的性能指标值,以此作为验证标准。通过设计一系列实验算例,对比两种模型所得的实验结果,分析状态空间分解法求解结果的误差范围,验证其有效性。同时,根据实验结果,对系统进行了简要的性能分析。 最后,利用本文建立的排队网模型,通过设定不同目标的阈值,求解制造系统中物流运输能力配置的问题。 基于排队网和随机过程的相关理论,本文建立了随机物流路径的生产系统排队网性能分析模型,并应用前人学者提出的状态空间分解法近似求解模型,为研究此类制造系统的性能规律提供了一套数学工具。