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全球市场的巨大变化,迫使制造企业必须在竞争的环境中生存和发展。制造企业赢得竞争便获得高额利润、求得快速发展。而对制造系统进行快速重构以实现产品快速制造是制造企业在动态多变的市场中赢得竞争的最佳方法之一;也是制造业界梦寐以求的目标。伴随着制造业界追求这一崇高目标的过程,计算机集成制造哲理的内涵正在逐步发展,出现了许多新的先进制造哲理,可重构制造哲理便是其中之一。 可重构制造哲理是一旦需要就通过对整个制造系统、可重构的硬件和可重构的软件的同步重构而准确地提供所需的制造功能和生产能力,以快速适应变化的市场的新的制造哲理。实现这一哲理的制造系统是可重构制造系统。对可重构制造系统的研究,已引起国内外研究者的广泛兴趣。 本文针对国内外可重构制造系统研究的现状,提出计算机辅助可重构制造系统设计这一新的研究方向,并利用计算机辅助可重构制造系统设计这一方法,在逻辑层面上实现了可重构制造系统的重构。这是本文对可重构制造系统这一研究领域的贡献;也是本文的创新所在。在这一创新主题下,本文取得了以下的研究成果: 1.本文提出可重构制造系统的定义,即可重构制造系统(RcMS)是为了快速而准确地提供响应新的市场需求所需的生产能力和生产同一零件族内的新零件所需的制造功能,从一开始就设计成可面向系统级和生产资源级快速而又以有竞争力的成本重构的制造系统。 2.提出了集成的智能计算机辅助可重构制造系统设计这一新的CAx研究领域。本文定义可重构的硬件、可重构的软件和集成的智能方法为可重构制造系统的三大使能技术,并取得了如下研究成果。首先,提出了一种既能体现机床重构柔性又能保证机床性能的可重构模块化机床(RcMMT)的概念设计模型,并实现了RcMMT的集成设计;其次,针对可重构制造系统的控制器之间的连接是面向分布式计算机网络的连接和对机器自动控制的实时要求,提出了基于CORBA/RT_CORBA的面向可重构制造系统的可重构控制器的体系结构,并通过计算机仿真研究验证了该体系结构的正确性和可行性;最后,提出了集成的智能计算机辅助可重构制造系统设计的原理。 3.本文提出了面向给定的订单,由可重构制造系统的适应性识别系统AIS-RcMS和可重构制造系统的重构专家系统RcES-RcMS协作生成候选可重构制造系统的方法。即针对给定的订单,用AIS-RcMS判别现有的制造系统是否适合于制造该订单,如果适合,则采用现有的制造系统作为制造该订单的候选制造系统;否则,由RcES-RcMS负责生成制造该订单的候选制造系统。在AIS-RcMS 两北丁业人学博I:学位论义方面,设计了AIS-RcMS的结构、学习算法及其工作过程,并通过一个说明性的例子验证了AIS-RcMS的正确性。在RcES-RcMS方面,提出RcES-RcMS的组成原理,并提出自动和基于CBR这两种重构RcMMT的方法以及基于工件特征重构R。MS的方法。 4.本文提出面向可重构制造系统的赋时可重构 Petri网(TgnN.RcMS)模型及其两种重构算法。重构算法1适用于增加机器到系统中或从系统中移走机器的情况,重构算法2适用于修改生产设备对象之间信息传输关系的情况。通过对一个RcMS的实例系统的研究,验证了TIrp:N.RcMS模型及其重构算法是关于RcMS的正确的形式化表示。 5.本文提出基于TIrp:N-RcMS模型的可重构制造系统的调度优化算法SA-RcMS和可重构制造系统的性能指标分析方法。通过实验得到了实例系统的调度优化和性能指标分析的结果。 6.提出体现可重构制造系统重构柔性本质的可重构制造系统集成设计的原理,并计算机仿真验证了RcMS集成设计原理和RcMMT集成设计原理的正确性。 以上研究成果4和5初步建立了RcMS系统优化的理论体系,研究成果2、3、4、5和6的集成体现了集成的智能CARcMSD的内涵。