變速箱體臥式鉆孔專用機(jī)床設(shè)計（江蘇）

變速箱體臥式鉆孔專用機(jī)床設(shè)計（江蘇）,變速,箱體,臥式,鉆孔,專用,機(jī)床,設(shè)計,江蘇 可重構(gòu)制造系統(tǒng)的可分級生產(chǎn)功能安排的研究摘要：在今天的全球化經(jīng)濟(jì)中對所有制造系統(tǒng)而言在節(jié)省成本上對高速變化的市場作出快速反應(yīng)成為一個關(guān)鍵的成功因素。可重構(gòu)制造系統(tǒng)（RMSs）是指為能適應(yīng)市場的需求變化，按系統(tǒng)規(guī)劃的要求，對制造系統(tǒng)進(jìn)行模塊化和可分級的設(shè)計，即在機(jī)器組件分級水平上的設(shè)計對激烈競爭的市場迅速和有效地起反應(yīng)。 本文研究RMSs是如何以低成本的方式系統(tǒng)地處理它們的性能和可測量性。提議 能力塑造的一種方法是，不同于更早的方法，不簡單的假設(shè)可測量性功能是功能模塊的特定的增加的功能。 基于模型，一種利用基因算法的優(yōu)化技術(shù)的計算機(jī)工具正在發(fā)展。這種工具在幫助系統(tǒng)設(shè)計師在決定何時為了增減性能而重新構(gòu)造系統(tǒng)，并且用一個低成本的方式通過增減程度來滿足市場要求.成果顯示，根據(jù)成本,在RMS中的理想可測量性功能對彈性生產(chǎn)系統(tǒng)(FMSs)采取的無論確切的理想需求功能的可測量性方法還是供應(yīng)方法都需要的計劃初期所有必需的性能都要優(yōu)良.成果還顯示一個RMS通過減少這些新系統(tǒng)的重新配置的費(fèi)用實(shí)現(xiàn)低成本運(yùn)行. 關(guān)鍵詞：可重構(gòu)制造系統(tǒng) 可測量性 再生點(diǎn)和基因算法引言 更短的生產(chǎn)周期、變化莫測的需求和定制化的產(chǎn)品強(qiáng)迫制造系統(tǒng)更加高效率地運(yùn)行以適應(yīng)改變的要求。 全球性競爭導(dǎo)致了更加對用戶滿意注意，其中快速反應(yīng)和定制服務(wù)是關(guān)鍵。 傳統(tǒng)的制造系統(tǒng)象專業(yè)化的生產(chǎn)線(DMLs)或蜂窩制造系統(tǒng)(CMSs)不可能應(yīng)付這些新市場特征。 柔性制造系統(tǒng)(FMSs)不可能以有效的方式應(yīng)付這些新的要求。 要接受這些現(xiàn)代挑戰(zhàn)，可重構(gòu)制造系統(tǒng)(RMSs)是個選擇。 RMSs瞄準(zhǔn)以結(jié)合DML的高生產(chǎn)量與FMS的靈活性，維護(hù)能力為目標(biāo)，以有效的方式應(yīng)付各種各樣的產(chǎn)品和功能。當(dāng)它需要時，通過在它的結(jié)構(gòu)上的迅速變化，即它的硬件和軟件元件的變化，以快速適應(yīng)確切的可分級性和功能的調(diào)整.Shabaka和ElMaraghy 2通過分類重組過程解釋制造系統(tǒng)的重組的維度介紹它的物理配置和邏輯配置。 物理配置的例子包括布局配置，增加或去除機(jī)器，增加或者去除機(jī)器的工具或組件和原材料處理系統(tǒng)的重組。邏輯配置的例子包括重編程序機(jī)器、再計劃，重新編排，改線和增長的或者減少的轉(zhuǎn)移或者工作者的數(shù)量。 RMSs的關(guān)鍵特征是模塊化，完整性，可變換性、定制和判斷力 3。早期特征使RMSs有不固定的生產(chǎn)能力,功能，以及，系統(tǒng)元件的模塊結(jié)構(gòu)負(fù)責(zé)對物理可測量性因而，他們假設(shè)是可升級的系統(tǒng)。 而現(xiàn)代開放式體系結(jié)構(gòu)控制A. M. Deif。 W. ElMaraghy智能的制造系統(tǒng)(IMS)研究中心，工業(yè)&制造系統(tǒng)， Windsor大學(xué)， Windsor，加拿大大學(xué)的部門技術(shù)是為邏輯或軟件可測量性的主要工具。 本文焦點(diǎn)在RMS的塑造能力的可測量性。制造系統(tǒng)中的可測量性生產(chǎn)能力問題 可測量性生產(chǎn)能力僅僅是適應(yīng)變化的需求的能力。 一個典型制造系統(tǒng)的可測量性生產(chǎn)能力包括處理，何時，何地以及測量多少可測量性生產(chǎn)能力的問題。 在RMSs之前，范圍的這個問題限制了到生產(chǎn)能力的擴(kuò)展。關(guān)于RMSs，從另一方面講，可測量性生產(chǎn)能力除生產(chǎn)能力的減少以外還處理它的擴(kuò)展。 兩個趨向之間的另一個主要區(qū)別是使RMS通過它的模件和開放控制結(jié)構(gòu)不僅在系統(tǒng)級,而且能在機(jī)器水平測量生產(chǎn)能力。生產(chǎn)能力擴(kuò)展的費(fèi)用傳統(tǒng)上由增加的生產(chǎn)能力的經(jīng)濟(jì)效益證明。 在RMS中，它假設(shè)可測量性生產(chǎn)能力通過減少短缺費(fèi)用來證明，因?yàn)楫?dāng)有需要時就提供生產(chǎn)能力并且減少未充分利用的生產(chǎn)能力的費(fèi)用,即具體的生產(chǎn)能力能在需要的地方使用。 后者給RMS的好處勝過FMSs。 可測量性生產(chǎn)能力的成本效益，與功能可測量性一起，在RMS中通過范圍經(jīng)濟(jì)的概念實(shí)現(xiàn)。早期可測量性生產(chǎn)能力塑造方法回顧大量的關(guān)于古典生產(chǎn)能力擴(kuò)展問題的文獻(xiàn)調(diào)查在Manne 4， Freidenfelds 5和Luss 6被找到。 在FMSs中塑造生產(chǎn)能力的有些方法的例子由Leachman和Carnon 7， Roundy 8和Liberopoulos 9 等提出。關(guān)于RMSs，son和他的同事 10 建議相同的位置在一個時期內(nèi)以輸送管制造系統(tǒng)作為一種可能的稱生產(chǎn)能力方法，他提到作為一條同類的并行流線(HPFL)。 Asl和Ulsoy 11 根據(jù)對反饋控制理論的用途對塑造在RMS中的可測量性生產(chǎn)能力處理可測量性生產(chǎn)能力問題提出了一種方法。 根據(jù)他們的方法，他們假設(shè)，在RMS上的生產(chǎn)能力變化是使量子化的相等的能力單元。 根據(jù)這個假設(shè)，他們以極少的費(fèi)用在RMS中開發(fā)了一個確定連續(xù)的時間可測量性生產(chǎn)能力模型產(chǎn)生生產(chǎn)能力方式。Asl和Ulsoy根據(jù)隨機(jī)的市場需求也提出 了RMS中生產(chǎn)能力管理的另一種方法 12，為根據(jù)Markov決策理論的可測量性生產(chǎn)能力管理提出了一個最佳方案。 他們也考慮了在生產(chǎn)能力被定購和它被提供的時間之間的延遲。他們的工作提出了作為代表優(yōu)選的生產(chǎn)能力擴(kuò)展和減少水平的優(yōu)選的界限的最優(yōu)策略。費(fèi)用和理想界限時間的延遲的變化的影響在生產(chǎn)能力管理上顯現(xiàn)出來。 他們的工作被認(rèn)為是Rocklin和Kashper的方法的拓展13，因?yàn)樗麄兗闪怂麄兊脑缦葎討B(tài)模型可測量性生產(chǎn)能力的地方.早先的方法是被考慮作為可適用對RMSs中生產(chǎn)能力可測量性塑造的主要方法。 早期模型的主要的缺點(diǎn)在是假設(shè)生產(chǎn)能力可測量性是確定能力單元的的增加的功能。 在實(shí)用的可重構(gòu)制造環(huán)境中，這不是實(shí)際情形，因?yàn)橄到y(tǒng)水平上有不同的生產(chǎn)能力模塊，在機(jī)器水平上也一樣，可以用于測量生產(chǎn)能力。 并且，當(dāng)具體地測量生產(chǎn)能力時其中一些方法沒有運(yùn)行，并且這是RMSs的其中一個主要特征。模型體現(xiàn)了這些缺點(diǎn). 因此。本文描寫一種新的塑造RMS的生產(chǎn)能力可測量性方法。 焦點(diǎn)在系統(tǒng)的具體可測量性的生產(chǎn)能力而不是考慮他們的生產(chǎn)能力邏輯結(jié)構(gòu)。 塑造的宗旨是根據(jù)市場需求變化包括何時測量系統(tǒng)生產(chǎn)能力和測量多少生產(chǎn)能力開發(fā)優(yōu)選的生產(chǎn)能力計劃，。 這些計劃是由一個根據(jù)基因算法優(yōu)化技術(shù)的計算機(jī)工具產(chǎn)生的。生產(chǎn)能力可測量性模型的提出推薦模型是根據(jù)需求方法的任意增長的時間路徑的優(yōu)選的設(shè)備規(guī)模，如Manne和Veinott提出的模型14，修改模型以適應(yīng)論及在RMSs中生產(chǎn)能力可測量性的問題。 模型的一個基本的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)是其中一凹面或凹面設(shè)置特征情況：如果C (。) 是一個在閉合的一定凹面集合V有有限地許多極值點(diǎn)的凹函數(shù)，然后C (。)達(dá)到它的極小值在增值范圍的一個極值點(diǎn)V。41模型的假定條件下面是模型假定的條件:時間(或生產(chǎn)能力規(guī)劃范圍)被理想化為不連續(xù)的階段1， 2， T。需求在階段t (要求之間的區(qū)別在期間t和t1)被認(rèn)作為Dt， Dt0且： (1)生產(chǎn)能力可測量性決定是一套可變物Vt， t=1,2 T。Zt表示超額能力的期間的結(jié)尾。 在RMSs中， Zt傾向于零: (t=1,2T) (2)一個可行的生產(chǎn)能力可測量性計劃或計劃是在這里： (3)且 (4)讓V表示集合RMS的可行的生產(chǎn)能力計劃。 從Eqs。 2， 3和4，因?yàn)榧蠈€性平等和不平等一個有限系統(tǒng)的解答是一個凸面集合并且有有限地許多極值點(diǎn)，它可能說V是封閉的，一定凹面集合4.2費(fèi)用系統(tǒng)作用C (v)代表生產(chǎn)能力第v.級的費(fèi)用。 它隨時間變化并且根據(jù)費(fèi)用的當(dāng)前價值如時間1表達(dá)。 這種價值函數(shù)由二個組分組成，一個反映系統(tǒng)計算的物理功能單位的費(fèi)用，而第二個代表與系統(tǒng)的這些物理結(jié)構(gòu)聯(lián)系或系統(tǒng)重組的相關(guān)費(fèi)用。 因此，毎個階段t的費(fèi)用主要是有可以被測量（上升或下降)的生產(chǎn)能力第v級期間的費(fèi)用。 例如，這結(jié)構(gòu)可以做到增加或去除一臺機(jī)器的另一個紡錘，增加或者去除機(jī)器，甚至增加達(dá)到去除一個小組機(jī)器。 因此，價值函數(shù)的第一個期限是這個能力單位數(shù)的物理費(fèi)用的表示。另一方面，期間CR代表同這些結(jié)構(gòu)聯(lián)系在一起重組的其他費(fèi)用且基本上包括其他相關(guān)費(fèi)用參量，例如停工期的費(fèi)用重新調(diào)節(jié)系統(tǒng)或?qū)ο咸菪碌呐渲靡孕碌纳a(chǎn)能力、人工成本介入的和為那重組或結(jié)構(gòu)需要的嘗試。要重點(diǎn)注意到的是，期間CR的變化基于重組水平的要求。 在本文，簡而言之，這個期限表達(dá)為在生產(chǎn)能力水平上的一個可靠的線性函數(shù)。本文第6頁將在學(xué)術(shù)上討論這個假定。 價值函數(shù)可以被寫如下： (5)那里n是生產(chǎn)能力可測量性的數(shù)字指向且nT.這種價值函數(shù)假設(shè)是凹面。 Manne支持這個假定4，他表示，不同的研究性產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)能力加法的價值函數(shù)被表達(dá)為一個功率函數(shù)或作為功率函數(shù)拼合為一個線性函數(shù)(僅在這種情況下)，而這兩個都是凹函數(shù)。 同樣， Luss 6闡明，大多生產(chǎn)能力擴(kuò)展(可測量性)是凹面函數(shù)，代表擴(kuò)展大小的經(jīng)濟(jì)尺度。RMS中生產(chǎn)能力可測量性價值函數(shù)的所有復(fù)雜的參量確切的演算(以它的二個期限)還是一個需要做很多改進(jìn)的研究性區(qū)域; 然而，這些演算超出本文的范圍之外，且不會影響模型的有效性.4.3再生點(diǎn)(可測量性點(diǎn))生產(chǎn)能力可測量性計劃或計劃v的再生點(diǎn)在期間t發(fā)生，如果Zt (期間超額能力的結(jié)尾) =0。 在RMS中，生產(chǎn)能力規(guī)劃是一系列的再生點(diǎn)或可測量性點(diǎn)。 這個事實(shí)使我們使用再生點(diǎn)定理說明:“有優(yōu)選的生產(chǎn)能力計劃存在再生點(diǎn).” 14定理前提是設(shè)置的生產(chǎn)能力計劃是閉合的，有限的凹面的集合，價值函數(shù)是一個凹函數(shù)且處理事先確定的特征。 根據(jù)再生點(diǎn)定理，生產(chǎn)能力計劃的費(fèi)用的極值點(diǎn)是可測量性點(diǎn)或者是那些系統(tǒng)生產(chǎn)能力計劃者向上或向下測量生產(chǎn)能力的點(diǎn)，是極小值的點(diǎn)。 這樣使用基因算法(GA)方法將發(fā)現(xiàn)最佳的計劃。優(yōu)選的容量可測量性的預(yù)定公式化工具讓一可測量性點(diǎn)發(fā)生在期間i，并且下個可測量性點(diǎn)發(fā)生在期間k (令i k)。 然后，必要的，有整數(shù)i+1k，這樣 (6)應(yīng)當(dāng)注意點(diǎn)t=0和t=T通常是再生點(diǎn)。5.1預(yù)定的容量可測量性的基因算法技術(shù)于在RMS中的應(yīng)用基因算法(GA)是在解決方案空間使用選擇且再結(jié)合算符引起新的樣品點(diǎn)的一個基于整體的模型。一個GA通過染色體數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)把一種可能的即決方案譯碼成一個具體的問題，并且通過某種方式處理基因算符到這些結(jié)構(gòu)使信息保持流暢。 再生產(chǎn)機(jī)會是這樣產(chǎn)生的，那些染色體結(jié)構(gòu)聲稱對于目標(biāo)問題的更好的解決方案是給再生產(chǎn)更多的機(jī)會而不是給那些擁有糟糕方案的染色體結(jié)構(gòu).。從巨大的研究空間來講，GA是有潛力的探索式的最快地找出最佳的解答的方法，例如計劃的問題。 為了關(guān)于GAs的一次完全討論，讀者提到了Gen和Cheng15.一般， GA由二個從屬的主要成份組成: 內(nèi)碼問題和求值函數(shù)。 內(nèi)碼問題負(fù)責(zé)生成把可能的解決方案表現(xiàn)為最理想的問題內(nèi)碼表。 在本文，候選方案(即，染色體)被輸入代表所有需求在容量可測量性計劃展望期T的合法的日程表。 求值函數(shù)測量一種特殊方案的質(zhì)量。 每個染色體同合理價值聯(lián)系在一起，在這種情況下，是被測量的染色體代表對應(yīng)的日程表的費(fèi)用。 根據(jù)這研究，最低值的合理性代表獲得的最佳的解答。 這里的“合理日程表”是根據(jù)物理費(fèi)用(Ct (vt) 能力單位數(shù)和重組(CRi)的伴生的費(fèi)用被計算過的候選方案。 圖1使用GAs概述容量可測量性日程表世代5.2預(yù)定容量可測量性工具的發(fā)展早先分析用于發(fā)展采取以下輸入的計算機(jī)工具:-唯一期間需求，在Dt (t=1， 2， T)時候， T是有限容量規(guī)劃的地方。 簡而言之它被假設(shè)是確定的。-容量可測量性價值函數(shù)C (v)。輸出信號是RMS優(yōu)選的容量可測量性日程表。 圖2提出的工具是IDEF0表示法為確認(rèn)工具，工具引起的結(jié)果與Manne和Veinott提出的專題研究比較的優(yōu)選的結(jié)果14。 數(shù)據(jù)是如下： 在期間T=6， D1=0.5、D2=1.0、D3=1.5、D4=1.5、D5=1和D6=0.5和價值函數(shù)是： (7)為了能比較結(jié)果，代表重組(CR)的費(fèi)用期限在工具的價值函數(shù)被省去。 工具引起的結(jié)果在表1顯示。 結(jié)果確實(shí)是同Manne和Veinott給的優(yōu)選的結(jié)果相同.6預(yù)定的RMS的容量可測量性的調(diào)查在制造系統(tǒng)的容量計劃中，有三種方法。 第一種方法是在計劃期間(t1)初修建與所有整個計劃期間的被期望的需求相等的容量(即，固定的容量)。 這是FMSs中的實(shí)際情形。 第二種方法是，如果我們有極高的重組能力，在每點(diǎn)經(jīng)過計劃期間，你提供與當(dāng)時時需求是相等的容量(即，在有要求時容量)。 第三種方法以極小的費(fèi)用平衡以上二種方法滿足市場需求，是提出的模型的實(shí)際情形的優(yōu)選的容量日程表(合理的容量)。已開發(fā)的預(yù)定的容量可測量性工具通過計算與實(shí)施三項(xiàng)預(yù)定的方法每一項(xiàng)費(fèi)用說明這種方法的優(yōu)點(diǎn)。這通過比較不同的隨機(jī)的需求情況每種預(yù)定的方法的費(fèi)用實(shí)現(xiàn)。 表2顯示一年引起的不同的確定需求價值.關(guān)于價值函數(shù)， Eq。 7被采取代表物理建筑費(fèi)(Ct (vt) 而重組(CR)的費(fèi)用應(yīng)該由在每個可測量性點(diǎn)之間容量可測量性變動乘以根據(jù)實(shí)際變化的常數(shù)的一個線性函數(shù)代表(在本例中，常數(shù)合計2)。 容量可測量性水平之間的區(qū)別可能反映被執(zhí)行的系統(tǒng)的物理重組適應(yīng)需要的程度，因而，它用于以某一常數(shù)表達(dá)期限CR。 例如，如果優(yōu)選的容量可測量性日程表應(yīng)該由少量測量容量給權(quán)，一個另外的紡錘到機(jī)器可能滿的費(fèi)用足這需要，如果結(jié)構(gòu)需要的相當(dāng)數(shù)量很大，則可以增加一個另外的機(jī)器。 增加紡錘的費(fèi)用低于增加機(jī)器到系統(tǒng)。 然而，表達(dá)CR的價值能由其他形式代表，并且應(yīng)該由根據(jù)工業(yè)應(yīng)用的容量算符表示。 價值函數(shù)是如下： (8)這里 |Ct| 是可測量性點(diǎn)T的容量可測量性變動。圖3顯示預(yù)定的每需求情況每種容量方法的費(fèi)用已開發(fā)的工具引起的優(yōu)選的容量可測量性日程表根據(jù)需求情況費(fèi)用比其他容量預(yù)定的方法顯示了更好的表現(xiàn)?？梢灶A(yù)期，類似FMS的第一種方法總是最昂貴的方法和這是提出新的RMSs其中一個的原因.表3顯示不同的需求情況的可測量性工具引起的產(chǎn)出率可測量性日程表。 你可能認(rèn)為在這些日程表中容量的大小在每個可測量性點(diǎn)是非常接近的。 這是因?yàn)橹亟M的費(fèi)用在每個可測量性點(diǎn)被作為容量水平之間的區(qū)別功能表達(dá)。 并且，可測量性點(diǎn)的數(shù)量由用于重組的作用的費(fèi)用的常數(shù)決定。 這個結(jié)果表示， RMSs有效的容量可測量性日程表費(fèi)用的節(jié)約可能通過減少這些制造系統(tǒng)的重組的費(fèi)用實(shí)現(xiàn)。7概略和結(jié)論本文介紹一種新的方法塑造可重構(gòu)制造系統(tǒng)(RMSs)的預(yù)定容量可測量性。 模型使用了包括物理單位的費(fèi)用和重組的費(fèi)用與系統(tǒng)重組相關(guān)的費(fèi)用一種價值函數(shù)。 根據(jù)模型，發(fā)展了處理引起的基因算法的計算機(jī)工具(GA)技術(shù)優(yōu)選的容量可測量性日程表。 以極小的費(fèi)用產(chǎn)生的容量可測量性日程表及其必需的規(guī)模隨著時間的過去表明了問題。已開發(fā)的工具用于根據(jù)需求情況用的探索三種不同的容量可測量性方法。 結(jié)果顯示已開發(fā)工具在計劃初期根據(jù)費(fèi)用產(chǎn)生的優(yōu)選的預(yù)定的容量可測量性方法瞬間容量變動方法和提供所有必需的容量方法的優(yōu)勢在于考慮了所有需求情況。 引起的容量可測量性日程表突出了現(xiàn)實(shí)能力的水平測試和RMSs容量可測量性日程表的費(fèi)用與系統(tǒng)的重組有關(guān)的費(fèi)用。 因此， RMS高度有效的實(shí)施取決于減少這些系統(tǒng)的重組的費(fèi)用。這工作引伸可能包括隨機(jī)需求樣式和邏輯容量可測量性選擇的調(diào)查。 另外，為了證明RMSs成本效益。RMS在其他古典系統(tǒng)的塑造重組的費(fèi)用是必須解決的一個潛在的題目。