关键词： 柔性作业车间调度   贪婪初始化   遗传算法   绿色调度   超启发式算法  

摘要： 柔性作业车间绿色调度协同考虑经济指标和绿色指标，在优化其他指标的同时降低能耗，实现车间绿色调度。常采用启发式算法进行研究，需要根据特定的问题设置特定的搜索算子及参数，决定应用哪种算子并保证算子稳定有效是一个持续的挑战，所以采用超启发式算法对柔性作业车间绿色调度问题进行研究。本文以最大完工时间最小和能耗最小为目标建立调度模型，设计贪婪初始化方法生成初始种群，提出超启发式遗传算法进行求解。具体研究工作如下：　　（1）设计了贪婪初始化方法。常见的初始化方法忽略了工序排序和机器选择两个问题的整体性，本文基于贪婪算法提出了贪婪初始化的初始化方法。在工序排序的基础上，为每道工序选择当前完工时间最小的机器。将该初始化方法与遗传算法相结合求解单目标柔性作业车间调度问题，通过基准算例仿真以及与其他初始化方法的对比分析，验证了贪婪初始化方法的有效性。　　（2）提出基于遗传算法的超启发式算法。以最大完工时间最小和能耗最小为目标，对两个目标值进行归一化，并将处理后目标值的加权和作为目标函数建立柔性作业车间绿色调度模型。提出超启发式遗传算法对模型进行优化求解，高层启发式策略采用遗传算法，随机初始化高层策略域种群，并对种群进行选择、交叉和变异操作;在常规算子基础上，设计了9种适应该问题的低层启发式算子，低层问题域种群采用贪婪初始化方法生成。最后对基准算例及车间调度实例进行仿真，并将所得结果与其他文献进行比较，验证了算法的有效性。　　（3）开发柔性作业车间调度系统。在研究的基础上，结合企业实际特点，运用“亿库智能协同开发平台”设计开发柔性作业车间绿色调度系统，验证研究内容的可行性和实用性。

关键词： 五行环优化算法   柔性作业车间调度   启发式算法   多目标优化  

摘要： 随着人民生活水平日益提升,物质需求也逐渐增强,促使了科技的进步与社会资源的丰富。因此,生产力的有效提高成为了企业的必争之地,这对生产车间的现代化和科技化提出了新的要求,其中车间调度问题的研究因其重要的实用价值受到了国内外相关学者的广泛关注。本文围绕最大完成时间,生产成本,能耗和加工质量四个主要优化目标,采用五行环优化算法开展有关单目标和多目标柔性车间调度问题的研究,主要工作如下:首先,在柔性车间调度问题中,传统遗传算法与粒子群算法等经典算法存在算法搜索速度较慢,以及由易早熟的特点导致的局部寻优能力不足等问题,为了改进这些缺点,借鉴五行元素金、木、水、火、土相生相克的规律优化元素的迭代方式,所有的元素都受到了制约并同时相互促进,形成了动态均衡的关系;改进后的五行环优化算法有效地解决了传统遗传算法、粒子群算法在迭代过程中搜索速度慢,局部寻优能力差等缺点,并且使用改进后的五行环优化算法所计算出来的结果更加精准且运行时间更少。其次,考虑到车间调度问题在实际工作环境中常常有不止一个限制条件的问题,首先使用多目标任务模型代替单目标模型。在多目标模型中,传统的SAW模型虽求解相对容易,但对不同目标的偏好程度的设置对结果有不可忽略的影响,针对这一问题,在对多目标问题的求解的过程中引入适应度函数和聚集距离的帕累托最优原则来选择非主导解的方法,为了评估编码程度,加入层次分析法,令每个个体的每个模块输出值与随机产生的权重系数相乘,通过两两线性相加求和获得个体总的适应度函数。然后从大到小的顺序选择获得种群,并且需要通过聚集策略来筛选具有相同适应性的个体。对比两种选择策略,将更加优异的基于动态聚集距离分布性保持策略的帕累托最优应用于多目标模型中的柔性车间调度问题,能够精准地得到目标结果,并且减少了算法的运行时间和迭代次数,更加合理地解决实际情况下的多目标柔性作业车间调度问题。最后,利用MATLAB平台搭建论文所需的工作环境,分别在单目标和多目标模型中对提出的改进五行环优化算法进行了仿真测试,结果表明了改进后的五行环优化算法在解决多目标柔性车间调度问题上的可行性和优越性。

摘要： 《机械设计》简介《机械设计》杂志1983年创刊,是中国机械工程学会机械设计分会会刊、中文核心期刊、中国科技论文统计源期刊、中国科学引文数据库(CSCD)来源期刊、学位与研究生教育指定中文重要期刊。本刊国内外公开发行,国内统一刊号:CN 12-1120/TH,国际标准刊号:ISSN 1001-2354。本刊被"中国核心期刊(遴选)数据库""中国科技期刊精品数据库""中国期刊网""中国学术期刊(光盘版)""中国学术期刊综合评价数据库"等全文收录,影响因子在同类科技期刊中名列前茅,

关键词： 虚拟现实   机械设计   辣椒分段   Unity3D  

摘要： 随着计算机技术的飞速发展,基于计算机的虚拟现实技术得到了进一步提升。虚拟空间中可以为用户创建出更加真实的环境,使用户在沉浸感和交互性方面获得更好的体验。目前,虚拟现实技术被广泛应用于建筑、军事、医疗、教育等众多领域,在工程中仅有少量应用,在产品功能展示和交互方面仍有开发空间。虚拟样机验证应用于机械设计可以提高设计效果,减少设计缺陷,其潜力有待进一步挖掘。本文提出一种以头戴式虚拟现实技术为基础,使用Unity3D开发引擎对机械设计进行仿真的方案,成功开发了一款辣椒分段切割设备。这既解决了工程实践中的生产需要,也探索了使用虚拟现实技术验证机械设计的可能性。同时本文在虚拟环境中深化产品展示功能,实现了用户与虚拟样机深入交互的功能。首先根据虚拟现实的技术特点了解其在各个领域的应用情况,分析虚拟现实技术应用于机械设计中的可行性。选取以设计辣椒分段设备作为方法验证,调研了目前辣椒相关产品的加工方式,总结其加工特点,利用UG软件实现三维模型的设计。针对当前生产辣椒产品主要是依靠人力进行生产的情况,本文设计了一套辣椒自动切割设备。该设备利用上下两组同步带实现辣椒的传输和压紧,使用多组圆形刀片组成的旋转刀组实现辣椒在运输过程中的切割,使用分料盒实现辣椒段的分类收集。使用该设备能够较精确的进行辣椒切割,得到较高质量的产品,解决了人工加工方式效率低和成本高的问题。在完成三维建模后,通过Unity3D引擎读取三维模型,将该设备在虚拟现实空间中展示,操作者通过手柄操作,实现人与该设备的人机交互功能,完成该设备三维设计的虚拟仿真,进一步验证了该设备的功能。最后,按照机械行业标准绘制该设备图纸,并对该设备进行整机装配和调试,从而验证虚拟现实技术的仿真效果。在辣椒切割试验中,该设备得到了较高质量的产品,从而验证了本文在机械设计中使用虚拟现实技术进行仿真方案的可行性。

摘要： 理事会是期刊与理事单位进行联系、合作、交流的纽带和桥梁。组建理事会,期刊可以得到理事单位的支持,把期刊办得更好,产生更大的社会效益。理事单位可以通过期刊加强本单位宣传,提高知名度;发表论文提高本单位的学术和技术水平;通过参加期刊组织的报告会和赠阅的期刊了解机械工程有关信息,得到相应的支持。凡有参加期刊理事会愿望的单位请与本刊联系。我们热忱欢迎全国各高等院校、设计院所、工矿企业参加本刊理事会。

ISBN: (纸本)9787512434462

关键词： 柔性车间   生产调度   多机协同   制造单元   重构调度  

摘要： 随着全球化经济的到来,市场需求呈现出日益多变的特征。为了满足客户的个性化需求,快速响应市场需求的变化,迫切要求制造系统能够适应市场变化,迅速可靠的调整自身的制造过程及生产能力,实现高效率生产以应对快速变化的市场需求,这对制造系统的柔性以及企业的快速响应能力提出了更高的要求。因此,对柔性制造系统的研究极为关键。可重构制造是一种新的制造模式,其根据制造单元重构或设备重构,突破传统调度约束,满足快速变化产品的高效生产,实现制造系统对市场的快速响应。另外,随着加工设备的多样性发展,如机械臂的产生,使的多机协同加工得以实现,且广泛存在于各种加工环境中,但有关其任务调度管理、加工资源分配的研究还非常少,导致相关企业生产效率低下。因此,本文柔性作业车间调度问题为基础,以低成本、高效率为目标,以可重构制造单元的资源调整及重新配置为出发点,深入研究了新产品任务生产需求下考虑多机协同加工的重构调度模型及其求解方法。主要研究内容如下:(1)对柔性作业车间调度及多机协同问题、可重构制造研究现状做了总结及分析,从企业实际生产现状及市场需求出发,确认了考虑多机协同加工的重构调度技术对企业生产的积极作用,进而确定了本文的研究内容。(2)研究多机协同柔性作业车间调度问题(Multi-machine Collaborative Flexible Job-shop Scheduling Problem,MFJSP),分析了多机协同加工的特点,建立了数学模型,并设计了其编码解码规则。针对该MFJSP问题的复杂性特点,提出一种自学习遗传算法,通过将强化学习嵌入到遗传算法实现其参数的自学习调整以保证局部以及全局搜索能力。最后通过MFJSP问题实例的计算分析验证了算法的有效性,并实现了该模型的最优求解。(3)针对企业应对市场新产品加工任务的变化,研究多机协同柔性作业车间重构调度(Multi-machine Collaborative Flexible Job-shop Reconfiguration Scheduling,MFJRS)模型。研究并分析了制造单元重构的特点及存在的问题,描述了制造单元多机协同重构调度问题。以新产品加工任务与原制造单元的信息为基础,提出并设计了制造单元重构调度优化方法,将重构以及调度深度融合,对柔性作业车间内制造单元重构调度及多机协同加工方式的不同情况进行了分析,最后建立MFJRS数学模型并拟定了其约束条件。(4)针对MFJRS模型,研究了其求解方法及求解流程。设计了其编码及解码方法,针对本文重构调度的耦合,设计了包含重构层优化与调度层优化的分层求解搜索方法,将用于大规模NP-hard问题求解效果较好的灰狼算法进行改进,拟定了计算该问题模型的求解步骤。最后,通过一个算例的不同角度求解及对比分析,验证了MFJRS模型的正确性与有效性。(5)以实际制造车间的生产任务为背景,使用本文研究的MFJRS技术于实际加工案例,通过加工案例的应用验证了考虑多机协同加工的重构调度技术能够满足企业制造单元的低成本重构、多机协同资源合理分配以及高效率生产。

关键词： 机械设计   安全控制   自动化设备  

摘要： 在机械设计的过程中要对自动化系统不断地调试优化,确保机械控制管理的具体要求能够在设备的运行中得到严格遵守,全方面提高设备的自动化与综合的管理能力.为了保证生产环节的安全,在机械设计过程中要严格把关每个安全控制环节,提升机械设备的风险评估能力以及对安全问题的应对能力,做到生产过程的完全自动化管理,提高生产效率,提高设备的管控能力.

关键词： 绳网发射装置   机械设计   气动弹射   结构参数  

摘要： 人类日益频繁的航天活动，使得地球轨道上的空间碎片数量日益增多，这严重威胁到了宇航员和航天器的安全。目前用于解决空间碎片的方法众多，主要分为非接触式清理和接触式清理，其中空间绳网捕获作为一种接触式清理方式，凭借其结构简单、捕获面积大和捕获效率高等优点，逐渐成为了空间碎片清理领域的研究热点。目前空间绳网捕获的研究大多集中在理论分析上，为推进空间绳网的发展，对空间绳网理论做进一步实验验证和分析是非常必要的。然而，现有的绳网发射地面测试设备大多采用火药发射方式，由于火药燃烧的不稳定性，造成了绳网发射的出口速度难以精确控制，且燃烧产生的高温燃气，易腐蚀和破坏设备。针对上述问题，设计了一种基于气动弹射的绳网发射装置。　　根据绳网发射装置的技术要求，确定了气动弹射绳网发射装置的总体方案，研究讨论了绳网发射装置的系统组成和基本工作流程，然后对绳网发射装置的核心组件——气动弹射装置进行了详细的设计研究。通过采用触发推杆和运动活塞相结合的弹射方案，实现了气动弹射装置的快速触发和短距离全压发射功能。　　针对气动弹射装置的结构参数进行了全面系统的设计研究工作，通过对其结构进行分析，建立了绳网发射所需能量与发射气室气体做功的数学模型，构建了气体做功与运动活塞位移的数学模型，推导了进气口处的质量流量方程，并以上述理论分析为基础，对气动弹射装置的关键部件进行了参数设计。借助MATLAB软件对发射筒的尺寸方案进行了对比分析，利用AMESIM软件对进气口的通流能力进行了验证分析，通过ANSYS软件对气动弹射装置的结构进行了静力学仿真分析。　　根据热力学、气体动力学和牛顿定律等基本理论，对气动弹射装置的触发过程和全压加速过程进行了动力学分析，建立了运动活塞的运动方程和发射气缸内气体的参数模型，利用MATLAB软件对触发过程和全压加速过程进行了数值仿真分析，得到了触发过程和全压加速过程中运动活塞的速度位移变化曲线，以及发射气缸内的气压变化曲线等，分析了气动弹射装置的快速触发和全压加速特性，验证了其参数设计的合理性。　　参照气动弹射装置的结构组成，分别建立了触发推杆的碰撞模型和运动活塞的碰撞模型，并利用ANSYS软件对上述模型进行了碰撞仿真，分析了尼龙缓冲块的缓冲性能。仿真结果表明，尼龙缓冲块结构能够满足触发推杆的碰撞要求，但其对运动活塞的缓冲作用不明显，运动活塞在碰撞过程中存在损坏的风险，因此需要对气动弹射装置的缓冲结构进行优化设计。　　通过对比分析各缓冲结构的工作原理，并结合气动弹射装置的结构特点，确定了气压缓冲方案，设计了气压缓冲结构。针对气压缓冲结构的缓冲能量和缓冲力进行了理论分析，并以上述理论分析为基础对气压缓冲结构的参数进行了设计研究。利用ANSYS软件对气压缓冲结构进行了静力学仿真和碰撞仿真，验证了其参数设计的合理性。

摘要： 《机械设计》简介《机械设计》杂志1983年创刊,是中国机械工程学会机械设计分会会刊、中文核心期刊、中国科技论文统计源期刊、中国科学引文数据库(CSCD)来源期刊、学位与研究生教育指定中文重要期刊。本刊国内外公开发行,国内统一刊号:CN 12-1120/TH,国际标准刊号:ISSN 1001-2354。本刊被"中国核心期刊(遴选)数据库" "中国科技期刊精品数据库" "中国期刊网"