具有随机机器故障的制造过程建模与性能分析

为研究机器故障和维修活动对制造过程性能的影响,提出一种基于广义随机Petri网的制造过程建模与性能分析方法。分析了随机机器故障特征;定义了两种故障发现模式和两种中断作业处理策略;给出具有随机机器故障的制造过程的不同模型方法;通过对模型结构特征的分析,证明了其有效性。针对不同策略和参数设置进行了性能仿真。分别以平均产量和平均过程流时间等性能指标,分析了单个工作站的性能;采用平均产量,分析了具有两个工作站的流水线的性能。仿真结果表明,故障率、平均维修时间、缓存数量配置、维修工人数量、故障发现模式和中断作业处理策略是影响具有随机机器故障的制造过程性能的主要因素。

基于时间Petri网的制造过程模型研究

分析了时间Petri网的激发规则、托肯可用时间和抑制弧等特性,以及制造过程中随机故障的特征。提出不同的时间关联方式对应的多种建模方法,考虑不同的故障发现模式、不同的作业处理策略,建立相应的单机制造过程模型。在此基础上采用模块化和层次化方法可以构建复杂制造过程的时间着色Petri网模型,并可以转换成仿真模型,进一步分析随机机器故障对制造过程性能的影响。

基于多Agent制造过程的建模方法

分析了制造系统与制造过程之间的关系;论证了从过程的角度对制造进行建模更恰当;结合Agent和π演算的特点,给出Agent制造系统描述模型及基于π演算的单个Agent的BDI模型,并指出Agent和π演算结合的制造过程模型有利于进行优化目标在不同制造过程层次的分解,不论从方法的角度还是实现的角度,都适合复杂系统建模。Agent和π演算相结合可以有效分析并解决离散事件的建模与仿真中的问题。

面向复杂制造过程质量的模糊Petri网预测及诊断方法研究

在复杂制造过程中，存在质量异常预测及诊断能力弱、智能化程度低、效率低等问题。如何针对制造过程质量问题特点采用合适的预测与诊断方法，满足日益提高的过程自动化水平的要求，是该领域研究人员面临重要的亟待解决的问题。 由于模糊Petri网是模糊集理论与Petri网理论有机结合的一种网络理论，其突出优势在于知识表示、推理和处理模糊信息的能力; 目前，尽管模糊Petri网已有成功的应用案例，但仍存在某些不足，需不断地改进与完善。因此，对模糊Petri网理论方法的研究，有利于提高其知识表示能力、模糊动态推理能力、推理结果可靠性与准确性等，对模糊Petri网理论的广泛应用具有推动作用。 本文以制造过程质量问题的预测与诊断为研究和应用背景，对模糊Petri网预测与诊断方法的研究为主线，以研发的系统为辅助分析工具，重点从方法的层面上对模糊Petri网理论进行了研究和探讨。旨在进一步完善模糊Petri网相关理论，并应用于制造过程质量问题的解决，提高过程的质量监控能力、事故预防能力、缩短故障原因查找周期、提高定位准确性及可靠性奠定方法基础。 针对制造过程质量预测与诊断问题特点，在广泛阅读相关文献并深入探索的基础上，对模糊Petri网理论方法进行了较深入的研究和探讨，重点解决了以下问题： 1）模糊Petri网自动建模方法：对模糊Petri网理论研究的基础和前提是建立模糊Petri网模型。为解决当前模糊Petri网建模效率低、工作量大、易出错等问题，本文提出了模糊Petri网的自动建模方法。该方法的提出，易于保证知识库与模型库更新的同步和一致，提高了建模效率，避免了建模的人为失误。 2) 模糊Petri网参数确定：模型建立后，为实现可靠有效地推理，需进行相关参数的确定。提出了确定模糊Petri网的初始库所token的方法。通过模糊统计的方法来获得模糊token，减少确定token时的主观臆断性和不一致性，为物理量与模糊token的实时转换提供了技术支持。由于构建符合客观实际的、连续的隶属函数是确定模糊token的前提条件，本文提出采用最小二乘拟合来构造模糊隶属函数方法。该方法简单，拟合能力强，人工干预少。由于变迁阈值影响推理的正确性及可靠性，这里对阈值设定进行了初步探讨。阈值设定越高，预测及诊断的漏报率越高；反之，误报率越高。给出了阈值设定的总代价计算式，阈值选择的目标是使总代价最小。 在建立了模糊Petri网模型、确定了相关参数后，便可对异常事件进行预测及诊断推理。 3）模糊Petri网预测方法：对预测模式进行了分类与定义，便于对不同模式下进行预测分析。提出了改进的FPN四种基本推理模型，通过禁止弧的引入，避免了激发过的变迁反复被激发，减少不必要的计算，实现了推理与模型结构的一致性。从而提高了推理效率和基于规则系统的响应能力。 4）模糊Petri网诊断方法：给出了一种模糊Petri网诊断推理方法。该方法充分利用模糊Petri网自身的结构与数学特性这一突出优势，实现了并行推理。以矢量计算方式获得中间库所能力，取代了常规的搜索方式，提高了推理效率。通过引入人机交互的处理策略，减少了模糊Petri网的复杂性及规模。指出在实践中，推理方法的效率、成本及实际的应用效果， 在重要性方面，要远大于方法自身的运算效率。 5）模糊着色Petri网推理方法：在建模复杂大型系统时，为解决模糊Petri网存在模型空间过大，模型数据结构松散等问题，提出了FCPN并行推理方法及FPR与FCPN模型转换算法。提出的FCPN与现有方法的主要区别在以下方面：首先，算法实现变迁的单次激发，避免推理激发变迁的重复计算。其次，某个使能变迁前集库所中token在该变迁激发后并不移除，符合实际推理情况。此外，通过输入/输出关联矩阵计算迭代，实现了并行推理。 最后，以一典型制造过程—埋弧自动焊接过程质量问题的预测和诊断为例，来说明模糊Petri网方法的实际应用。通过系统的实现，验证了相应方法是可行的。通过模糊Petri网的预测及诊断推理，便于实现质量异常的分析、预警、处理、过程控制及数字化管理，为生产策略的调整、纠正措施的采取提供了决策依据，加快了系统响应速度。 本文研究工作重点围绕模糊Petri网理论方法展开，虽以制造过程质量问题的预测与诊断为研究和应用背景，但并不局限于该领域，是属于具有一般性的共性方法。因此，所开展的方法研究工作具有良好的科研价值和广泛的应用前景。

Microspheres and microcapsules, a survey of manufacturing techniques: Part III: Solvent evaporation

A methodological survey of microsphere formation and microencapsulation techniques based on solvent extraction/evaporation techniques is presented. Thus, basic features of solvent extraction and solvent evaporation processes, including droplet formation, droplet/particle stabilization, and solvent removal, are outlined. Preparation of a wide range of microspherical and microcapsular products based on biodegradable polyesters, polysaccharides, and nonbiodegradable polymers are discussed. Dependence of microcapsule characteristics on manufacturing parameters, as well as performance evaluation of microspherical and microcapsular products, are also briefly covered.