一、对带有有限缓冲区和可修机器的串行生产线的生产方差研究（论文文献综述）
杨喜娟[1]（2020）在《带随机特性和有限缓存的生产系统性能建模研究》文中指出生产系统在现代制造业中占有重要的地位。在“中国制造2025”的部署下,制造业的生产方式和产业形态均发生了转变。为了估计和保持其在行业内的竞争力,企业的生产系统性能设计和控制方式变得越来越灵活,且需要较全面的系统性能评价指标,以对自身生产系统的系统性能和响应市场需求的能力做出科学的分析和合理的评价。实际中的生产系统存在有限缓存和工件的到达、生产准备时间、设备的可靠性、不同生产阶段机器的服务速率等诸多随机特性,从而增加了性能分析和控制的复杂性。而现有研究对很多特点和需求条件下的系统性能还没有深入研究,且性能指标的求解相对比较单一。因此,本文从具有随机特性的生产系统的性能分析和优化控制出发,对系统性能建立理论分析模型,多方面的拓展系统性能指标并进行科学的性能分析,以期为企业管理者的决策提供理论支持。本文研究的对象是一个具有随机特性的单机器生产系统,这台机器在生产某种产品之前有生产准备时间。同时,产品有属于自己的有限缓存区,机器采用先来先服务的调度策略来协调产品的生产。从这台机器是否具有柔性着手,将此生产系统分为多产品生产系统和单产品生产系统。在多产品生产系统中,分别考虑了带有状态相关生产准备时间、机器在生产准备期有服务速率和缓存区可故障三种生产环境下系统的性能评价;在单产品生产系统中,针对机器的可变服务速率,分别考虑了机器在待机休眠期和故障期有服务速率的可修复生产环境下的系统性能特征。主要研究工作包括:（1）针对采用一维马尔科夫模型引起的状态空间呈指数级增长的问题,提出了一种有限状态拟生灭过程模型,对带状态相关生产准备时间和有限缓存的多产品生产系统进行性能分析。首先分析机器轮流加工生产的过程,将多产品生产系统分解为单产品子系统模型,并定义机器不加工当前产品类型时,则对于当前产品类型而言,机器处于休假期;然后对机器休假期的长度、机器生产完当前产品类型进入空闲期及和其他类型产品的生产准备期的概率进行估计,以缓存区中产品个数和机器状态两个维度定义系统的二维连续时间Markov链;之后,通过分析二维Markov链的平稳方程,将最小生成元进行分块三角化表示,构建出系统的有限状态拟生灭过程模型。最后,运用矩阵几何方法求解有限状态拟生灭过程模型,并推导出生产方差、区间估计、稳态可用度、系统生产率及其系统满足顾客订单的概率等多项性能指标的解析式,并给出详细的求解步骤。所提有限状态拟生灭过程模型有效地拓展了多产品生产系统的性能指标,改善了一维马尔科夫模型在处理机器可生产产品类型较多或缓存区容量较大时状态空间过大和建模分析复杂等方面的不足,具有较为广阔的应用前景。（2）考虑到生产准备过程中的外部生产准备是在不停机的情况下完成的,提出了一种有限状态拟生灭过程模型,对机器在生产准备阶段有服务速率的多产品生产系统进行性能分析。根据机器在生产准备是否需要停机,将生产准备分为内部生产准备和外部生产准备,鉴于外部生产准备的特殊性,在多产品生产系统中,引入可变服务速率随机特性。通过以缓存区中产品个数和机器状态两个维度定义系统的二维连续时间Markov链并将其最小生成元进行分块三角化表示,构建出系统的有限状态拟生灭过程模型。利用矩阵几何解方法对模型进行求解,给出系统生产率的计算过程,并在两种产品的简化情况下求出系统生产率的解析解。同时,通过求导计算精确地呈现了系统生产率关于各系统参数的渐近线和单调性等系统性质,为提高生产效率给出理论支撑,为系统的最优化控制提供参考。（3）考虑到缓存区在生产过程中的可靠性及对机器的影响,提出了一种离散时间Markov链模型,对缓存区可故障、机器加工时间服从一般分布的多产品生产系统进行性能分析。通过构建系统的离散时间Markov链,求解每个状态的稳态概率,并依据系统中机器加工的产品类型、缓存区有无故障、各缓存区中产品的个数对系统状态分四种情况计算每个状态对系统生产周期的贡献,得到系统的平均生产周期,求解出系统生产率的解析式,并给出参数相同的埃尔朗-2产品生产系统的状态转移概率矩阵和系统生产率的详细求解过程。通过数值分析讨论各系统参数对系统生产率的影响及其各系统参数之间的相互影响情况,为企业在实际生产过程中各参数的选择提供理论依据。（4）针对机器在待机休眠阶段可带有服务速率的情况,首次将工作休假引入单产品生产系统,提出了一种有限状态拟生灭过程模型,对带有生产准备时间和工作休假的可修复生产系统进行性能分析。从缓存区中产品个数、机器的工作状态及机器有无故障三个维度出发,建立了系统的三维Markov链并将其最小生成元进行分块三角化表示,得到系统的有限状态拟生灭过程模型。之后,运用矩阵几何方法求解有限状态拟生灭过程模型,并得到系统生产率、生产方差、系统稳态可用度、系统在时间区间内的区间估计及各项稳态概率等性能指标的解析式,然后通过数值实验总结出各项系统性能指标受系统参数的影响情况,为企业提高生产效率,增加系统可靠性提供依据。所提出的有限状态拟生灭过程模型对关于工作休假的排队理论的定性研究也很有启发性。（5）针对机器在故障阶段可带有服务速率的情况,首次将工作故障引入单产品生产系统,提出了一种有限状态拟生灭过程模型,对带有生产准备时间和工作故障的可修复生产系统进行性能分析。从缓存区中产品个数、机器的工作状态两个维度出发,建立了系统的二维Markov链并将其最小生成元进行分块三角化表示,得到系统的有限状态拟生灭过程模型。运用矩阵几何方法求解有限状态拟生灭过程模型,得到系统生产率、系统稳态可用度、系统稳态等待加工产品个数及各项稳态概率等性能指标的解析式。然后通过数值实验归纳各系统参数对各项系统性能指标的影响及带工作故障的生产系统模型的稳定性情况,为企业在生产系统的改善方面给出优化建议。所提出的有限状态拟生灭过程模型对关于工作故障的排队理论的定性研究也很有启发性。
刘军[2]（2005）在《基于阈值控制策略的若干生产问题的研究》文中研究指明由于国内外市场竞争加剧,科学技术迅速发展,产品更新换代速度加快以及人们对产品多样化需求的增加,使得生产制造业向多品种、小批量生产方式发展。生产模式从MTS向MTO乃至ETO演变的趋势已经不可阻挡,相应的生产模式的转变必然要求其生产调度及控制策略具有更强的柔性,能够及时动态的解体或重构,处理多变的市场需求对生产带来的影响。然而,生产的不确定性、各种随机因素的干扰、不完善的数学理论、模型以及有限的求解技术等等都是阻碍此问题得以解决的困难之一。阈值控制策略则因为其结构简单易行而受到广泛的重视。本文基于阈值控制策略,研究了现代化生产中所面临的一些特殊或者一般的生产现象,主要探讨了在需求不确定情况下,如何制订柔性的控制策略以及对相关生产线进行设计分析。 本文的主要研究如下: 1、介绍了本文的研究背景和若干基本概念,按照不同的研究模型、发展阶段,回顾和总结了阈值控制策略的发展情况,指出了其存在的问题并对可能的发展方向做了展望。 2、针对任务重叠的工业背景,分析问题的难点,建立了一个目标函数为最短加工时间的动态规划模型,研究了相关特性,提出了一个启发式的渐进最优调度策略并对其渐进最优性进行了证明。在阈值控制策略的基础上,采用递阶的思想,考虑具有setup损失的,由不可靠单设备组成的生产系统的多产品调度问题,提出了一个启发式滚动优化的调度算法,为研究多设备的同类问题打下基础。 3、研究了在需求不确定环境中生产系统的生产和矫正维修的控制决策问题。分析了相应的Bellman方程以及价值函数,借助引入一个说明需求不确定问题的需求阀,对相应的生产和维修问题提出了一个近似最优的复合双层阈值的控制策略,以取代难以求解的最优单阈值控制策略。给出了相应阈值的计算方法。考虑生产、矫正维修、需求三者之间的关系,建议了一种近似最优的单阈值控制策略以及阈值求取方法,并利用仿真研究说明了这两种策略各自的应用环境。 4、针对订单式的需求环境,提出了阈值控制策略中最优阈值的直接求取方法与流率化处理的方法,研究了具有不确定需求层的不可靠生产系统的一个一般性的生产控制决策问题。需求率可能小于也可能大于系
苏顺克[3]（2002）在《基于仿真的随机离散制造系统优化调度研究》文中进行了进一步梳理离散制造系统是离散事件动态系统（DEDS）研究的一个重要内容，离散制造系统中调度的许多问题，可以描述为下列串行生产线的问题，其模型可看成为n个工件依次通过m个工作台进行加工的典型问题，不同工件在各工作台的加工时间各异，在实际大多数对象中，工件通过工作台的加工时间是随机的，应看成是不同的随机变量，因此加工总时间与工作台的优化调度问题就成为随机变量之间的演算。传统的建模和分析方法大多基于数学抽象，由于DEDS所具有的离散性、随机性等特点，有时很难用解析方法描述。 本文针对制造系统中的串行生产线，用随机模拟和数字仿真试验方法进行研究，并编写了一套仿真软件进行试验，以概率统计等数学工具进行分析，得出了生产线总加工时间的一些性能特征。对生产决策起一定的指导意义，为进一步优化生产方案提供决策支持。
孙钰,谭民,李泉林[4]（2000）在《对带有有限缓冲区和可修机器的串行生产线的生产方差研究》文中研究表明把生产与市场结合起来并考虑供需关系时,系统的生产方差研究显得非常必要.讨论的模型为两级的串行生产线,利用结构随机矩阵理论和马氏过程的协方差结构,给出了在一个给定时间区间内系统生产成品数方差的有效算法.基于正态分布,这个算法对订单满足的程度进行了概率刻划.文中的数值分析充分体现了这个算法的有效性和实用性
二、对带有有限缓冲区和可修机器的串行生产线的生产方差研究（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、对带有有限缓冲区和可修机器的串行生产线的生产方差研究（论文提纲范文）
（1）带随机特性和有限缓存的生产系统性能建模研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 符号索引 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景和研究意义 |
| 1.2 带随机特性的生产系统及本文研究对象 |
| 1.2.1 带随机特性的生产系统 |
| 1.2.2 本文研究对象 |
| 1.3 国内外研究现状及存在的主要问题的分析 |
| 1.3.1 生产系统中时间随机特征的研究现状 |
| 1.3.2 生产系统中设备可靠性的研究现状 |
| 1.3.3 可变服务率及其在生产系统中应用的研究现状 |
| 1.3.4 系统性能指标的研究现状 |
| 1.4 关键技术和方法 |
| 1.4.1 轮询服务系统 |
| 1.4.2 Markov链和排队论 |
| 1.4.3 拟生灭过程及矩阵几何解 |
| 1.5 论文的研究内容和创新点 |
| 1.5.1 带生产准备时间的多产品生产系统性能分析 |
| 1.5.2 带可变服务速率的多产品生产系统性能分析 |
| 1.5.3 带缓存区故障的多产品生产系统性能分析 |
| 1.5.4 带工作休假的可修复生产系统性能分析 |
| 1.5.5 带工作故障的可修复生产系统性能分析 |
| 1.6 论文的组织结构 |
| 第2章 带生产准备时间的多产品生产系统性能分析 |
| 2.1 问题的提出 |
| 2.2 系统构建和分解方法 |
| 2.2.1 系统描述 |
| 2.2.2 单产品子系统模型 |
| 2.3 系统状态转移参数的估计 |
| 2.3.1 参数t_v~i值的估计 |
| 2.3.2 转移概率(u_i)'和(u_i)"的估计 |
| 2.4 系统的QBD过程模型表示及其计算 |
| 2.5 系统多性能指标求解 |
| 2.6 数值分析与验证 |
| 2.6.1 算法实现过程 |
| 2.6.2 参数完全相同的两产品生产系统 |
| 2.6.3 多产品生产系统 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 带可变服务速率的多产品生产系统性能分析 |
| 3.1 问题的提出 |
| 3.2 系统组成及问题定义 |
| 3.3 系统的QBD过程模型表示及其计算 |
| 3.4 系统性能的计算 |
| 3.5 系统性质 |
| 3.5.1 系统生产率关于生产准备时间的单调性 |
| 3.5.2 系统生产率关于正常生产阶段服务速率的单调性 |
| 3.5.3 系统生产率关于生产准备阶段服务速率的单调性 |
| 3.5.4 缓存区容量对系统生产率的影响 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 带缓存区故障的多产品生产系统性能分析 |
| 4.1 问题的提出 |
| 4.2 系统组成及问题定义 |
| 4.3 系统建模与理论求解 |
| 4.3.1 系统Markov链的构建与求解 |
| 4.3.2 系统生产率的计算 |
| 4.4 系统性能分析 |
| 4.4.1 参数相同的两产品生产系统 |
| 4.4.2 一般多产品生产系统的系统性质 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 带工作休假的可修复生产系统的性能分析 |
| 5.1 问题的提出 |
| 5.2 系统组成及问题定义 |
| 5.3 系统的QBD过程模型表示和计算 |
| 5.4 系统多性能指标求解 |
| 5.5 数值分析及结论 |
| 5.5.1 算例实现过程 |
| 5.5.2 敏感性分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 带工作故障的可修复生产系统性能分析 |
| 6.1 问题的提出 |
| 6.2 系统组成及问题定义 |
| 6.3 系统的QBD过程模型表示和计算 |
| 6.4 系统多性能指标求解及其分析 |
| 6.4.1 系统性能指标的计算 |
| 6.4.2 敏感性分析 |
| 6.5 本章小结 |
| 第7章 总结与展望 |
| 7.1 本文工作总结 |
| 7.2 后续研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录 |
| 附录B 攻读学位期间所参与的项目目录 |
| 附录C 埃尔朗-2产品生产系统中系统生产率的计算 |
（2）基于阈值控制策略的若干生产问题的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 前言 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.1.1 生产模式的转变对生产调度和控制策略的发展要求 |
| 1.1.2 存在追加生产力情况的不确定市场需求 |
| 1.1.3 一些有关生产系统的基本概念 |
| 1.2 阈值控制策略的发展和展望 |
| 1.2.1 阈值控制策略的起源 |
| 1.2.2 阈值控制策略的发展 |
| 1.2.3 存在的问题与发展方向 |
| 1.3 本文的主要工作 |
| 1.4 本文的研究对象、方法及结构安排 |
| 第二章 任务重叠及考虑setup损失的多产品调度问题 |
| 2.1 工业背景及难点 |
| 2.2 任务重叠问题 |
| 2.2.1 问题描述 |
| 2.2.2 最优调度的存在性 |
| 2.2.3 启发式渐进最优调度策略 |
| 2.3 考虑setup损失的多产品调度问题 |
| 2.3.1 问题描述 |
| 2.3.2 系统模型的研究 |
| 2.3.2.1 系统的动态模型 |
| 2.3.2.2 一个充分必要条件 |
| 2.3.2.3 最优存货层与生产控制策略 |
| 2.3.3 启发式滚动优化调度策略 |
| 2.3.3.1 分析生产过程 |
| 2.3.3.2 滚动优化的调度算法 |
| 2.3.4 仿真实例 |
| 2.4 小结 |
| 第三章 具有不确定需求的生产和维修的控制问题 |
| 3.1 研究目标 |
| 3.1.1 研究的意义 |
| 3.1.2 问题描述 |
| 3.2 最优控制策略 |
| 3.3 求取阈值 |
| 3.3.1 损失函数的计算 |
| 3.3.2 近似最优阈值 |
| 3.3.2.1 当系统状态为~*U时 |
| 3.3.2.2 当系统状态为~*D时 |
| 3.4 近似最优的单阈值控制策略 |
| 3.5 仿真研究 |
| 3.6 小结 |
| 第四章 具有不确定需求的生产控制策略 |
| 4.1 订单式需求下的阈值控制策略 |
| 4.1.1 直接求取法 |
| 4.1.1.1 问题描述 |
| 4.1.1.2 求取方法 |
| 4.1.2 需求流率化方法 |
| 4.2 订单式需求下的三层阈值控制策略 |
| 4.2.1 问题描述与分析 |
| 4.2.2 三层阈值控制策略 |
| 4.3 修正后的最优阈值的排序 |
| 4.4 近似最优阈值的求取方法 |
| 4.4.1 生产可以满足需求 |
| 4.4.1.1 求取阈值 |
| 4.4.1.2 退化策略 |
| 4.4.2 生产不能满足需求 |
| 4.5 仿真比较 |
| 4.6 小结 |
| 第五章 近似最优缓冲区容量以及具有不可靠缓冲区的生产线综合方法 |
| 5.1 研究的意义与条件 |
| 5.1.1 研究的意义 |
| 5.1.2 假设性条件 |
| 5.2 近似最优缓冲区容量 |
| 5.2.1 生产线模型描述及初步分析 |
| 5.2.2 控制点控制策略 |
| 5.2.3 分析过程 |
| 5.2.4 仿真研究 |
| 5.3 具有不可靠缓冲区的生产线综合方法 |
| 5.3.1 不可靠缓冲区 |
| 5.3.2 具有不可靠缓冲区的双设备生产线的分析 |
| 5.3.2.1 模型描述 |
| 5.3.2.2 部分系统状态概率 |
| 5.3.2.3 系统的状态变迁分析 |
| 5.3.2.4 系统状态的求解技术 |
| 5.3.3 基于不可靠缓冲区的一般性的生产线综合方法 |
| 5.3.3.1 双设备生产线的综合技术 |
| 5.3.3.2 多设备的生产线综合技术 |
| 5.3.4 仿真研究 |
| 5.4 小结 |
| 第六章 阈值控制策略的部分成果在新型铝锭连铸生产线研制中的应用 |
| 6.1 新型高效铝锭连铸生产线的研制 |
| 6.1.1 研究的目的和意义 |
| 6.1.2 新型高效铝锭连铸生产线 |
| 6.2 新型高效铝锭连铸生产线总体布局图 |
| 6.3 应用阈值控制策略的相关成果进行分析 |
| 6.3.1 模型提取 |
| 6.3.2 对各台设备之间铝锭运输距离(速度)的设计 |
| 6.3.3 对铝锭连铸生产线的性能分析方法 |
| 6.4 仿真研究 |
| 6.5 小结 |
| 第七章 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 致谢 |
（3）基于仿真的随机离散制造系统优化调度研究（论文提纲范文）
| 第一章 离散事件动态系统理论研究 |
| 1.1 离散事件动态系统理论概述 |
| 1.2 随机DEDS的研究进展 |
| 第二章 离散制造系统调度方法的研究 |
| 第三章 离散事件动态系统建模方法的研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 DEDS常用的建模和分析方法的分类 |
| 3.3 随机DEDS的几种建模方法 |
| 3.3.1 排队网络方法 |
| 3.3.2 摄动分析方法 |
| 3.3.3 离散事件系统仿真方法 |
| 3.3.4 Petri网方法 |
| 第四章 极大代数法下的串行生产线的研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 极大代数法介绍 |
| 4.3 具有无限缓冲容量的串行生产线的研究 |
| 4.3.1 串行生产线的概念 |
| 4.3.2 串行生产线的代数层次模型 |
| 第五章 基于仿真的随机串行生产线的研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 仿真中的概率统计基础 |
| 5.3 MATLAB仿真软件介绍 |
| 5.3.1 软件的发展 |
| 5.3.2 MATLAB统计工具箱简介 |
| 5.4 随机串行生产线的仿真及性能分析 |
| 5.4.1 引言 |
| 5.4.2 仿真模型的建立 |
| 5.4.3 仿真软件的产生 |
| 5.4.4 仿真结果及其分析 |
| 5.5 车间加工生产线的资源优化设计 |
| 5.5.1 问题的提出 |
| 5.5.2 仿真及分析结果 |
| 5.6 小结 |
| 第六章 结束语 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
（4）对带有有限缓冲区和可修机器的串行生产线的生产方差研究（论文提纲范文）
| 1 引言 |
| 2 模型描述 |
| 2.1 模型假定 |
| 3 生产方差 |
| 4 数值分析 |
| 4.1 算法实现过程 |
| 4.2 算例分析 |
四、对带有有限缓冲区和可修机器的串行生产线的生产方差研究（论文参考文献）
- [1]带随机特性和有限缓存的生产系统性能建模研究[D]. 杨喜娟. 兰州理工大学, 2020(01)
- [2]基于阈值控制策略的若干生产问题的研究[D]. 刘军. 浙江大学, 2005(05)
- [3]基于仿真的随机离散制造系统优化调度研究[D]. 苏顺克. 福州大学, 2002(02)
- [4]对带有有限缓冲区和可修机器的串行生产线的生产方差研究[J]. 孙钰,谭民,李泉林. 自动化学报, 2000(01)