PDF《具有随机机器故障的制造过程建模与性能分析》

维 修时间则包括排队等待维修时间和维修处理时间. 故障反应时间和维修时间之和是故障时间, 这部分 时间是一种生产时间损失, 应采取措施尽量减少这 部分时间.这些措施包括故障发现策略、 维修后作 业处理策略和维修工人的配置. 1.

2 故障处理策略 故障发现和故障发生是有区别的.自动化程度 很高的机器, 在空闲时可能发生故障, 如果立即监测 到故障, 则是非操作依赖故障发现模式.通常, 机器 故障发生在实际操作过程中.不论故障发生在机器 空闲还是运行时刻,只有在机器进行加工时才发现故 障, 这是依赖于操作的故障发现模式.非操作依赖故 障发现模式可以减少故障反应时间, 维修在空闲时间 进行, 可以减小对制造过程完成时间的影响;

否则, 不 论何时发生故障, 只有在操作时才能发现故障, 维修 时间占用机器处理时间, 从而影响生产进度. 当机器出现故障时, 如果维修工人足够, 则立即 维修故障机器;

否则, 排队等待维修工人.通常采用 先来先服务( First Come First Serve, FCFS) 的维修 规则.维修工人的配置和管理以及维修排序规则, 影响故障时间, 从而影响制造过程的性能. 维修过程结束之后, 发生故障机器上的工件可 能作废, 可能从头开始同样的操作, 或经历一个新的 独立的处理时间, 也可能从作业中断处继续处理未 完成的操作.下面提出两种作业处理策略:

1705 计算机集成制造系统 第14 卷(1) 维修结束后过程完全重新开始 使用新的 独立的处理时间, 直到作业的全部处理在无中断的 情况下完成后才离开机器.这种策略适用于操作开 始就发现故障.过程完成时间包括故障发生之前的 部分作业时间、 故障时间和作业处理时间. ( 2) 维修结束后中断的作业废弃 在某些情况 下, 尤其是高速生产环境下, 经常采取这样的作业处 理策略.过程完成时间不包括维修时间, 只包括作 业已经进行的处理时间.但为了分析的一致性, 假 设中断作业在维修结束之后废弃, 则其对应的过程 完成时间等于发生故障前作业在机器上已经进行的 处理时间与维修时间之和.从而使得机器直到维修 结束才可以进行加工.

2 制造过程的广义随机 Petri 网模型 假设读 者熟 悉GSPN 的结构特 性和 激发规则[ 829] . 2.

1 单个工作站制造过程模型 考虑立即维修情况下, 具有随机机器故障的单 个工作站制造过程模型( 如图 1) , 该模型给出的单 个工作站制造过程包括一台机器设备的加工过程、 一个带有订单到达过程的缓存, 以及随机故障过程 和维修过程.假设只生产一个品种的产品, 且机器 加工、 故障和维修时间均服从指数分布.发生故障 / t3 0变迁模拟实际生产过程中机器故障的发生, 可 以设置不同的时间分布表示故障发生的时间间隔. 可见, 故障发生过程类似订单到达过程, 维修作业是 一类具有最高优先权的特殊作业, 可以中断并抢占 正在处理的加工作业.图1a 是操作依赖故障发现 模式下 GSPN 模型.从/ p 40库所到/ t2 0变迁的抑制 弧表示在加工过程中发现故障, 中断正在处理的作 业, 故障机器进入维修状态.维修结束后, 中断作业 丢弃, 处理来自作业队列的下一个作业.另一种情 况是, 维修结束后, 完全采用新的处理时间重新处理 中断作业, 从变迁/ t6