| 单词 | 计算机综合制造系统(CIMS)可靠性 |
| 释义 | 【计算机综合制造系统(CIMS)可靠性】 CIMS是集现代信息技术、现代加工制造技术和现代管理技术为一体的高度复杂的大规模制造系统，它是中国863高技术计划自动化领域中的一个主题。近年来，对CIMS进行了多方面的分析和研究，如CIMS的建模方法、CIMS管理与决策支持系统、集成质量控制系统、工艺设计自动化系统、CIMS计算机网络和数据库系统等，而且取得不少进展。但是，CIMS可靠性的研究工作还做得很少。 由于CIMS要求高度自动化，因此，它的可靠性问题非常重要。同时，CIMS是复杂的大系统，其可靠性问题相当复杂，对于带有中间库的可修CIMS，存在有生产线的堵塞和饥饿现象，导致生产中断。这样，不仅需要研究构成系统的硬件可靠性和软件可靠性，还要考虑生产线上的协调工作问题。这里可能仍有未知参数和不确定因素。可见CIMS的可靠性问题难度很大，需要深入研究才能解决。只有解决好这个问题，才有实现计算机综合自动化工厂的可能。国外对CIMS可靠性的研究源于对自动流水线的可靠性分析。从60年代开始，大量的研究针对两级生产线进行。由于必须研究加工机器的随机加工、随机故障、随机修复现象，因而各种分析模型由不同的假设发展起来，主要运用了排队论、马尔可夫过程、更新过程等数学理论，得到了各种两级生产线的稳态可用度等可靠性指标。对于三级生产线，分析法很复杂，一些仿真方法可用于问题的研究，对于多级生产线，精确的方法几乎不可能。至今，只有少数几个近似模型，它们分别采用分解法、集结法和扩散近似法建立起来。中国以往对于这一问题的研究则是空白。近年来，美国、日本的研究进程较快，已有一些接近自动化的制造厂出现，但对于多级生产线可靠性研究，仍是停留在近似求解阶段，且很少讨论工作站的维修问题。中国学者于1982年首次提出服务台可修的排队系统，可是我们CIMS工作起步较晚，自制订863计划之后，才受到重视。1990年在北京召开了“第1届中国CIMS学术会议”，会上讨论了CIMS可靠性问题。中科院自动化所承担了863自然科学基金“CIMS局部网络可靠性研究”，已取得了可喜进步，对一般刚性连续生产线进行了研究，严格定义了可用度(availability)和有效度(effectuality)，并作出系统生产率的预计。得到了带有缓冲库的两级生产线简明的分析闭合解，建立了多级生产线的排队网络模型和等效工作站模型，并应用工件流平衡的原理，得到了工件不丢失的条件，从而可以解n级串联的问题，这是一项有突破性的进展。对装配线和分离线等一般网络进行了分析处理，同时研究了系统冗余和维修策略问题。另外还讨论了生产线可靠性优化问题。此外，有关CIMS可靠性设计与应用问题，也已经有一些研究成果。总之，所有以上工作，都还处于开始阶段，正有待深入研究和开发。当前要采取的主要技术路线是理论联系实际，一方面在现有的基础上，沿着排队论方向，对带有缓冲库的可修CIMS复杂系统，探讨各种概率流的排队问题，求出各项生产指标和可靠性指标，完成一套广义排队的理论；另一方面联系生产实际，发现问题，解决问题，然后再将CIMS系统及其可靠性研究的成果，应用到其它有关生产线中。当前发现的主要难题是：由于生产线的饥饿和堵塞现象，导致生产中断，这是一种没有部件失效的停产故障。前述等效工作站和工件概率流平衡的方法，只对单条生产线有效，对于复杂的CIMS还要进一步探讨，特别是各种参数(如各个缓冲库的容量及其相邻工作站的生产率等)如何协调好，才不致发生工件丢失的现象，仍须要费很大力量去解决。今后，中国机器人也会逐渐投入生产(中科院沈阳自动化所已研制出水下机器人)，自动化工厂也要慢慢建成，CIMS的实现也是在预料之中，所以CIMS可靠性的研究工作一定要跟上去，否则就不会得到实际的经济效益。我们需要开展的工作有：(1)CIMS生产线的可靠性建模，重点在带有缓冲库的多级及复杂的可修系统。(2)CIMS生产线的可靠性分析和结构设计，目标是要取得精确的解析解。(3)探讨广义排队论(指在各种概率分布的情况下，多级排队——缓冲库和工作站可修的复杂系统)问题，形成一套广泛可用的CIMS理论，可以推广应用到其它有关的工业生产线中，如石油管道运输、梯级水电站的运行和自来水管道系统等。(4)CIMS故障检测与诊断，包括诊断方法和维修策略，可以采用神经元网络模型，藉以提高容错性和鲁棒性。(5)CIMS可靠性优化问题，寻找优化算法，探讨优化措施及运行参数的最佳范围。(6)CIMS控制系统的研究，包括计算机管理及生产调度的控制，目标是全盘自动化工厂。【参考文献】：1 曹晋华，程侃，服务台可修的M／G／1排排队系统分析，应用数学学报，5(1982)，114～1272 Choong Y F，Gershwin S B．A decomposition method for approximate evaluation of capacitated transfer lines with unreliable machines and randcm processing times，IIE trans．June，19873 De Koster，et al．An improved algorithm to approximate the behaviour of flow lines，Int．J Prod，Res．，26，4，691～700，19884 疏松桂，CIMS可靠性及生产率的预计，控制理论及其应用年龄支论文集，1989，115 国家高技术计划自动化领域专家委员会第一届中国CIMS学术会议，论文摘要集，1990年11月，北京6 疏松桂，主编，CIMS局部网络可靠性研究，“研究成果汇编”，中国科学院自动化研究所，1991，17 张一刚，CIMS生产线的可靠性分析和优化，中国科学院自动化所博士论文，1991，18 疏松桂，带有缓冲库的综合制造系统分析及其可靠性的研究，自动化学报，1992，18(1)(中国科学院自动化研究所疏松桂撰) |
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