تطوير بنية نظام تحكم تصنيع هجين متعدد الوكلاء لأنظمة التصنيع المرنة

الباحث

ضحى كاظم اسمير

المشرف

لمياء محمد داود - مهند محمد الخفاجي

الجامعة

الجامعة التكنولوجية

الكلية / القسم

قسم هندسة الانتاج والمعادن / الهندسة الصناعية

الشهادة

دكتوراه

السنة

2024

لغة الرسالة

انكليزي

الكلمات المفتاحية

Multi-agent systems;Hybrid control architecture;Flexible manufacturing systems;Scheduling

تعتبر أهمية التحكم داخل نظام التصنيع أمرًا بالغ الأهمية. يُعد التحكم في المصنع الجهاز العصبي المركزي للمصنع؛ حيث يقوم بتنسيق استخدام موارد المصنع؛ مما يمنح النظام هدفه ومعناه. تزايد الضغوط التنافسية يجعل أنظمة التحكم في التصنيع مكونًا رئيسيًا في استراتيجيات الأعمال. إن تصميم أنظمة التصنيع للتعامل مع الطلبات غير المتوقعة والتنوع الكبير في المنتجات يزيد من أهمية أنظمة التحكم في التصنيع التي تتميز بتعقيد منخفض ومرونة عالية. وبالتالي، تتطلب أنظمة الإنتاج الحديثة نظام Sai يتمتع بمرونة عالية لإنتاج منتجات عالية الجودة، وبالتالي تظل قادرة على المنافسة في السوق. يركز هذا البحث على تطوير نظام التحكم في أنظمة التصنيع المرنة (FMS) بحيث يتفاعل نظام التحكم هذا مع بيئة تصنيع تكون عرضة للتغيرات المتوقعة وغير المتوقعة في الطلب والحفاظ على تدفق الإنتاج، لذا يجب على النظام التصنيعي تعديل إجراءات التحكم باستمرار استجابة لهذه الأحداث .الهدف من هذا البحث هو تطوير إطار مفاهيمي لنظام التحكم في الإنتاج يتميز بالتوازن بين النهج المركزي وشبه المركزي لأنظمة التحكمء يتضمن آلية تبديل في سياق نظام بنية التحكم الديناميكي الهجين (D-HCAS) تم تصميمه وتنفيذه Elis على نهج الوكلاء المتعددين، من خلال تصميم نموذج محاكاة باستخدام برنامج 1116 نحم 717118/51]لتحليل تأثير التغيرات في بيئة التصنيع، وخاصة كيفية تأثير التغيرات في طلب المستهلك من حيث الكمية والتنوع على معايير الانتاج .يجمع نظام التحكم الهجين المطور بين فوائد هياكل التحكم الهرمية وشبه Ape sell مما Baa من تطبيق استراتيجيات تحكم تكيفية بنجاح. تم تقييم هذا النظام في سيناريوهينء السيناريو الأول يشمل نظام تحكم هرمي بهدف تقييم أداء نظام الإنتاج في ظل الظروف الثابتة (الحتمية). السيناريو الثاني يشمل نظام تحكم And هرميء يتكيف مع حالة عدم اليقين في نظام التصنيع، ويهدف إلى تقييم فعالية الإنتاج في الظروف الديناميكية (العشوائية). لتحليل أداء نظام الإنتاج بشكل أفضل في الظروف البيئية الديناميكية، تم تمثيل هذا السيناريو لنظام التحكم بحالتين دراسيتين. الدراسة الحالة الأولى تتمثل بالتحقق من زيادة طلب الزبون من حيث تنوع المنتجاتء بينما يظل حجم الإنتاج JEG الحالة الدراسة الثانية تتمثل بالتحقق من زيادة طلب الزبون من حيث تنوع المنتجات وكمياتها .تم تقييم أداء النظام الإنتاجي عن طريق آلية التبديل المقترحة في نظام DHCAS باستخدام مؤشرات الأداء المختلفة، وهي: مدة الإنجازء وقت معالجة الماكنة، الإنتاجية، وقت الدورة الانتاجية، استغلال المكائن، استغلال cl gall وحساب الكلف. أظهرت النتائج أن تطبيق نظام التحكم شبه الهرمي أفضل مقارنة بالهيكل التحكم الهرمي من حيث مؤشر الإنتاجية، كانت الحالة الدراسية الأولى والثانية في نظام التحكم Aud الهرمي أعلى بنسبة %38 5 %70 على التوالي مقارنة بالهيكل التحكم الهرمي كذلك مؤشر مدة الإنجاز ووقت معالجة الماكنة. بينما كان مؤشر استغلال المواد للحالة الدراسية الأولى والثانية في نظام التحكم and الهرمي أعلى بنسبة 931 و9050 على التوالي مقارنة بالهيكل التحكم الهرمي. أيضّاء كان مؤشر استغلال الماكنة للحالة الدراسية الأولى والثانية في نظام التحكم Aud الهرمي أعلى بنسبة 9/7 و9011 على التوالي مقارنة بالهيكل التحكم الهرمي. في المقابل، كان تحليل مؤشر وقت الدورة للهيكل التحكم الهرمي أعلى بالنسبة للحالة الدراسية الأولى والثانية في نظام التحكم شبه الهرمي بنسبة 9012 5 %25 على التوالي. وأخيرّاء أظهرت النتائج أن مؤشر التكلفة للحالة الدراسية الثانية في نظام التحكم شبه الهرمي كان أفضل من نظام التحكم ce yell حيث انخفضت التكلفة بنسبة 945. على العكس من ذلكء زادت التكلفة بنسبة 9/02 الحالة الدراسية الأولى في نظام التحكم شبه الهرمي .استنادًا إلى تحليل العلاقة الرمادية (GRA) أظهرت النتائج أن الهيكل التحكم شبه الهرمي/ الحالة الدراسية الثانية هو الأفضل بناءً على المعايير المحددة، يليه الهيكل التحكم الهرميء ومن ثم الهيكل التحكم شبه الهرمي الحالة الدراسية الأولى.

Competitive pressures are making control essential in the manufacturing system. Control system is the central nervous system for manufacturers; it coordinates the use of the resources of the factory, giving the system its purpose and meaning. Designing manufacturing systems to cope with unpredictable demands and a high variety of products increases the importance of control systems with high flexibility and reduced complexity. Thus, modern production systems require a highly flexible control system to produce high- quality products and remain competitive in the market. This research develops the control system of Flexible Manufacturing Systems (FMS), the central issue of manufacturing systems. It interacts with the manufacturing environment and is susceptible to predictable and unpredictable demand changes, to sustain production flow, the system must therefore constantly change its control actions in reaction to these events. The research aims to develop a conceptual framework for a production control system, that is characterized by a balance between centralized and semi-decentralized control system approaches. This system incorporates a switching mechanism within the Dynamic Hybrid Control Architectures System (DHCAS) context. At the same time, it was designed and implemented based on a multi-agent approach, through designing a simulation model utilizing the MATLAB /Simulink software package and looking at the effects of changes on the manufacturing environment, specifically how changes in consumer demand in terms of quantity and variety. The hybrid control system combines the benefits of semi-heterarchical and hierarchical control structures, enabling the successful implementation of adaptive control strategies. The evaluation of this system was conducted in two distinct scenarios. The first scenario involves a hierarchical control system to evaluate the performance of the architecture and its production system under static conditions (deterministic). The second scenario involves a semi-hierarchical control system, supporting the manufacturing system's uncertainty. It aims to evaluate the effectiveness of the control architecture for a production system in a dynamic condition (stochastic). Two case studies are adopted to represent the second scenario of the control system. In case study (1), the production volume of orders remains constant however the variety of products increases. In case study (2), the orders increase in terms of quantity and variety of produced products. Many performance indicators including makespan, machine processing time, throughput, cycle time, machine utilization, material utilization, and product cost are utilized. It has been verified how well the suggested switching mechanism is in a DHCAS multi-agent approach. The results show that the makespan and machine processing time of the semi- heterarchical control structure are higher than those of the hierarchical control structure. Regarding the throughput indicator, the semi-heterarchical control structure/case study 1 and semi-heterarchical control structure/case study 2 are (38 and 70) % higher than the hierarchical control structure. The material utilization for semi-heterarchical control structure /case study 1 and semi-heterarchical control structure /case study 2 were (31 and 50) % higher than the hierarchical control structure. Also, the machine utilization indicator of semi-heterarchical control structure /case study 1 and semi-heterarchical control structure /case study 2 is higher than that of the hierarchical control structure, by (7 and 11) %, respectively. In contrast, analysis of the cycle time indicator of hierarchical control structure is higher for semi-heterarchical control structure /case study 1 and semi- heterarchical control structure /case study 2, by (12 and 25) %, respectively. Finally, the results showed that the cost indicator for the semi-heterarchical control structure/case study 2 was better than the semi-heterarchical control structure/case study 1 compared to the hierarchical control structure. The cost decreased by 45% for semi-heterarchical/case study 2. Conversely, the cost increased by 2% for the semi-heterarchical control structure/case study 1. Based on the Grey Relational Analysis (GRA), the results show that the semi- heterarchical control architecture/ case study 2 is the best based on the specified criteria, followed by the hierarchical control architecture, and then the semi- heterarchical control architecture/ case study 1.

طلب نسخة من الملف

الملفات غير منشورة على الموقع. اترك بياناتك وسيتواصل معك موظفو قسم الشؤون الثقافية والفنون لإرسال النسخة مجاناً.

الاسم

رقم الهاتف

البريد الإلكتروني

الغرض من الطلب (اختياري)

إرسال الطلب