1.蒙特卡洛算法导论
今天和明天的课程

世界观 我就这么说吧
我小时候学音乐 写小说和散文 堆一架子文学 是为了认识世界
我后来迷赛车 坚持学理科 又挑工科 差点跳槽去机械工程 又回来工业系统工程
也是为了认识世界
只有认识了世界 才能改变世界 更好 就是优化==
我喜欢系统 和 优化的概念
也喜欢数学模型 和方法
我觉得这些东西 只要你相信 就能学好
只要你想认识世界 想改进它 就会去学
数学 计算机 这些都是些方法而已
文学和艺术 也是一样 认识和改变世界 这些东西都是全方位的 没有大小和轻重
都是不可缺少的部分
包括我以前不喜欢管理 不喜欢法学
现在明白 任何一个东西出现都有它的道理 都是社会发展的需要
包括模型 也无法说明一切
作为一个人 我们要做的 不管我们做的是什么职业 专业
就是 work out a solution
如果没有全方位的认识 就很有可能做出不够全面考虑的decision
小的话 可能可以纠正
大的话 可能就后患无穷了
其实从小到大 喜欢过很多的东西 大家都说我文科好
可是文学的里面 不是文学 艺术的里面 不是艺术 音乐的里面 也不是音乐
而是整个人类世界
它是包含很多东西的
小时候幻想太多了 我不能在想象中过日子
科学技术很久木有靠那么一个人的推动进步了
就像足球 也变得更加团队协作一样
大家踏踏实实的做自己普通平凡的工作 保持work out the solution的热情和毅力
然后大家在自己的岗位上 一起推动社会的进步
好啦 现在回正题
math & programming I am coming

将第一次加工的被背吃刀量占总加工余量的百分比以及第二次加工的背吃刀量占总余量的百分比作为输出模式向量参考，进行 RBF 神经网络设计。
为了获得网络训练集，需要做如下的相关的实验对于不同材料（20#钢，45#钢，铸铁，铝），不同硬度的实验毛坯，利用偏心夹具调整工件的径向偏差以获取被加工工件的径向尺寸偏差，并利用GC6140 标准车床对工件进行切削，获得一组相匹配的训练模式向量和输入模式。
调整输出模式，进行多次实验获得不同的训练模式向量采集足够的数据后，设计 RBF 网络结构，再利用 MATLAB 中提供的人工神经网络工具箱对实验中获得的训练模式对 RBF 网络进行学习，当网络学习训练进入误差允许的范围内后，则可以停止学习过程，之后用实验数据对网络进行检测，即向网络输入一个任意的加工条件，经网络进行模拟运算后输出一个向量，也就是说：当被加工工件的加工的总余量 Z、进给量 f、材料硬度 HBS、工艺系统刚度 K 和被加工工件的径向偏差 d 一定时，为使加工后的工件径向偏差 d 在允许的范围内可以根据输出量调整每次进刀的进给量，从而有效减小加工工件的误差复映提高加工质量，进而提高机械加工的质量和生产率。通过仿真结果表明，该方法是可行的。 本文对仿真结果进行分析和评定，对引起误差复映的因素进行分析与研究表明用 MATLAB神经网络工具箱中的 RBF 网络对机械加工误差复映中的应用技术研究是具有重要现实意义的。

多agent
为了提高和改善当前生产系统对多变市场竞争环境的响应特性和应变能力, 借鉴人体的组织结构和运行机理, 把制造资源视为被控对象, 将生产系统分成控制器与被控对象两部分, 建立生物型可重构生产系统控制模型, 设计具有人体神经..内分泌..免疫系统控制性能及特点的控制器功能结构, 并结合多Agent 技术阐述生产系统自组织重构过程及其构件化信息处理技术. 结果表明, 通过各Agent 之间的协作, 可形成一个协同、自治并支持全局优化的可重构生产系统.

在可重构制造系统
中，企业为响应市场需求的快速变化，要对生产资源进行快速高效的集成重组。这就要求企业对生产资源数据进行有效管理，并保持各应用环节生产资源数据的一致性，避免数据冗余。本文以此为背景，采用面向对象的方法，建立了生产资源信息模型，并开发了面向可重构制造系统的生产资源信息管理系统，从而使企业各部门协同工作，增强企业的市场竞争力。

在"::: 年的/7;< 年会上= 美国密歇根大学的 KOREN教授
等，给可重构制造系统（RMS）作了如下定义：为响应市场或不规则需求的突然变化，迅速调整在一个零件族内的生产能力和功能性，首先为快速改变结构以及硬件与软件组元而设计的一种可重构制造系统
认为可重构制造系统即：一种能按市场需求变化和系统规划与设计的规定，以重排（重新组态）、重复利用和更新系统组态或子系统的方式，实现低的重组成本，短的设计建造时间和斜升时间，高的质量和投资效益，快速调整制造过程、制造功能和制造生产能力的可变制造系统
，国内学者对可重构制造系统的定义涵盖的范围更广，可实施性更强。因为它没有限定只在一个零件族内调整生产能力，而且重组的前提条件可以是市场需求的变化，也可以是技术的进步。在实施上，国内学者认为不一定要等到开发出可重组机床后再实施可重构制造系统，可以基于现有的或可获得的新机床设备和其它组元的、可动态组态的
可重构制造系统的特征根据上述定义，可重构制造系统应具有如下特征：
模块化，即系统的主要组元（包括硬件和软件）具有通过适当封装后作为整体进行工作的能力。
可集成性，即系统组元或各模块具有通过通用或标准的接口组成一个整体进行工作的能力。
可诊断性，即对重新布置好的系统进行相应的修正和微调的能力，以确保产品的质量。
可转换性，即在一个可重构制造系统中，各生产批量之间应具有较短的转换（改变刀具、零件程序、夹具等）时间。
$( % 定制性，即系统的生产能力、功能及柔性的设计与实际应用相匹配。

可重构制造系统的内容可从广义和狭义两方面讨论：广义的可重构制造系统涵盖的内容非常宽泛，除加工系统外，在实现上还涉及到企业的组织、管理等方面，是一项大而复杂的工程。迄今对于企业，应对日趋激烈的市场竞争，最有效的是建立一个系统级的狭义的可重构制造系统，其主要内容是：在变化的环境中较为平稳地在系统级上添加、更换和减少设备，进行系统物理重组；在变化的环境中动态地完成软件、控制系统的重组，进行系统逻辑重组；根据变化动态改变设备的功能和结构，灵活地完成多种任
1.系统的开发平台为windows系统的开发语言是C++ 后台数据库选择了Oracle9i, 是一种对象关系型数据库管理系统3 它是世界上使用最广泛的数据库3 可以运行在各种计算机上，它提供的丰富功能使得数据库系统易于维护而且可移植性好。该系统与数据库接口方式采用;@A83 为不同的企业使用不同的数据库管理系统提供方便
2.该系统主要针对可重构制造系统中的生产资源管理问题，整个结构体系基于工厂或企业内部的局域网，采用client service结构模式，工厂的各个部门通过网络紧密相连，保证信息传输的实时性。服务器分为应用服务器和数据库服务器，与客户端一起构成三层体系结构，三层体系结构中，客户（请求信息）、服务（处理请求）和数据（**作）被物理地隔离。这样的结构体系比较灵活，有利于系统扩展，而且具有很好的移植性，可以跨不同类型的平台工作。服务器是整个系统的核心，主要功能是处理网络命令、接受客户端的连接请求、访问数据库服务器返回客户端的查询信息

客户端主要有调度部门、生产计划部门、采购部门、财会部门等，他们都可以从该系统的数据库中获取相关的信息，以使各部门相互通信，使企业真正成为一个闭环管理系统
该软件系统的功能是实现可重构制造系统的生产资源数据库管理，为实现这一功能，该软件系统由以下模块组成：基本库模块、动态库模块、用户权限管理模块和数据库系统维护模块

可重构制造单元
单元设施规划布局
针对布局提出了其特点与设计目标，建立多行设备布局的数学模型，最后对生产实际问题，通过遗传算法进行求解，证明方法的正确性。
Koren Y
Ming Lin提出了新的针对可重构制造系统零件组
罗振璧等提出了系统运行过程中的可诊断性的概率模型和矩阵模型；
赵**等采用排队网络模型研究了重构系统加工域缓冲区容量的优化配置问题。
但是对可重构制造单元布局研究较少，可重构制造单元可以形成一种逻辑单元，能够作为制造系统的重构。可重构制造单元经过重构可以恢复柔性，克服固定单元的各种弊端，提高系统的市场响应能力。
可重构制造系统的布局设计强调生产线布局的柔性和重构性，通过分析工艺路线，形成可以动态重组的制造单元来提高生产效率；针对当前的生产任务做出快速响应以适应多品种、变批量的生产特点。可重构制造系统生产线布局设计的主要目标如下
）符合工艺过程的要求。尽量使生产线流动顺畅，避免工序间的往返交错，使设备投资最小，生产周期最短
2）最有效的利用空间。使场地利用达到适当的建筑占地系数（建筑物、构筑物占地面积与场地总面积的比率），使设备的占有空间和单位制品的占有空间较小
3）物料搬运距离（费用）最小。要便于物料的输入和产品、废料等物料运输路线短捷，尽量避免运输的往返和交叉。
（4）保持生产和安排的柔性。使布局适应产品需求的变化、工艺和设备的更新及扩大生产能力的需要。
数学模型
基于可重构制造单元的生产线布局包括*单元间布局*和*单元内设备布局*。因为单元间的布局形式和单元内布局一样，故本文以单元内布局为对象进行研究。布局设计的目标函数为物料运送距离（成本）最低。根据设备尺寸大小、使用频率矩阵、费用矩阵和设备间的间距，来优化设备的排序，将可重构制造单元的设备布局问题视为为连续优化的多行设备布局问题。

nnn
—设备的总数量；m—设备布局的总行数；Pij—设备i 和之间物料每单元距离的搬运费用；Oij—设备和之间物料搬运频率；Dij—两设备之间的矩形距离；xi，xj—机器中心与垂直参考线Y 轴和水平参考线X 轴的距离；li—设备的长度；l0—两个相邻行的中心距； dij—设备i 和j 之间在X 轴方向上的最小间距。式（1）表示各设备间总的物料搬运费用；式（2）表示每行设备间的间隔不能超过事先设定的宽度；式（3）、（4）判断设备在哪一行；式（5）表示设备肯定在其中一行，每行均有1 个以上的设备。

1）编码方法：这里使用浮点数编码方法，用设备位置向量表示染色体；（2）适应度函数：目标函数是求最小解，所以适应度函数为：

零件加工质量的统计分析是机械加工中的重要内容。利用MAT LAB 软件在数学计算中的优势, 结合机械加工中已测得的零件实际尺寸, 以2 个实例, 分别编制了零件加工质量分布图分析法的M 文件和点图分析法的M 文件, 运行M 文件后, 即可直接完成零件加工尺寸的统计直方图绘制、零件合格率及废品率确定、加工常值系统误差确定、x-R 图的绘制, 这为零件加工误差的统计分析提供了一条便捷之路。
零件的加工质量是保证机械产品质量的基础。零件加工中可能会出现多种原始误差, 它们会引起工艺系统( 机床、刀具、夹具、工件组成的加工系统)各环节相互位置关系的变化而造成零件产生加工误差。零件的机械加工精度问题是机械制造的主要研究问题之一。研究加工精度的目的, 主要是弄清各种原始误差的物理、力学本质, 以及它们对加工精度的影响规律, 从而掌握控制加工误差的方法, 以获得零件预期的加工精度, 必要时能找出进一步提高加工精度的途径。
研究方法1) 研究加工精度的方法主要有单因素分析法和统计分析法2 种。单因素分析法只研究某一确定因素对加工精度的影响, 研究时一般不考虑其他因素的同时作用。通过分析计算、测试或实验得出该因素与加工误差间的关系。在生产实际中, 影响加工精度的因素往往是错综复杂的, 有时很难用单因素分析法来分析计算某一工序的加工误差, 这时就必须通过对生产现场中实际加工出的一批工件进行检查测量, 运用数理统计的方法加以处理和分析, 从中便可发现误差的规律, 指导人们找出解决加工精度问题的途径, 这就是加工误差的统计分析法。
2) 统计分析法主要有分布图分析法和点图分析法2 种[ 1] 。
分布图分析法的过程是, 首先从一批已加工的工件中抽取若干数量的样本( 一般50~ 200件) , 实测各工件尺寸( 或偏差) ,
其次按样本容量分组、确定组距、各组组界和组中值, 并记录各组数据,整理成频数分布表, 最后根据以上数据即可绘制出直方图。
分布图分析法可用来判断加工误差的性质, 确定工序能力和估算合格率和废品率, 但其没有考虑一批工件加工的先后顺序, 故不能反映误差变化的趋势, 难以区别变值系统误差与随机误差的影响, 另外必须等待一批工件加工完毕后才能绘制分布图, 因此不能在加工过程中及时提供控制精度的信息。

产生的误差。
(3) 工艺系统的几何误差。是指机床、刀具和夹具本身在制造时所产生的误差, 以及使用中产生的磨损和调整误差。
(4) 工艺系统的受力变形。机床、夹具、工件和刀具在受切削力、传动力、离心力、夹紧力、惯性力和内应力等作用力下会产生变形,从而破坏了已调整好的工艺系统各组成部分的相对位置关系, 导致了加工误差的产生。
(5) 工艺系统的受热变形。在加工过程中,由于受切削热、摩擦热以及工作场地周围热源的影响, 工艺系统的温度会产生复杂的变化,工艺系统会发生变形, 改变了系统中各组成部分的正确相对位置, 导致了加工误差的产生。[3]
(6) 调整误差。在机械加工的每一工序中,总要对工艺系统进行这样或那样的调整工作。由于调整不可能绝对地准确, 因而产生调整误差。
(7) 测量误差。零件在加工时或加工后进行测量时,由于测量方法、量具精度以及工件和主客观因素( 温度、接触力) 都直接影响测量精度。
三、加工误差的统计分析方法前面对产生加工误差的主要因素分别进行了分析, 但在实际加工中, 影响加工精度的因素往往是错综复杂的,仅用单因素分析法是不够的, 而要利用统计分析方法进行综合分析, 才能较全面地找出产生误差的原因,掌握其变化的基本规律, 进而采取相应的解决措施。
常用的统计分析方法有:
1、分布曲线法以实际加工出来的工件尺寸X( 实际上是一段很小的尺寸间隔) 为横坐标, 以工件的频率y( 频数与这批工件总数之比) 为纵坐标,就可得出该工序工件尺寸的实际分布图直方图。再由直方图的各矩形顶端的中心连成一光滑的曲线, 即实际分布曲线。
2、正态分布曲线当一批工件总数极多时, 零件又是在正常的加工状态下进行, 没有特殊或意外的因素影响, 如加工中刀具突然崩刃等, 则这条分布曲线将接近正态分布曲线。因此，在生产中, 常用正态分布曲线代替实际分布曲线。
（1）点图分析法的应用在点图上作出中心线和控制线后, 就可根据图中点的分布情况来判断工艺过程是否稳定。因此在质量管理中广泛应用。
点图上点子的波动有两种不同的情况, 第一种情况只有随机性波动, 其特点是波动的幅值一般不大, 而引起这种随机性波动的原因往往很多,有时甚至无法知道, 有时即使知道也无法或不值得去控制它们, 这种情况为正常波动,说明该工艺过程是稳定的。
第二种情况是点图具有明显的上升或下降倾向, 或出现幅度很大的波动, 称这种情况为异常波动, 说明该工艺过程是不稳定的。X 点图中的第20 点,如超出了下控制线, 说明工艺过程发生了异常变化, 可能有不合格品出现。一旦出现异常波动, 就要及时寻找原因, 消除产生不稳定的因素。
（2）点图分析法的特点所采用的样本为顺序小样本, 可以看出变值系统误差和随机综合误差的变化趋势,因而能在工艺过程中及时提供控制工艺过程的信息; 计算简单, 图形直观。因此在质量管理中广泛应用。
四、减少误差、提高加工精度的措施在对某一特定条件下的加工误差进行分析时, 首先要列举出误差源, 即原始误差,不仅要了解所有误差因素, 而且要对每一误差的数值和方向定量化；
其次要研究原始误差到零件加工误差之间的数量转换关系, 常为误差遗传和误差复映关系。
最后, 用各种测量手段实测出零件的误差值, 根据统计分析,判断误差性质, 找出其中规律, 采取一定的工艺措施消除或减少加工误差。
尽管减少或消除加工误差的措施有很多种, 但从技术上可分为两大类, 即误差预防和误差补偿
。1、误差预防是指减少误差源或改变误差源至加工误差之间的数量转变关系。常用的方法有: 直接减少原始误差法、误差转移法、采用先进工艺和设备法、误差分组法、就地加工法和误差平均法等。
实践与分析表明, 精度要求高于某一程度后, 利用误差预防技术来提高加工精度所花费的成本将成指数增长。
2、 误差补偿在现成的表现误差条件下, 通过分析、测量, 建立数学模型, 以这些信息为依据, 人为地在系统中引入一个附加的误差源, 使之与系统中现存的表现误差相抵消, 以减少或消除零件的加工误差。
从提高加工精度考虑,在现有工艺系统条件下, 误差补偿技术是一种行之有效的方法, 特别是借助微型计算机辅助技术, 可达到更好的效果。
3、加工误差分析实例磨削加工一批零件, 其直径尺寸为□50+ 0. 060 mm, 检验时, 发现有一部分工件尺寸不合格, 试分析误差产生的原因, 该如何调整。分析过程:已知工件实际测得尺寸,分析误差产生原因, 常用分布曲线法和单因

在机械加工中, 误差是不可避免的, 只要误差在规定的范围内, 即为合格品, 否则就为不合格品。通过误差分析, 可找出产生误差的主要原因, 掌握其变化的基本规律,从而采取相应的工艺措施减少加工误差, 提高加工精度。一、误差的分类在机械加工时，机床、夹具、刀具和工件构成了一个完整的系统，称之为工艺系统。切削加工过程中，决定加工表面几何形状、尺寸和相互位置的工艺系统各环节间，相对位置产生偏移的各种因素则称为原始误差。一部分原始误差与工艺系统本身的初始状态有关；一部分原始误差与切削过程有关。这两部分误差又受环境条件、操作者技术水平等诸因素的影响。
(一)与工艺系统本身初始状态有关的主要原始误差
（1)原理误差，即加工方法原理上存在的误差。
（2)工艺系统几何误差，它可归纳为两类：一类是工件与刀具的相对位置在静态下已存在的误差，如刀具、夹具的制造误差与磨损，调整误差和工件的定位误差等；
另一类是工件与刀具的相对位置在运动状态下存在的误差，如机床的制造、安装误差与磨损。主要包括机床主轴的回转误差、导轨的导向误差、传动链的传动误差等。[1]
(二)与切削过程有关的原始误差
（1)工艺系统力效应引起的变形，如工艺系统受力变形、工件内应力的产生和消失而引起的变形等。
（2)工艺系统热效应引起的变形，如机床、刀具、工件的热变形等。
另外，环境温度、测量方法以及操作者的技术水平和精神状态等，都对加工精度有影响。
二、引起加工误差的工艺因素
机械加工精度是指零件加工后的实际几何参数与理想几何参数的符合程度。符合程度越高, 精度越高。生产中, 加工精度的高低常用加工误差的大小来表示。加工精度越高, 则加工误差越小; 反之越大。[2]在机械加工中,由机床、夹具、工件和刀具组成一个工艺系统。此工艺系统在一定条件下由工人来操作或自动地循环运行来加工工件。因此, 有多方面的因素对此系统产生影响。
引起加工误差, 归纳起来有以下几方面的因素：(1) 加工原理误差。是由于采用了近似的加工原理( 如近似的刀具或近似的加工运动)而造成的误差。(2) 安装误差。是指工件定位、夹紧时所