一、研究目的：彈性製造系統（ＦＭＳ）是近年來相當受到重視的生產系統，但如欲 使其發揮有效的生產功能，必須配合靈活的控制決策，其中，加工機排程決策與物料 搬運系統的控制決策扮演了重要的角色。本文以這兩項決策為討論的重點，希望達成 下列的目的：１）探討影響ＦＭＳ績效的重要變數有那些；２）探討加工機排程法則 與自動搬運車（ＡＧＶ）分派法則間的交互關係；３）在考慮系統狀況及目標數值之 下，決定加工機排程法則與ＡＧＶ分派法則的最適組合。 二、文獻：根據近年來國內外相關文獻顯示，對於加工機排程法則與物料搬運系統之 研究，多數採取獨立探討的觀點，不考慮二者之間的交互關係；然而實務上，此二者 的決策間具有相當密切的關係。此外，在以往的研究中，系統績效的評估多以流程時 間（FLOW TIME ）為主，但依據美國學術界在１９８６年所作實際調查結果，業者最 關心的卻為工件之準時交貨。 三、研究方法：本文建立一個一般化的ＦＭＳ模式，並採取非連續事件模擬方法來模 據系統的運作情形，藉以比較出不同決策法則所達成的系統績效。此外，並以相關分 析法求取系統績效與若干系統變數間的相關係數，藉以探討系統績效與系統變數間的 交互關係。 四、研究結果：１）影響ＦＭＳ系統績效的主要變數大致分為五類－－ＡＧＶ系統變 數、彈性加工中心（ＰＭＣ）系統變數、工件加工條件、產品需求狀況及其他影響因 素；２）經由模據分析發現：ａ）在一定工件抵達頻率下，以明顯延誤成本（ＡＴＣ ）排程法則有最佳的績效表現；ｂ）工件抵達頻率不同，則加工機排程法則與ＡＧＶ 分派法則的最適組合也隨之不同。

彈性製造系統（FMS ）的目的，在使得以往高成本、低生產力之小量批次生產方式， 得以變得更經濟、更有效率。它包含了自動搬運系統、機械臂、數值控制機器及橧級 式的電腦控制系統等，因此就公司立場而言，彈性製造系統的構建，不僅是一項重大 的資本支出，同時也有其策略性涵意，因為它使得在不損及產品品質的情況下，低成 本的競爭方式變得更有可能。因此本研究乃由規模經濟的觀點探討彈性製造系統的引 進時機，並以模擬的方式做為衡量彈性製造系統產出積效的基礎。全文共分五章：第 一章緒論：包含有研究問題、研究意義及其限制。 第二章文獻探討：對以往有關規模經濟及彈性製造系統之研究，作一系統式的回顧。 第三章研究方法：以過去之研究做為理基礎，據以提出本研究之架構。包括有輸入、 輸出變項，及其間之處理原則與假設。 第四章模式使用範例：以一假想公司情況，代入模擬模式評估其績效，並以等候線理 論求得其規模經濟量，做為公司決策時之參考依據。 第五章：結論與建議：對於本研究之重要發現提出綜合說明，並對後續研究方向提出 建議。

多樣少量的生產型態乃是傳統式工廠於１９８０年代所面臨的最大衝擊之一，而彈性 製造系統則是傳統式工廠舒解其困境並獲致競爭優勢之最佳武器，一般而言，彈性製 造系統包括綜合加工中心、物料搬運系統及電腦控制三大子系統，而根據統計顯示工 件實際在機器上加工作業之時間僅佔其在系統中總時間之３５％左右，其耗費在等待 、搬運及儲存之時間卻高達６５％，故物料搬運系統影響系統作業績效之巨，由此可 見一斑，本研究之研究目的即針對以無人搬運車構成彈性製造系統之自動搬運系統時 ，探討搬運系統之設計與控制原則，藉此使廠商能有較進一步的認識，並可作為日後 規劃與設計之依據。許多文獻報告都採用等候理論、數學規劃等技術來進行這方面之 研究，雖然其優點在於簡單、迅速可求得最佳研究，但卻無法反應系統的真車狀況， 故本研究方法仍使用非連續－事件（Discrete-Event）模擬技術模擬自動搬運系統， 來評估系統各種設計與控制方案之作業績效，以推導出一般之原則，雖然模擬較為複 雜及耗時，不過其較能符合實際之要求。本研究首先依據已知之機器佈置、機器數目 、工件的加工條件與加工時間以及工件之到達率等條件，找出無人搬運車之最適搬運 路徑（Routes），然後決定搬運車應有之數目與速度，以及無人搬運車所配備充電電 池之最低容量（Capacity）需求，最後並透過模據評估無人搬運車各項派車方式對系 統績效之影響。本研究發現第一、無人搬運車之路徑選擇影響系統之作業績效甚巨， 而其路徑之決定原則不只在使搬運車承載工件之搬運總長度最小，尚要考慮搬運車空 車行走之總長度，第二、搬運車之數目與速度對系統之產出有顯著之影響，第三、無 人搬運車之最低電池容量可由模擬中搬運車每次生，產週期之平均利用率推算出，如 此可避免電池容量超出所需之成本增加，同時也能防止搬運車於生產過程中耗盡電池 ，而需更換電池或充電之時間浪費，第四、搬運車之派工方式對系統績效有顯著之影 響。

因應物聯網、機器人和雲端計算等系統快速的科技創新，我們需要更有效之方法來模型化由上述系統所架構出來愈趨複雜的動態資源配置系統，以解決類似瓶頸、死結等潛藏的系統控制相關問題。為了解決以派翠網路模型化大型系統一直存在的指數倍數成長之複雜性問題，一個即使運用MIP（混合整數規劃）方法於可達性分析也是完全NP（非確定性多項式時間）的問題，趙玉教授率先以開發k階和k網系統的控制相關狀態(CRSs)數量之封閉形式解決方案(簡稱封閉解)，來突破此一指數倍數成長複雜性的障礙。然而，對稱網路結構的屬性，限縮了此兩系統在模型化系統中可應用的範圍;同時由於不可避免的死結的狀況，也阻礙了兩個系統的並行處理能力。為了延伸派翠網路封閉解的研究領域至非對稱系統，及強化對大型即時動態資源分配非對稱系統的模型化能力，本論文擴展派翠網路封閉解的研究領域至所謂的「左邊一般化k階系統」、「左邊一般化k網系統」和「A網系統」等三種不同類型的基本非對稱系統。「左邊一般化k階（相對於k網）系統」是在k階（相對於k網）之控製行程的任意位置，使用一非共享資源的網路模型，為模型化具有客製化製程系統之基本網路架構; 「A網系統」是在一k階系統中，連接一頂層非共享圈子網（TNCS）的網路模型，在實際應用中，為模型化具共享相同製程系統的基本網路架構。本論文透過非共用資源在等價網路(k階（相對於k網）)的影響性分析，及其等價網路之封閉解為基礎，建構「左邊一般化k階（相對於k網）系統」之封閉解;在「A網系統」中，由於TNCS和連接的缺陷 k階系統兩個子系統的獨立性，首先我們可以從其相關之k階系統的封閉解中，排除不可能狀態的數量，推導出缺陷k階系統的封閉解，然後以累計加總缺陷k階系統及TNCS兩個子系統在各種TNCS中存在不同權杖個數狀況下的封閉解乘積，構建出「A網系統」的封閉解。在實際應用中，我們可透過由封閉解所產生之即時CRS信息，強化對大型動態即時資源分配系統的模型化能力。例如，採用本論文所提出的避免死結演算法，可以在不用附加控制器之狀況下，實現k階和k網系統之並行處理的功能;並且可以在k-網系統中，在不用暫停所有系統的工作流程狀況下，實現動態行程配置的功能。除了應用虹吸計算方法構建非對稱系統的基礎封閉解外，本論文還提出了依據其反向網路被驗證的有效信息為基準，新的由模型驗證之以知識基礎的理論分析方法，加速派翠網路封閉解的建構。在此，本論文開啟了以變型k階系統為啟端，建構派翠網路封閉解新的研究時代。 / In the light of the rapid innovation of the Internet of Things (IoT), robot systems, and cloud computing systems, we need an efficient methodology to model gradually more and more complicated, real-time resource allocation systems (RAS), constructed using the systems mentioned above, for solving issues such as bottlenecks, deadlocks, and other embedded system-control-related problems. To solve the exponentially increasing complexity in the persistent problem of modeling large systems using Petri nets, which is an NP (nondeterministic polynomial time)-complete problem even when MIP (mixed integer programming) is employed for reachability analysis, Chao broke this barrier by developing the first closed-form solution (CFS) for the number of Control Related States (CRSs) for k-th order and k-net systems. However, the properties of symmetric net structures limit their application range in modeling systems; the inevitable deadlock obstructs the capability of concurrent processing in both systems. To enhance the capability of modeling large dynamic, real-time resource allocation in asymmetric systems, this dissertation extends the research on the CFS of PNs to the so-called Gen-Left k-th order system, the Gen-Left k-net system, and the A-net system, which comprise the three different types of fundamental asymmetric systems. A Gen-Left k-th order (resp. k-net) system is a k-th order (resp. k-net) system containing a non-sharing resource (NSR) at arbitrary locations in the control process, which is the fundamental net structure for modeling contained customized manufacturing processes inside a system. An A-net system is a k-th order system connected to a Top Non-sharing Circle Subnet (TNCS), which is the fundamental net structure to model a shared common manufacturing processing system in real applications. Based upon analyzing the effects of one NSR in the equivalent, the corresponding k-th order (resp. k-net) system, and an equivalent CFS, this dissertation derives the CFS for the Gen-Left k-th order (resp. k-net) system. Due to the independence of the TNCS and the connected Deficient k-th order system, we can first derive the CFS for a Deficient k-th order system just by excluding the number of impossible states from the CFS for its corresponding k-th order system. Then, the CFS of an A-net is constructed by summing the products of the CFS for the two sub-systems in each different case under the condition of the number of tokens inside TNCS. Based on real-time CRS information derived, we can enhance the capability for modeling a large dynamic, real-time resource allocation system in real applications. Employing the proposed deadlock-avoidance algorithm, for instance, we can realize concurrent processing in both k-th order and k-net systems without additional controllers being implemented; and the function of dynamic process allocation in a k-net system without suspending the system’s working flows. In addition to applying siphon computation to construct the fundamental CFS for asymmetric systems, this dissertation pioneers and proposes a new knowledge-based, analysis methodology, called proof by model, to accelerate the construction of the CFS for a PN based upon the validation information from its reverse net. This dissertation opens a new research era for constructing the CFS for PNs beginning from the Variant k-th order system.