基于層次時(shí)間Petri網(wǎng)的飛機(jī)部件裝配過程建模方法.pdf

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1、墓文章編號(hào)：1672—0121(2010)04—0099—06基于層次時(shí)間Petri網(wǎng)的飛機(jī)部件裝配過程建模方法周小波。李原，張杰(西北工業(yè)大學(xué)現(xiàn)代設(shè)計(jì)與集成制造技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西西安710072)摘要：為提高飛機(jī)部件裝配作業(yè)的效率，需要建立裝配過程模型輔助生產(chǎn)管理，模型是裝配過程設(shè)計(jì)、分析和優(yōu)化的基礎(chǔ)。本文提出一種基于層次時(shí)間Petri網(wǎng)的飛機(jī)部件裝配過程建模方法，首先在分析飛機(jī)部件裝配特點(diǎn)的基礎(chǔ)上建立了裝配過程的三級(jí)作業(yè)單元模型；然后通過對(duì)裝配作業(yè)單元的模型表達(dá)，給出了基于層次時(shí)間Petri網(wǎng)的裝配過程模型構(gòu)建步驟和模型運(yùn)行要遵守的規(guī)則；采用

2、線性代數(shù)的不變量分析方法，實(shí)現(xiàn)了模型特性的分析。最后，以某型飛機(jī)外翼架內(nèi)裝配為例，建立了仿真模型，說(shuō)明了該方法的有效性。關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)應(yīng)用；裝配模型；建模；Petri網(wǎng)；飛機(jī)中圖分類號(hào)：TP391文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A1引言任務(wù)規(guī)劃的作業(yè)時(shí)間優(yōu)化算法；文獻(xiàn)[2】利用面向?qū)︼w機(jī)作為一種結(jié)構(gòu)復(fù)雜、要求嚴(yán)格的產(chǎn)品，其裝象的方法，動(dòng)態(tài)模擬了裝配過程，依據(jù)仿真結(jié)果優(yōu)化配作業(yè)不同于普通機(jī)械產(chǎn)品，裝配過程中存在大量了裝配順序；文獻(xiàn)【3]將有色時(shí)間Petri網(wǎng)中的顏色元連接件和不規(guī)則零部件。受裝配型架、夾具等操作工素進(jìn)行面向?qū)ο蟮臄U(kuò)展，分別對(duì)離散制造系統(tǒng)的行具的限制，以及裝配順

3、序不同、操作人員配備不當(dāng)?shù)葹榉绞胶涂刂品绞浇⒛Ｐ?，通過一實(shí)例對(duì)制造系原因，在實(shí)際生產(chǎn)1程中往往出現(xiàn)資源需求沖突，裝統(tǒng)的性能進(jìn)行了仿真計(jì)算；文獻(xiàn)[4】提出了基于Petri配時(shí)間冗長(zhǎng)等情況，導(dǎo)致產(chǎn)品成本居高不下。因lit，網(wǎng)的柔性裝配系統(tǒng)建模方法，并在模型基礎(chǔ)上推導(dǎo)如何提高飛機(jī)裝配作業(yè)的效率，縮短裝配時(shí)間已成了裝配系統(tǒng)最小循環(huán)周期、吞吐量和裝配單元負(fù)載為飛機(jī)制造業(yè)的瓶頸問題。要解決上述問題，就必須能力的計(jì)算方法。這些研究對(duì)合理安排裝配順序和在遵循有效裝配模式的基礎(chǔ)上，建立良好的裝配過資源配置起到了積極的作用，但是不能體現(xiàn)飛機(jī)部程模型作為指導(dǎo)來(lái)輔助生產(chǎn)管理。

4、飛機(jī)部件裝配過件裝配過程模型的層次性和并發(fā)性等動(dòng)態(tài)特征，從程建模就是在先進(jìn)裝配模式的基礎(chǔ)上，根據(jù)實(shí)際裝而使模型的優(yōu)化結(jié)果在實(shí)際生產(chǎn)過程中受到了影配工藝順序和各種資源的使用情況，建立部件裝配響。1程的模型。該模型可以模擬和分析裝配過程，找出針對(duì)上述問題，本文從全面分析飛機(jī)部件裝配裝配過程中的沖突和瓶頸工序，優(yōu)化資源配置，最終特點(diǎn)出發(fā)，在比較現(xiàn)有建模方法的基礎(chǔ)上，考慮裝配目的是支持企業(yè)實(shí)現(xiàn)縮短裝配時(shí)間，提高裝配作業(yè)過程中的工藝約束、資源約束、時(shí)間信息，提出一種效率，降低產(chǎn)品成本的目標(biāo)。飛機(jī)部件裝配過程的層次時(shí)間Petri網(wǎng)(Hierarchi—裝配過程涉及到

5、工藝約束、資源使用、時(shí)間消耗callyTimedPetriNet，HTPN)模型構(gòu)建方法。該模等信息，是一個(gè)復(fù)雜的過程。有學(xué)者對(duì)此類問題進(jìn)行型能表達(dá)裝配過程的多層次特點(diǎn)以及資源競(jìng)爭(zhēng)等特了研究，文獻(xiàn)[1】采用時(shí)延Petri網(wǎng)針對(duì)有代表性的柔性裝配單元進(jìn)行建模，推導(dǎo)了順序作業(yè)和并行作業(yè)的時(shí)間消耗計(jì)算方法，并針對(duì)具體任務(wù)提出了基于基金項(xiàng)目：國(guó)家科技支撐計(jì)劃資助項(xiàng)目(2006BAF01A03)收稿日期：2010—03—26作者簡(jiǎn)介：周小波(1984一)，男，碩士在讀，主攻計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、系統(tǒng)建模與仿真等卜有向弧的集合；，，0——分別稱為PxT上的輸入函數(shù)和輸出函

6、數(shù)，表述了變遷發(fā)生前后托肯的變化情況；慨～Ⅳ的初始標(biāo)識(shí)，表示系統(tǒng)的初始狀態(tài)，它必須滿足條件VPEP；D——對(duì)應(yīng)變遷的時(shí)間集，定義為D：(t)為變遷t所需要的時(shí)延，它表示了事件從發(fā)圖1飛機(jī)部件裝配過程的三級(jí)作業(yè)單元模型圖1所示。生到結(jié)束所需要的時(shí)間；定義1裝配作業(yè)單元模型：n——代表子網(wǎng)的入口；A={，e，，tmih，A，i=0，1，?，m=0f——代表子網(wǎng)的出口。0，1，k=0，1，?，lHTPN包含時(shí)間信息和替代變遷，可以在大型式中：——表示裝配作業(yè)單元的層次，h=0，1，2；的TPN中包含一些子網(wǎng)而構(gòu)成更高層次的網(wǎng)，也易A、、4卜_分別對(duì)應(yīng)裝配區(qū)、裝

7、配站和于使用可達(dá)圖或者不變量的方法來(lái)分析網(wǎng)性能。部裝配臺(tái)作業(yè)單元；件裝配過程中的裝配資源、作業(yè)時(shí)間、先后順序等信d卜的編號(hào)，具有唯一性；息能夠通過HTPN的庫(kù)所、變遷以及連接弧準(zhǔn)確的ef，L該作業(yè)單元的工藝順序關(guān)系集合，表表達(dá)。并且通過各級(jí)子網(wǎng)的合成，能夠建立統(tǒng)一的系現(xiàn)r為裝配過程的緊前和緊后工序，可統(tǒng)模型，從而計(jì)算裝配過程的生產(chǎn)率和資源利用率，用同一級(jí)作業(yè)單元之間的連接弧e地=所以其建模功能更加強(qiáng)大。3．2基于HTPN的裝配過程建模方法，>表示；re卜_完成A的裝配資源，是一個(gè)資源集裝配過程建模是對(duì)實(shí)際裝配過程的抽象，參照合，主要包括工裝設(shè)備和操作人員

8、，工三級(jí)作業(yè)單元模型，本文采用“自頂而下”的方法進(jìn)裝設(shè)備包括裝配型架與夾具等設(shè)備