基于扩展Petri网的飞机装配系统设备调度方法

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1、研究论文基于扩展Petri网的飞机装配系统设备调度方法半柴猛，严金凤(南京理工大学机械工程学院，南京210094)[摘要】针对飞机装配过程中设备调度的复杂性，提出了基于扩展Petri网构建设备调度模型的新方法。结合飞机装配的实际特点，论述了模型定义过程和建立方法：该模型以面向对象Petri网表达飞机装配过程，以赋时Petri网将装配过程与辅助设备相关联，利用混合算法以时间和设备利用率为目标对模型进行优化求解。以某模型飞机中机身装配过程为例，应用该方法进行建模并求解，实例应用与分析表明该方法对实际装配

2、设备调度具有较大的指导意义。关键词：飞机装配；设备调度；扩展Petri网；混合算法EquipmentSchedulingofAircraftAssemblySystemBasedonExtendedPetriNetCHAIMeng．YANJinfeng(SchoolofMechanicalEngineering，NanjingUniversityofScienceandTechnology,Nanjing210094，China)【ABSTRACT】Aimingatthecomplexityofth

3、efacilitiesschedulingintheaircraftassemblyprocess，anewmethodtobuildequipmentschedulingmodelbasedonextendedPetrinetisproposed．Thedefinitionprocessandmodelingmethodsofthismodelarediscussedbyconsideringthecharacteristicsofaircraftassemblyprocess．Themodeli

4、sbasedontheobjec—torientedPetrinettoexpresstheaircraftassemblyprocess，whichisrelatedtotheauxiliaryequipmentbytimedPetrinet，anditisoptimizedbythehybridalgorithmwiththetimeandequipmentutilization．Thefuselageassemblyprocessofacer-tainairlineristakenasanex

5、ampletobuildthemodelanddispatch，andtheexperimentalresultsshowthatthemethodhasgreatguidingsignificancetotheactualassemblyequipmentscheduling．Keywords：Aircraftassembly；Facilityscheduling；ExtendedPetrinet；HybridalgorithmDoI：10．16080／j．issnl671-833x．2017．1

6、0．104飞机零部件数量较多且装配过程复杂，涉及设备资源较多，有效的建模方法和设备调度优化策略能够很好地缩短生产周期并降低成本。目前对于飞机装配建模方法的研究主要包括Petri网、面向对象、排队网络、事件驱动链【1叫等。文献[5】提出了基于面向对象的复杂产品装配建模方法，描述了装配过程中的主要对象类及其关系；张杰等陋1以Petri网为基础，探讨了飞机装配系统层次化建模方法，并进行锁死分析，但Petri网存在组合爆炸问题需要改进；徐开元等”】探讨了飞机分层装配线、装配资源模型的构建。但是，上述研究更多

7、注重装配线流程及布局的改善，涉及飞机装配设备调度优化方面较少。基于此，本文根据飞机装配工艺利用面向对象Petri网(Object—OrientedPetriNets，OOPN)建立飞机装配模型并构建装配元逻辑关系，将模型高度抽象化模块化[8】。在OOPN装配模型基础上以赋时Petri网(Timed+基金项目：国防基础科研项目(A2620132010)。104航空制造技术·2017年第lo期PetriNets，TPN)构建并扩展装配元一装配设备一体化模型，形成扩展Petri网(Object—Orien

8、tedTimedPetriNets，OTPN)，并以装配元变迁为基础，嵌入混合算法用以解决装配元设备调度优化问题。1OTPN定义1．100PN模型定义OOPN建模的基本构造是对象，对象将数据结构与行为集成为一个相对独立的实体，可表示为S={Ob，R1，此方法能够抽象化、模块化装配单元，且易于理解。其中Ob为系统的对象集合；R为系统中对象的关系集合。Ob，和尺，，分别定义为：Ob，={SP，，AT，，IM，，OM，，‘，Of，C『】(1)R口=(OMf，IM，，毋，C(