基于层次时间Petri网的飞机部件装配过程建模方法.pdf

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1、墓文章编号：1672—0121(2010)04—0099—06基于层次时间Petri网的飞机部件装配过程建模方法周小波。李原，张杰(西北工业大学现代设计与集成制造技术教育部重点实验室，陕西西安710072)摘要：为提高飞机部件装配作业的效率，需要建立装配过程模型辅助生产管理，模型是装配过程设计、分析和优化的基础。本文提出一种基于层次时间Petri网的飞机部件装配过程建模方法，首先在分析飞机部件装配特点的基础上建立了装配过程的三级作业单元模型；然后通过对装配作业单元的模型表达，给出了基于层次时间Petri网的装配过程模型构建步骤和模型运行要遵守的规则；采用

2、线性代数的不变量分析方法，实现了模型特性的分析。最后，以某型飞机外翼架内装配为例，建立了仿真模型，说明了该方法的有效性。关键词：计算机应用；装配模型；建模；Petri网；飞机中图分类号：TP391文献标识码：A1引言任务规划的作业时间优化算法；文献[2】利用面向对飞机作为一种结构复杂、要求严格的产品，其装象的方法，动态模拟了装配过程，依据仿真结果优化配作业不同于普通机械产品，装配过程中存在大量了装配顺序；文献【3]将有色时间Petri网中的颜色元连接件和不规则零部件。受装配型架、夹具等操作工素进行面向对象的扩展，分别对离散制造系统的行具的限制，以及装配顺

3、序不同、操作人员配备不当等为方式和控制方式建立模型，通过一实例对制造系原因，在实际生产1程中往往出现资源需求冲突，装统的性能进行了仿真计算；文献[4】提出了基于Petri配时间冗长等情况，导致产品成本居高不下。因lit，网的柔性装配系统建模方法，并在模型基础上推导如何提高飞机装配作业的效率，缩短装配时间已成了装配系统最小循环周期、吞吐量和装配单元负载为飞机制造业的瓶颈问题。要解决上述问题，就必须能力的计算方法。这些研究对合理安排装配顺序和在遵循有效装配模式的基础上，建立良好的装配过资源配置起到了积极的作用，但是不能体现飞机部程模型作为指导来辅助生产管理。

4、飞机部件装配过件装配过程模型的层次性和并发性等动态特征，从程建模就是在先进装配模式的基础上，根据实际装而使模型的优化结果在实际生产过程中受到了影配工艺顺序和各种资源的使用情况，建立部件装配响。1程的模型。该模型可以模拟和分析装配过程，找出针对上述问题，本文从全面分析飞机部件装配装配过程中的冲突和瓶颈工序，优化资源配置，最终特点出发，在比较现有建模方法的基础上，考虑装配目的是支持企业实现缩短装配时间，提高装配作业过程中的工艺约束、资源约束、时间信息，提出一种效率，降低产品成本的目标。飞机部件装配过程的层次时间Petri网(Hierarchi—装配过程涉及到

5、工艺约束、资源使用、时间消耗callyTimedPetriNet，HTPN)模型构建方法。该模等信息，是一个复杂的过程。有学者对此类问题进行型能表达装配过程的多层次特点以及资源竞争等特了研究，文献[1】采用时延Petri网针对有代表性的柔性装配单元进行建模，推导了顺序作业和并行作业的时间消耗计算方法，并针对具体任务提出了基于基金项目：国家科技支撑计划资助项目(2006BAF01A03)收稿日期：2010—03—26作者简介：周小波(1984一)，男，硕士在读，主攻计算机辅助设计、系统建模与仿真等卜有向弧的集合；，，0——分别称为PxT上的输入函数和输出函

6、数，表述了变迁发生前后托肯的变化情况；慨～Ⅳ的初始标识，表示系统的初始状态，它必须满足条件VPEP；D——对应变迁的时间集，定义为D：(t)为变迁t所需要的时延，它表示了事件从发图1飞机部件装配过程的三级作业单元模型图1所示。生到结束所需要的时间；定义1装配作业单元模型：n——代表子网的入口；A={，e，，tmih，A，i=0，1，⋯，m=0f——代表子网的出口。0，1，k=0，1，⋯，lHTPN包含时间信息和替代变迁，可以在大型式中：——表示装配作业单元的层次，h=0，1，2；的TPN中包含一些子网而构成更高层次的网，也易A、、4卜_分别对应装配区、装

7、配站和于使用可达图或者不变量的方法来分析网性能。部装配台作业单元；件装配过程中的装配资源、作业时间、先后顺序等信d卜的编号，具有唯一性；息能够通过HTPN的库所、变迁以及连接弧准确的ef，L该作业单元的工艺顺序关系集合，表表达。并且通过各级子网的合成，能够建立统一的系现r为装配过程的紧前和紧后工序，可统模型，从而计算装配过程的生产率和资源利用率，用同一级作业单元之间的连接弧e地=所以其建模功能更加强大。3．2基于HTPN的装配过程建模方法，>表示；re卜_完成A的装配资源，是一个资源集装配过程建模是对实际装配过程的抽象，参照合，主要包括工装设备和操作人员

8、，工三级作业单元模型，本文采用“自顶而下”的方法进装设备包括装配型架与夹具等设备