基于广义随机Petri网的装配可靠性建模

为了在装配环节保障产品的可靠性,提出可靠性驱动的装配技术的概念,并用广义随机Petri网对该技术进行了建模,通过同构的Markov链对模型进行定量分析。在可靠性驱动的装配技术建模分析中,采用结构分析和设计技术对产品进行功能分析并建立起完整的功能分析模型;将功能分析的结构分析和设计技术模型转化为相应的具有动态分析和定量研究能力的广义随机Petri网模型;为获得可信准确的分析模型,利用三角模糊数中的r截集对同构的Markov链进行优化;针对装配产品的可靠性特征,用装配可靠度指标对产品进行评价。以某加工中心的分度工作台为例,验证了该建模与分析方法的有效性。     

机器人装配接触状态识别与规划的模糊Petri网模型

针对机器人装配接触状态识别与规划问题,提出了基于模糊Petri网模型的处理方法。首先,机器人感知的不同类型传感信息经过模糊化处理可以具有统一的描述形式,通过引入加权函数和优先级因子,传感信息数量、传感信息真实程度及传感信息重要程度三者之间的矛盾得到有效解决,从而初步建立了机器人装配接触状态识别的模糊Petri网模型。在此基础上,依据装配过程对装配接触状态识别的积极意义,进一步建立了复合模糊Petri 网模型,它能根据当前装配接触状态识别的程度规划出下一步合理的动作方案,从而实现机器人装配接触状态的自动识别与规划。最后,通过平面小孔装配实例验证了所提出模型的合理性与可行性。     

基于Petri网的机械产品装配过程中的质量门控制方法

为了解决机械产品装配过程中有质量缺陷的在制品不断向下游工序流转的问题,提出了一种基于面向对象Petri网的质量门(Quality Gate,QG)控制方法。通过分析机械产品装配过程中产品质量的影响因素,建立了质量门监控的校验标准;在此基础上给出了质量门控制策略,以实现对在制品装配质量的在线控制;运用基于面向对象Petri网的方法,建立了质量门控制策略运行的模型,旨在及时发现装配过程中的缺陷品,减少返工成本。最后,以主减速器装配过程中选垫工序的质量控制为例,验证该方法的有效性和可靠性。     

基于Petri网的非串行制造系统的可靠性分析

对带有中间缓冲区的非串行系统深入研究其可靠性问题,建立基于广义随机Petri网的可靠性模型,着重考虑出现的装配、拆分以及按不同比例进行装配或拆分的加工工序,其中间缓冲区可用度对机器可用度的影响,在此模型基础上,采用缓冲区可用度定理,对中间缓冲区和机器本身的状态转移概率分别分类求解,计算出相应的缓冲区可用度和等效机器可用度;同时通过功能可靠度指标,对整个加工任务车间的可靠性进行总体评价,从时间量和产品量因子出发,来衡量由于生产率的不平衡以及中间缓冲区的库存太小,引起生产流程中传输道的阻塞和缺料,进而造成的相关工件的加工时间延迟等问题。以三台机床和两个待加工工件的加工装配单元为例,验证该模型与分析方法的有效性。     

基于连接结构知识的装配序列规划

通过分析组成装配体的零件特征,提出了连接结构的概念.采用面向对象技术,以连接结构作为装配信息的载体,对不同类型的连接结构的装配信息,采用相同的层次结构进行组织和存储.以连接结构作为基本装配单元,建立基于知识的装配Petri网模型,运用连接结构知识,构建装配Petri网模型,从而大大减少模型中的节点.在此基础上,利用Petri网点火原理,求解装配体的基于连接结构的可行装配序列.连接结构知识的引入可以降低装配序列规划的复杂性,提高装配顺序规划的效率.     

基于GSPN模型的系统动态可靠性仿真研究

分析了传统可靠性建模方法存在的缺陷,提出基于广义随机Petri网（GSPN）的复杂系统动态可靠性建模方法,将变迁分为瞬时变迁和赋时变迁,采用赋时变迁表示零部件故障及其维修过程,以禁止弧表达系统故障与修复状态的转换,建立典型可修复系统动态可靠性分析的GSPN模型。针对因非指数分布、状态空间爆炸等导致的GSPN模型求解难题,提出基于蒙特卡罗仿真的求解方法,通过对变迁发生次数及其持续时间、库所状态等参数的统计,计算系统动态可靠性指标。以挖掘机液压回路为例,验证了所提方法的可行性。     

基于Petri网的虚拟装配环境建模及其应用

通过分析虚拟装配环境的结构及性能,针对场景图数据结构在虚拟装配应用中的不足,定义了一种基于知识的层次对象时间Petri网,并用于建立虚拟装配环境的应用层模型。该模型以虚拟手的位姿作为输入,运行后输出具体的操作事件更新场景图,完成装配活动,以满足虚拟装配环境的实时和并发等动态性能要求,实现了虚拟装配大量离散事件的处理及装配意图的响应。给出了基于知识的层次对象时间Petri网的产品装配模型表达,不仅表达了产品结构及装配关系,同时记录零部件在装配过程中的方位及约束状态等动态信息,从而在虚拟装配环境中实现了装配与拆卸并存的实际装配活动。此外,还给出了由产品装配层次图生成的基于知识的层次对象时间Petri网装配模型的算法,说明了基于应用层模型的装配、拆卸操作以及装配过程仿真,开发了原型系统。     

基于随机故障Petri网的液压系统可靠性建模与分析

文章针对复杂系统动态可靠性建模的困难，利用Petri网对动态系统的描述能力，将Petri网应用于系统动态可靠性分析领域。基于模块化思想，提出随机故障Petri网的动态可靠性建模方法，有机地集成了二元决策图算法与马尔可夫过程理论的优点。通过液压系统实例验证了该方法的有效性。     

基于广义随机Petri网的系统可靠性建模与仿真软件开发

研究了基于Petri网理论的系统可靠性建模及求解问题.采用广义随机Petri网(GSPN)建立系统可靠性模型.针对因状态空间爆炸带来的模型求解难题,开发基于GSPN模型的可靠性仿真软件.分析了仿真软件功能,给出了软件架构及其使用流程,介绍了软件的实现技术.以挖掘机回转工况的液压回路为例,给出仿真软件的应用.     

广义可靠性增长过程及其控制方法研究

针对传统的可靠性增长仅针对试验中暴露的缺陷进行纠正,忽略了产品寿命周期早期信息的问题,探讨了在产品全寿命周期过程中对分析、试验暴露出的缺陷进行改进以提高产品可靠性的广义可靠性增长方法,给出了广义可靠性增长的基本概念、基本过程和基本内容,着重强调了广义可靠性增长的组织流程及闭环控制手段,并对比了广义可靠性增长与传统可靠性增长的关系,说明通过广义可靠性增长,有助于在全寿命周期过程中提高产品可靠性.     

基于随机故障序列的制造系统动态可靠性仿真

采用随机故障序列、Petri网理论和蒙特卡洛仿真评估制造系统的动态可靠性.给出随机故障序列、序列重要度以及关键部件的定义,阐述随机故障序列的分析流程.基于随机Petri网理论建立系统可靠性分析模型,得到系统状态标识表:由状态标识表构建可达树,根据可达树求得系统的随机故障序列集.利用最小路集方法判定系统故障与否,分析仿真过程中避免部件过度故障问题及其解决方法;利用蒙特卡洛仿真计算随机故障序列的发生规律,评估系统的动态可靠性.通过计算每一个故障序列发生的次数、频率和持续时间等指标,确定影响系统可靠性的关键部件和瓶颈环节,为系统可靠性增长提供了理论依据.完成某供油系统动态可靠性案例分析,仿真结果验证所提出方法的正确性和有效性.     

制造系统动态可靠性建模理论及其应用

在分析传统可靠性设计理论存在缺陷及面临挑战的基础上，评述动态可靠性建模主要方法。利用Petri网对动态系统的描述能力，将Petri网应用于系统故障分析和动态可靠性计算中，提出了基于故障Petri网的动态可靠性建模方法。以某挖掘机液压系统为例，研究了制造系统故障的Petri网静态描述和动态可靠性计算方法，求解得到系统可靠性数值指标。应用表明，随机Petri网在故障传播描述以及系统动态可靠性分析方面具有优势.     

复杂系统动态可靠性建模及其数值仿真研究

分析传统可靠性建模理论存在的缺陷,提出复杂系统动态可靠性求解的可行方法.以系统结构、功能及故障分析为基础,建立系统可靠性随机Petri网模型,得到系统的状态空间及可能的故障状态,为动态可靠性数值仿真创造条件.以Petri网模型为基础,基于蒙特卡洛仿真求解系统动态可靠性指标,通过仿真,分析影响系统可靠性的关键因素.并以某城市排污液压系统为例,验证方法的有效性.     

可靠性驱动的装配工艺方案研究

为了提高产品整机可靠性,将可靠性控制措施引入到装配工艺方案中.由于产品的可靠性主要体现在功能失效上,因此利用结构分析和设计技术(Structured Analysis and Design Technique,SADT)对产品进行功能分析并建立完善的SADT模型,然后采用失效模式与影响分析(Failure Modes and Effects Analysis,FMEA)方法对“元动作”和相应功能需求进行故障分析得到可能的故障模式和故障原因,针对故障原因分析可靠性控制措施,最后,将该分析方法应用到某加工中心分度工作台的装配工艺方案制定的过程中.结果表明,可靠性驱动的装配工艺方案较传统的装配工艺方案具有更强的逻辑性和目的性,对于提高产品可靠性具有重要作用.     

[BIM模型与智能设计]基于时间Petri网的断路器虚拟装配系统研究

提出了一种基于时间Petri网模型的断路器自动化虚拟装配系统,采用时间约束的嵌套式Petri网模型对装配系统行为逻辑进行描述。将建立的Petri网模型中的库所、变迁与Unity 3D软件的虚拟场景中的实体对象相对应,采用时序驱动的方法在Unity 3D中对断路器自动化装配实体进行了虚拟重现。开发了基于C#函数库的虚拟装配系统数据交换引擎,可通过Wi-Fi、工业串口与外部实体实现数据交换。采用包围盒法对虚拟装配单元和零部件进行碰撞检测设计,进而实现了断路器自动化装配系统的虚拟现实仿真,并验证了该系统的可行性和有效性。     

基于Petri网理论的动态系统可靠性建模方法研究

利用Petri网对动态系统的描述能力，将Petri网应用于机械系统可靠性分析领域。研究了基于Petri网理论的故障事件及其逻辑关系的表达方法，探讨了将Petri网应用于复杂动态系统可靠性建模的方法，给出了应用示例。     

基于数字孪生的复杂产品装配过程管控方法与应用

针对航天复杂产品装配过程的实时可视化监控、运行状态在线分析与预测难题,提出了一种基于数字孪生的复杂产品装配过程管控方法。首先构建了面向复杂产品装配过程管控的数字孪生模型;在此基础上,引入工作流技术实现了装配过程数据的实时采集与管理,提出实时数据驱动的数字孪生车间同步运行方法;随后通过灰色马尔可夫预测模型、T-K统计控制图以及关联规则算法的集成应用,实现了对复杂产品装配过程中的小样本量质量数据的实时预测与分析。最后,自主设计并开发了基于数字孪生的复杂产品装配过程管控系统,并在某卫星装配车间进行了应用验证。