基于Petri网的飞机装配生产线建模与仿真分析

生产线的建模与仿真国内外研究很多,而针对飞机装配线的建模与仿真的研究却比较少,研究讨论了运用Petri网模型对飞机装配生产线建模的步骤和方法,以及如何实现Petri网到eM-Plant模型的转化,最后运用上述方法对飞机装配中的一个实例进行建模仿真,通过对生产过程仿真结果分析,找到了影响该生产线生产率的瓶颈环节,并提出了生产线优化及改进方案。     

基于时延Petri网的飞机部件装配线仿真与优化

提出一种基于时延Petri网的飞机典型部件装配线的建模方法,通过此方法对飞机部件装配线进行仿真和优化,提高飞机典型大部件装配线的效率。根据部件装配线的特点,以Petri网替换算法为基础建立了飞机部件装配生产线Petri网模型,基于此模型进一步构造出Td PN网模型,通过对Td PN模型和该模型的可达标示图的分析,求解出各个装配工序的最早装配时间和最晚装配时间来对整个装配线进行优化。最后,以某型飞机外翼装配线为例,建立仿真模型,并对装配线进行优化,说明了该方法的有效性。     

基于Petri网的装配生产过程建模与仿真分析

针对一机电产品装配生产线,介绍了应用Flexsim仿真系统进行生产线建模与仿真的流程和步骤,研究讨论了建立生产线Petri网理论模型及Petri网模型转换为Flexsim仿真模型的方法。通过生产过程仿真结果分析,找到了影响该生产线生产率的瓶颈环节,并提出了生产线优化及改进方案。     

混合装配线平衡与优化的研究

提出混合装配生产线的两种平衡求解方法:理论建模和动态仿真建模。首先以某装配线为研究对象,以使工作站的时间与负载的差距最小为平衡的目标;其次采取改进的Petri网法进行求解,应用仿真软件建立动态模型;最后通过比较,结果表明综合运用这两种方法是求解混合装配线平衡问题较有效的方法。     

基于多域集成Petri网的飞机装配系统模型

针对飞机装配系统的建模描述、分析诊断等管理问题,提出一种将多域集成概念与Petri网相结合的建模方法。阐述了多域集成Petri网模型的概念以及各个领域网模型的要素表达。给出多域集成Petri网的具体建模步骤,构建了装配资源系统各领域的形式化表达模型,从多角度集成描述了装配系统的组成元素、静态结构与基本属性,基于表达模型分析了系统相应领域的行为性能。以某型号客机装配系统为例论述了多域集成Petri网模型的有效性与可行性。     

采用Flexsim的生产系统建模与仿真研究

以生产线中一个典型的组成部分(两个机器一个暂存区)为例,介绍Petri网建模方法及其性能分析过程,将变迁实施时间为指数分布的Petri网模型转换成马尔科夫链(MC),得到了其性能指标的计算公式.由于Petri网模型理论计算复杂,提出了一种新的Petri网仿真方法,即利用Flexsim软件对Petri网模型进行仿真分析.通过与Geshwin[2]研究结果的比较,验证了此仿真分析方法的有效性.     

装配生产线Petri网模型优化算法研究

运用Petri网方法,建立了装配生产线模型,给出了装配生产线调度控制系统的优化算法:按周期计划安排生产;按日进度计划用Petri网预测缺件;关键工序点的在制品控制     

飞机数字化装配生产线布局仿真技术研究

由于我国目前飞机装配周期长、劳动强度大等原因,加快发展飞机数字化装配生产线已经迫在眉睫。飞机数字化装配生产线布局仿真时模型构建有很多种方式表达效果,为满足生产线上设备、工装和产品等快速建模与布局仿真需求,解决部分软件建模周期长,布局方案调整慢,产品可视化效果不明显,以经验方式建模较多等问题。从数字化生产线关键技术考虑,通过对建模软件的介绍与比对,引进一种新的软件建模与仿真技术。对该软件仿真效果及优势进行研究,详细阐述了该软件在飞机数字化装配生产线中应用方法,并对快速制作过程进行了流程分析,最终在某机型机翼对接中展示应用。     

面向代理的半导体生产线建模技术研究

为了有效分析和评价基于多代理的半导体生产线调度与控制性能,提出了面向代理的有色赋时Petri网的半导体生产线建模方法。将设备代理内部行为进行封装,建立了设备代理的有色赋时Petri网模型。同时,将半导体生产线多代理模型按层次划分为设备代理层、设备组层和系统层,有效地降低了模型的复杂性,提高了模型的可重用性。建立了分布式半导体生产线仿真平台,以实现基于面向代理的着色赋时Petri网的半导体生产线仿真定量分析与评价。以上海某半导体制造企业6英寸晶圆生产线为例,其仿真结果验证了建模与仿真的有效性。     

基于遗传算法和延时Petri网的柔性装配系统的设备调度方法

为解决柔性装配系统的设备调度问题,提出了一种将基于延时Petri网的装配过程仿真与基于遗传算法相结合的调度方法。在该方法中,遗传算法使用的染色体是由延时Petri网模型中的部分选择库所名称排列而成,每个染色体都代表一种设备调度方案。遗传操作包括选择、交叉和变异3种类型,利用基于延时Petri网的装配过程模型进行仿真,得到每个染色体相对应的装配时间,进而将装配时间通过适应度函数转化为适应度。该方法融合了Petri网和遗传算法各自的优点,较好地解决了柔性装配系统中的装配建模和装配任务分配优化的问题。仿真实验证明该方法是有效的。     

数字化制造中的建模和仿真技术

论述了面向数字化制造的三类建模和仿真技术,即产品建模和仿真技术、工艺过程建模和仿真技术以及制造系统建模和仿真技术,并结合具体研究项目,重点介绍了面向制造的产品数字化建模、导管数控弯曲过程建模与仿真、虚拟装配与装配过程仿真、生产线建模与仿真技术的应用和发展。指出为提高制造系统的快速响应特性、运行效率及可靠性,应在产品数字化建模研究的基础上,重视对工艺过程,即产品加工过程、装配过程及生产系统规划、重组和仿真等技术的研究,以实现生产资源和加工过程的优化以及从传统制造向可预测制造模式的转变。最后指出了推动数字化建模和仿真技术朝实用化方向发展的几项关键技术。     

新型无杆飞机牵引车夹持机构

针对传统无杆牵引车夹持机构对飞机前起落架的自由度限制过多的问题,提出一种新型夹持机构模型,设计了虚拟样机,并采用Pro/E建模和ADAMSIN仿真的方法进行了三维建模、实体装配、干涉检查、仿真验证。结果表明该设计是合理可行的,为实体制作提供了重要依据。     

基于通用飞机的总装脉动生产线技术研究

文中从通用飞机生产的自身特点入手,结合中国民航局的适航要求,提出了一种通用飞机的拉动式高柔性化总装脉动生产线理论,建立了涵盖四大价值流和五大拉动线的总装脉动生产线理论模型。并通过对生产线柔性和效率的深度剖析,解决了传统总装脉动生产线对各类冲击抵御能力较低以及生产效率亦随之降低的缺陷,使得改良后的生产线稳定高效,从而能更好地应用于通用飞机制造。     

面向航空发动机装配线的知识化制造自适应优化调度

为了解决不确定生产环境下的航空发动机装配调度问题,设计了一种面向航空发动机装配线的知识化制造自适应优化调度算法。算法采用强化学习和过程仿真相结合的调度策略求解方式,以最小化提前期惩罚费用和完工时间成本为调度目标,给出了航空发动机装配的Q学习自适应调度模型;针对装配调度问题定义了四个新的调度规则,定义了航空发动机装配的四个状态特征用于对系统状态进行描述,并针对调度目标设计了合理的回报函数。仿真实验结果表明,在调度过程中,采用提出的Q学习方法在多数情况下都远优于其他规则,尤其在装配任务到达频繁的情况下,总体上表现出更好的优势,显示了良好的自适应性能。     

Novel Cylinder Movement Modeling Method Based on Aerodynamics

The cylinder movement is affected by multiple factors and it is difficult to establish the accurate movement model of the cylinder. In order to improve the reliability of the production line design and to speed up the production line debugging, a novel cylinder movement modeling method based on aerodynamics is proposed. The kinetic theory, thermodynamic theory and kinematics knowledge are applied and integrated various factors which affect the movement characteristics of the cylinder are considered. According to the proposed mathematical model of cylinder movement, thecombined simulation software of cylinder movement based on Visual Studio and Visual Component (3D Create) is developed to calculate thevelocity, acceleration and movement time of the cylinders during the running of the assembly line. Comparison results of cylinder’s movement time under different intake air and displacement show that the mathematical model of cylinder movement based on aerodynamic is more accurate and the degree of fittingis 0.9846, which proves the effectiveness of the combined simulation software of cylinder movement. By the cylinder movement modeling method based on aerodynamic, accurate value of takt and the debug parameters can be calculated as a reference for the designers and debuggers of the cylinder-driven assembly lines.     

轻型卡车底板纵梁生产线的机器人焊接仿真

用ROBCAD对机器人焊接纵梁总成系统建模和仿真。对人工焊接生产线重新进行工艺规划和生产线布局,为机器人、焊枪、夹具、输送装置、纵梁等关键装备、部件及生产线布局建立仿真模型,在模型中进行焊点可达性测试和机器人干涉分析。通过观察仿真过程可判断机器人焊接纵梁总成系统运行正常,仿真可提高改造项目的设计效率和设计质量,降低改造项目的实施难度和实施周期。仿真结果表明,机器人焊接的生产节拍比人工焊接降低23.03%,从产品质量、车间物流、生产管理方面论证了机器人焊接相对于人工焊接的优越性。     

基于装配任务集的装配过程建模研究

反映产品装配的装配过程模型是装配仿真和装配评价的基础,基于单向顺序装配任务链的装配过程模型不能描述装配任务的层次结构和并行特性。简要分析了装配过程建模研究的现状,提出了产品层次信息模型及其实现方法,给出了装配任务的详细描述。基于装配任务的层次关系,提出了基于层次结构的装配任务集链来描述装配过程的方法。采用嵌套表技术,实现了基于层次结构的装配任务集链的存储与访问。采用层次结构的装配任务集链,给出了一个基于装配任务集的装配过程模型应用示例。     

面向灌装输送线设计的仿真技术研究

灌装输送线是典型的定制设计产品,其设计过程分为布局设计、结构设计和运动设计。文中研究了面向布局设计的物流仿真、面向结构设计的装配仿真和面向运动设计的运动仿真等技术,为灌装输送线的设计提供仿真支持。     

Literature review of assembly line balancing problems

Mass production system design is a key for the productivity of an organization. Mass production system can be classified into production line machining a component and production line assembling a product. In this paper, the production line assembling a product, which is alternatively called as assembly line system, is considered. In this system, balancing the assembly line as per a desired volume of production per shift is a challenging task. The main objectives of the assembly line design are to minimize the number of workstations for a given cycle time (type 1), to minimize the maximum of the times of workstations for a given number of workstations (type 2), and so forth. Because this problem comes under combinatorial category, the use of heuristics is inevitable. Development of a mathematical model may also be attempted, which will help researchers to compare the solutions of the heuristics with that of the model. In this paper, an attempt is made to present a comprehensive review of literature on the assembly line balancing. The assembly line balancing problems are classified into eight types based on three parameters, viz. the number of models (single-model and multi-model), the nature of task times (deterministic and probabilistic), and the type of assembly line (straight-type and U-type). The review of literature is organized as per the above classification. Further, directions for future research are also presented.