面向装配序列规划的装配建模方法研究

为实现自动化的装配序列规划,提出了一种应用面向对象和Petri网技术定义的产品装配模型.该模型由静态模型和动态模型构成.基于模型定义,提出了局部装配可行性的判定依据,并据此建立了一种基于静态模型的动态模型构造算法.该算法通过逐层分析可能状态的变迁,最终获得装配体所有几何可行的装配序列.通过实例验证了该建模方法的有效性.     

柔性装配单元任务规划的时间优化方法

详细研究了柔性装配单元中的任务规划问题,采用时延Petri网对系统行为进行建模并提出了任务规划的时间优化算法。为装配序列规划提供了重要的评价指标,并可用于指导装配系统设计。     

基于时延Petri网模型的机器人装配任务规划

采用时延Petri网针对有代表性的柔性装配单元进行建模 ,柔性装配单元包括装配机器人、拧螺钉机器人、变位器和加工中心等自动装配和制造中的常用设备 ,具有较大的通用性。推导了顺序作业和并行作业的时间消耗计算方法 ,针对具体任务提出了任务规划的时间优化算法 ,通过仿真和试验两种方法对最优规划序列进行了验证。该项研究可在作业时间要求严格的场合产生优化的装配任务序列 ,并可用于指导装配系统设计     

基于分层着色Petri网的增强现实装配系统建模

为弥补场景图在增强现实装配应用中的不足,提出一种将层次着色Petri网与图灵机模型结合的方法,建立了增强现实装配环境系统模型。该模型借鉴图灵机的思想,以虚拟手的手势代号及位姿矩阵作为输入,输出具体操作事件更新场景图,记录系统的当前内部状态并根据用户输入给出下一步的操作响应。相对于单一的碰撞检测方法,该方法能更好地满足增强现实装配系统的动态实时响应等性能要求。开发建立了该模型的原型系统,并通过网络状态生成图分析验证了模型实时响应的能力。     

面向自顶向下协同装配设计的任务规划研究

分析了产品自顶向下协同装配设计的特点,以及其设计任务规划对产品设计周期和设计效率的影响,研究了任务规划方案,主要包括任务分组和任务组分配.任务分组根据设计组工作量尽可能均衡和任务组内任务应具有较高关联耦合度两个原则,给出了分组遗传算法.根据任务组的关键度和设计组的综合能力,提出了任务组分配算法.以牛头刨床自顶向下协同装配设计为例,验证了任务分组和任务组分配算法的可行性与有效性.     

面向协同装配规划的装配单元规划方法

作为复杂产品装配规划的有效求解策略,协同装配规划将复杂产品的装配规划结构按照装配要求分解为简单的子装配规划结构,子装配规划结构的最优或次优装配序列采用成熟的装配规划方法求解,通过装配序列合并得到产品的整体装配序列。协同装配规划所要解决的首要问题是装配规划结构分解,针对这个问题,提出装配单元规划方法。首先从产品可装配性的角度分析了影响装配单元规划的装配设计和装配工艺约束,并对归类的部分装配约束进行量化;进而基于模糊层次分析法生成装配单元决策图,采用最小生成树算法生成候选装配单元。同时,建立装配关系干涉矩阵对候选装配单元进一步验证,生成装配过程中互不干涉的装配单元。以一款电动机装配体为例验证提出的方法,结果表明该方法是一种求解装配规划结构分解问题的有效方法。     

基于着色解释Petri网的网络协议建模及协同仿真方法

为解决协议工程中协议形式化验证和仿真断裂的问题,结合着色Petri网和解释Petri网,构造出一种可建模复杂离散事件系统的着色解释Petri网.借助观察者模式,依据着色解释Petri网的特点,提出了一种具有通用性的与协议仿真工具协同工作的方法.作为对该方法的示例,采用着色解释Petri网对避免冲突的多路访问协议进行建模.在保证与OPNET仿真模型一致的基础上,通过着色解释Petri网与OPNET的协同仿真,改良了避免冲突的多路访问的功率控制算法.基于着色解释Petri网的协同仿真,第一次紧密连接了Petri网和通用协议仿真工具,对协议工程将起到重要作用.     

基于Web的协同装配建模设计系统

分析了协同装配建模的需求和具体操作流程,采用将各类装配建模信息统一管理的机制,建立了支持装配设计、装配评价、装配规划优化与装配仿真的复合信息模型.采用B/S架构和网络技术搭建了支持异地协同设计的装配建模系统 (CAMS).并以电磁悬浮转子为例验证了该系统具有较好的灵活性和有效性.     

面向船舶协同设计的资源自适应分配技术

合理高效的工作流程管理是实施产品协同设计的有力保障,优化资源分配是保证高效工作流程管理的关键。文章以船舶协同设计为应用对象,基于Petri网建立从设绘到审核、提交这个典型的设计工作流程,分析了资源优化分配的影响因素,提出了一种高效的资源分配算法。初步解决了工作流中任务的自动分配问题。     

物联网环境下的机械产品管控一体智能装配系统建模

针对应用物联网技术对促进制造系统发展所具有的重要现实意义,以构建互联感知与智能高效的装配系统为目标,在分析物联网技术在机械产品装配系统应用模式的基础上,提出一种基于物联网技术的管控一体智能装配系统的概念。为解决物联网环境下的装配系统分析与优化问题,从机械产品装配过程角度出发,采用面向对象的赋时着色Petri网将系统抽象为由若干工艺关联、功能相互独立的装配单元或功能模块组成的对象集合,并根据每个模块及单元之间的工艺约束和逻辑关系,确定整个系统的消息传递网络,最终通过消息驱动实现单元与模块之间的通讯互联,并建立了物联网环境下的管控一体智能装配系统模型,其中知识规则赋予模型中决策变迁智能行为,主要用于消解模型中的令牌路由选择和系统死锁问题。以发动机拧紧工艺为例验证了模型的可行性与有效性。     

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。     

面向自顶向下协同装配设计任务时间窗算法

针对自顶向下协同装配设计过程具有高并行性和任务之间的依赖关联等特点,提出了自顶向下协同装配设计的任务时间窗算法.针对任务分组后,组内、组外任务之间存在的依赖关联约束,通过串行活动并行化和耦合活动串行化来确定任务的时间窗约束,消除了时间窗约束求解过程中产生的冲突,减少了设计过程等待时间.在此基础上,构建了基于设计结构矩阵的设计过程随机规划算法,确定了任务的时间窗.     

基于Petri网和Witness的转向架生产装配系统的建模及仿真优化

转向架的生产、装配属于典型的离散事件系统,为了使某机车厂满足市场需求,降低生产成本并提升竞争力,利用Petri网对CRH2型动车组转向架生产装配系统进行了建模,描述了系统中事件的相互关系,直观地展现了转向架的生产装配流程。并在上述基础上,运用Witness软件进行仿真,找到了制约生产装配系统生产效率提高的瓶颈问题,并对系统进行优化,使生产率提高了36. 7%。     

锂电池组装配生产系统的建模及仿真优化

某企业的锂电池组装配生产系统在实际生产中面临着产量低、工位机器利用率不合理、物料缓冲区库存量过大等问题。针对以上问题,利用Petri网对其进行建模,直观展示锂电池组的装配生产流程,并采用关联矩阵的方法验证模型的可行性。而后运用Witness软件进行仿真分析,确定相关优化参数,利用优化模块内的自适应模拟退火算法找到最优解。使产量提升了21.2%,消除了瓶颈工序且其余工位机器的利用率也有小幅度提升,相关物料缓存区的库存量降低至合理范围内。     

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。     

面向装配的虚拟协同设计环境研究与实现

为解决网络化异地协同设计过程中实时三维虚拟模型交换和协同设计行为语义传输等问题,以及建立支持实时协同操作动态响应和动态虚拟模型加载的虚拟协同设计环境,通过对协同设计理论、基于虚拟模型的协同设计和虚拟装配进行研究,提出了面向装配的虚拟协同设计环境(VCDEFA),给出了VCDEFA的概念和特征,建立了六层体系结构和功能模型。在原型系统的设计实现过程中,采用了从Pro／E系统中获取虚拟模型;在保证协同设计数据一致性中,采用了数字增量网络传输技术和集中统一管理;在网络通信中,采用了动态可变长报文控制技术。原型系统的实现表明,该体系结构具有良好的实用性,能够满足网络化协同虚拟设计的需求。     

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。     

面向协同装配设计的STL模型简化研究

针对协同装配设计中模型简化的技术要求:既要保证简化后的模型满足装配接口的精度要求又要能够使模型得到充分的处理,提出了基于装配特征的STL模型简化算法.该算法首先通过对CAD系统的二次开发,提取装配特征的紧扣包围盒信息;其次根据紧扣包围盒信息将STL模型读取为可简化和不可简化的部分;最后通过对Garhnd算法的一系列改进,对可简化部分模型进行简化处理.通过对该算法的实现应用表明:该算法能很好地满足协同装配设计中模型简化的技术要求.     

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。     

基于复杂Petri网的协同产品开发流程建模研究

协同产品开发是一项庞大且复杂的工程项目,传统的协同产品开发流程建模往往过于庞大、杂乱且层次不清.文中通过对基于Petri网的产品开发流程建模方法的分析,借鉴工作流管理思想,建立了一种新的、基于层次时间有色Petri网的协同产品开发流程模型.