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基于Petri网和eM-Plant的飞机装配线建模与仿真研究

作　者: 孙星
导　师: 叶文华
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 飞机装配 建模 仿真 Petri网 eM-Plant
分类号: V262.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


飞机装配工作量占到飞机制造总工作量的一半以上,是整个飞机研发生产过程中的关键之一。飞机装配线建设过程复杂、投资巨大,这使得装配线在建成后一般不易做大幅度改动,其性能直接影响到飞机装配周期与制造成本。因此在开始规划、设计的时候对飞机装配线进行建模仿真是至关重要,通过对装配线的性能分析、优化能够保证装配线规划的合理性,既不出现装配能力不足,也不让大量设备闲置,并且能够缩短装配线设计开发周期、降低开发成本。本文首先介绍了飞机装配线建模仿真方面的研究现状和发展趋势,总结了飞机装配的内容以及飞机装配线的特点,研究了飞机装配线评价指标体系;其次,结合飞机装配的特点,在基本Petri网模型的基础上提出适用于飞机装配线建模的不确定时间的分层次扩展Petri网模型(即H-FTPN网模型),并且研究了运用H-FTPN网模型对飞机装配线建模的方法;然后,根据飞机装配线建模仿真的基本流程研究了飞机装配线建模仿真方法,其中包括仿真建模数据的收集、H-FTPN网模型到eM-Plant模型的转化和两者之间的协同关系、以及仿真结果的分析和优化方法等。最后,在理论研究的基础上,以某飞机机翼装配单元为例,详细说明了运用H-FTPN网和eM-Plant软件对飞机装配线进行建模、仿真的步骤和方法,分析了机翼装配单元的仿真结果并且提出了优化方案,对飞机装配线的规划与设计具有一定的理论意义和实际意义。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-11
第一章 绪论  11-19
  1.1 论文研究背景和意义  11
  1.2 生产线规划概述  11-13
  1.3 飞机装配线建模仿真的发展现状及存在的问题  13-17
    1.3.1 生产线的建模研究现状  13-15
    1.3.2 生产线仿真研究现状  15-16
    1.3.3 飞机装配线建模仿真研究现状  16
    1.3.4 飞机装配线建模仿真存在的问题  16-17
  1.4 论文研究内容  17-19
第二章 飞机装配线特点与性能评价指标  19-28
  2.1 飞机装配内容与流程  19-21
  2.2 飞机装配线及其特点分析  21-22
    2.2.1 飞机装配线介绍  21
    2.2.2 飞机装配线特点分析  21-22
  2.3 飞机装配线的评价指标体系研究  22-28
    2.3.1 飞机装配线评价指标体系  23-25
    2.3.2 飞机装配线评价指标的定义  25-28
第三章 不确定时间的分层次Petri 网在飞机装配线建模中的应用  28-41
  3.1 Petri 网基本概念  28-32
    3.1.1 Petri 网定义  28-29
    3.1.2 Petri 网激发规则  29-30
    3.1.3 Petri 网基本特性  30-31
    3.1.4 Petri 网的发展  31-32
  3.2 飞机装配过程问题描述  32-35
    3.2.1 飞机装配三级装配作业单元模型  32-34
    3.2.2 飞机装配时间的不确定性分析  34-35
  3.3 基于不确定时间分层次Petri 网的建模方法  35-41
    3.3.1 不确定时间的定义  35-36
    3.3.2 不确定时间分层次Petri 网定义  36-37
    3.3.3 H-FTPN 模型中串、并联变迁的运用  37-38
    3.3.4 基于H-PTPN 的飞机装配过程建模方法  38-41
第四章 飞机装配线建模与仿真方法和步骤研究  41-60
  4.1 eM-Plant 仿真软件介绍  41-46
    4.1.1 eM-Plant 仿真软件特点  41-43
    4.1.2 eM-Plant 软件建模原理以及基本元素介绍  43-46
  4.2 飞机装配线建模仿真的基本流程  46-48
  4.3 飞机装配线建模仿真技术  48-60
    4.3.1 飞机装配线的数据收集  49-50
    4.3.2 飞机装配线中Petri 网和eM-Plant 多层次协同建模与仿真技术  50-51
    4.3.3 H-FTPN 网模型转化为eM-Plant 模型时参数设置和性能指标数据的收集  51-55
    4.3.4 仿真结果分析以及方案改进建议  55-60
第五章 机翼装配单元的建模与仿真实例分析  60-71
  5.1 机翼装配单元的基本数据  60-62
  5.2 飞机装配线H-FTPN 模型的建立  62-64
  5.3 飞机装配线eM-Plant 模型的建立  64-67
  5.4 仿真结果分析  67-71
第六章 总结与展望  71-73
  6.1 总结  71
  6.2 展望  71-73
参考文献  73-77
致谢  77-78
在学期间的研究成果及发表的学术论文  78

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中图分类: > 航空、航天 > 航空 > 航空制造工艺 > 飞机制造 > 飞机装配
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