基于Petri网的型号产品制造过程建模与仿真技术的研究

摘要

产品制造过程是指完成产品生产的加工与装配、搬运与存储以及检测与测试等制造活动的运行过程。通过对产品制造过程进行建模分析，可以掌握制造过程中各组成部分之间的关系，预测制造过程在新的策略下的运行规律。本课题来源于国防基础科研项目“支持ERP的军工企业PTM2系统”，目的在于通过对型号产品制造过程建模，在产品制造之前对产品制造过程的资源、行为进行描述，并加以仿真分析，模拟出产品制造过程中的信息流动，找出产品制造过程中的瓶颈，优化资源配置，从而最终提高制造系统的生产能力。本文分析了产品制造过程的特点，建立了产品制造过程资源模型，该模型表达了产品制造过程中所涉及的关键资源之间的逻辑关系和属性；建立了产品制造过程行为模型，通过资源元素和过程元素的状态变化表达了制造过程中的顺序、并发、冲突的关系；在此基础上，提出了型号产品制造过程层次化模型，采用层次有色Petri网建模方法对型号产品制造过程的设备运行、物料转移以及任务发放等具体行为和信息流动进行了描述，并分析了该模型的结构特性与动态特性。为了对产品制造过程Petri网模型进行动态仿真，本文设计了产品制造过程Petri网仿真模块。基于面向对象的方法，建立了制造过程计算机仿真模型；通过最小事件调度法，模拟了产品制造过程Petri网模型的动态运行，通过对仿真结果的综合分析，获得了制造过程的性能指标，确定了机械加工制造系统的瓶颈，从而进一步改进制造过程方案，实现制造资源的优化配置。本文采取四层C/S模式架构，开发了产品制造过程Petri网建模与仿真集成系统原型。对型号产品机加车间实例的制造过程Petri建模与仿真试验都证实了该系统能够对制造过程的优化取得较好的效果。

目录

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 课题来源及研究的目的和意义

1.2 课题的国内外研究概况

1.2.1 产品制造过程建模方法研究现状

1.2.2 产品制造过程仿真技术研究现状

1.3 课题的主要研究内容

第2章 型号产品制造过程建模与仿真技术基础

2.1 引言

2.2 产品制造系统的组成与特点

2.2.1 产品制造系统的组成

2.2.2 产品制造过程的特点

2.3 Petri 网理论分析

2.3.1 Petri 网基本概念

2.3.2 Petri 网分析方法

2.4 仿真的基本概念与仿真方法概述

2.4.1 仿真的基本概念

2.4.2 面向对象仿真方法

2.5 产品制造过程建模与仿真总体设计

2.5.1 产品制造过程建模与仿真总体框架

2.5.2 产品制造过程建模与仿真系统功能集成

2.6 本章小结

第3章 基于层次有色Petri 网的产品制造过程建模

3.1 引言

3.2 产品制造过程Petri 网建模分析

3.2.1 产品制造过程资源模型

3.2.2 产品制造过程行为模型

3.2.3 产品制造过程控制和决策

3.2.4 产品制造过程Petri 网建模分析

3.3 基于层次有色Petri 网的产品制造过程建模

3.3.1 层次有色Petri 网

3.3.2 基于层次有色Petri 网的产品制造过程建模步骤

3.3.3 基于层次有色Petri 网的产品制造过程建模

3.4 基于层次有色Petri 网的产品制造过程建模实例

3.4.1 车间层制造过程Petri 网建模

3.4.2 单元层制造过程Petri 网建模

3.4.3 设备层制造过程Petri 网建模

3.5 本章小结

第4章 面向对象的产品制造过程Petri 网仿真

4.1 引言

4.2 产品制造过程仿真框架及仿真策略

4.2.1 产品制造过程仿真框架

4.2.2 产品制造过程仿真策略

4.3 产品制造过程仿真指标

4.4 面向对象的产品制造过程Petri 网仿真模块的设计

4.4.1 产品制造过程仿真算法

4.4.2 产品制造过程仿真流程

4.5 面向对象的产品制造过程Petri 网仿真模块的实现

4.5.1 面向对象的产品制造过程仿真模型

4.5.2 面向对象的产品制造过程Petri 网仿真的实现

4.6 面向对象的产品制造过程Petri 网仿真实例

4.7 本章小结

第5章 产品制造过程建模与仿真系统的实现

5.1 引言

5.2 开发环境及开发工具的选择

5.3 系统总体结构

5.4 系统功能结构树

5.5 系统数据结构

5.6 系统软件主要界面

5.7 本章小结

结论

参考文献

致谢