基于Petri网的飞机总装配生产线建模及调度优化研究

摘要

飞机总装配任务包括将飞机各大部件进行对接，在机体上安装各种设备、装置和系统，并对整机进行调试和检测。飞机总装配作业工序数量多，约束复杂，资源调度难度大，生产现场存在管理混乱、装配作业交叉、装配效率低等问题，如何实现飞机总装配生产线的调度优化，是目前我国飞机制造企业迫切需要解决的问题。本文以飞机总装配生产线资源管理与调度为研究背景，以项目组承接的国防重大项目为依托，对飞机总装配生产线建模及调度优化方法进行深入研究，建立了飞机总装配生产线工艺流程的赋时库所Petri网(Timed Place PetriNet, TPPN)仿真模型。在生产线仿真模型的基础上，针对生产线的静态及动态调度优化问题，分别提出了生产线静态及动态调度优化方法，并通过应用实例，验证了优化方法的准确性和有效性。
　　本文第一章总结了国内外飞机总装配生产线应用现状，分别阐述了飞机装配线仿真建模技术及生产线调度优化方法的研究现状，介绍了本文的研究背景和意义，提出了论文的主要研究内容，最后给出了论文的结构和框架。第二章简述了飞机总装配过程及作业特点，介绍了某型飞机总装配生产线工艺布局及工艺流程，阐述了TPPN模型的构建方法及运行规则，并建立了某型飞机总装配生产线各站位的TPPN仿真模型。第三章深入研究了生产线静态调度优化问题，以工期最短、工作组最少和工作组的总效率最高为优化目标，提出了生产线调度问题的多目标优化模型，并采用层次分析法(AnalyticHierarchy Process，AHP)求解该优化模型，得到了生产线静态调度优化方案。最后通过应用实例，验证了该方法的有效性和准确性。第四章介绍了飞机总装配生产线动态调度问题的约束条件以及优化性能指标，阐述了生产线基于周期和事件驱动的重调度策略和滚动窗口重调度策略，针对三类突发事件分析了生产线动态调度应采取的处理方法，提出了基于优先指派规则的动态调度方法，最后通过仿真算例，验证了方法的准确性和有效性。第五章分析了生产线调度模块的功能需求，介绍了生产线调度模块的总体结构，阐述了其部分核心模块的设计，最后给出了生产线调度模块软件的部分界面。第六章总结了全文的研究工作，并对下一步的研究方向进行了展望。

目录

声明

致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 飞机总装配生产线应用现状

1．2．1 国外应用现状

1．2．2 国内应用现状

1．3 飞机总装配生产线建模技术研究现状

1．4 生产线调度优化研究现状

1．4．1 生产线静态调度优化研究现状

1．4．2 生产线动态调度优化研究现状

1．5 本课题研究背景和意义

1．6 本文主要内容与结构

第二章 基于TPPN的飞机总装配生产线建模方法研究

2．1 引言

2．2 飞机总装配生产线简介

2．2．1 飞机总装配过程简介

2．2．2 飞机总装配作业特点分析

2．2．3 某型飞机总装配生产线介绍

2．3 TPPN模型的构建方法及运行规则

2．3．1 TPPN模型的构建方法

2．3．2 TPPN模型的运行规则

2．4 某型飞机总装配生产TPPN模型的建立

2．4．1 大部件对接站位TPPN模型的建立

2．4．2 导管、电缆及系统安装安装站位TPPN模型的建立

2．4．3 系统检测站位TPPN模型的建立

2．4．4 飞机交付站位TPPN模型的建立

2．5 本章小结

第三章 飞机总装配生产线静态调度优化研究

3．1 引言

3．2 生产线静态调度问题描述及其多目标优化模型

3．2．1 生产线静态调度问题描述

3．2．2 生产线静态调度问题的多目标优化模型

3．3 多目标优化模型的求解

3．3．1 最短工期的确定

3．3．2 最少工作组的确定

3．3．3 最优化调度问题的分解和转换

3．3．4 指派问题的求解

3．4 应用分析

3．4．1 大部件对接站位求解结果与分析

3．4．2 导管、电缆及系统安装安装站位求解结果与分析

3．4．3 系统检测站位求解结果与分析

3．4．4 飞机交付站位求解结果与分析

3．5 本章小结

第四章 飞机总装配生产线动态调度优化研究

4．1 引言

4．2 生产线动态调度问题描述

4．3 生产线动态调度策略

4．3．1 基于周期和事件驱动的重调度策略

4．3．2 滚动窗口重调度策略

4．3．3 突发事件的处理

4．4 基于优先指派规则的动态调度方法

4．4．1 优先指派规则介绍

4．4．2 动态调度算法设计

4．5 应用分析

4．6 本章小结

第五章 飞机总装配生产线调度模块设计

5．1 引言

5．2 生产线调度模块需求分析

5．3 生产线调度模块设计

5．3．1 生产线调度模块总体结构

5．3．2 生产线调度的核心模块设计

5．4 人机交互界面设计

5．5 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献