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基于Petri网的飞机总装配生产线建模及调度优化研究

温李庆  
【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(Analytic Hierarchy 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。


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