Application Research of assembly line modeling based on Time Petri Net

With the continuous progress of manufacturing industry,automatic assembly line has become a very mature production mode in modern factories,and the quality of assembly line design has become an important issue related to the development of manufacturing enterprises.In this paper,a graphical model based on Petri Net is established for the first full load time of the assembly line.The accessibility of the P/T system and the production rhythm of the assembly line are calculated by computer simulation.Finally,according to the simulation model,an experimental platform is built to verify the rationality of the model.Experimental results show that the model can accurately express the equipment allocation process of assembly line.

基于Petri网和改进遗传算法的多资源调度问题

针对混流装配线工序加工资源需求多样、工艺复杂、装配工期长等问题,采用Petri网和改进遗传算法对该问题进行优化求解。建立混流装配线赋时库所Petri网(timed place Petri net, TPPN)调度模型,基于模型激发序列,采用基于工序的编码方式进行染色体编码;采用精英保留策略选择优异个体,改进遗传算法的交叉、变异操作,用改进后的遗传算法求解混流装配线调度问题。通过对比案例及实例数据计算结果验证了方案的有效性。

基于Petri网的飞机总装配生产线建模及优化方法

针对飞机总装配生产线最优化调度问题,建立能够描述飞机脉动式总装配生产线工艺流程间复杂关系的赋时库所Petri网(TPPN)仿真模型.在飞机总装配工序的前后继关系和有限的车间资源约束下,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,提出生产线调度问题的多目标优化模型.采用逐层法进行最优化求解,根据关键路径推算公式确定生产线的最短工期和最少工作组数,采用贪心-匈牙利两级递阶算法获得生产线的最佳人工分配方案和最优作业排序.通过应用实例,验证了优化方法的准确性和有效性.

基于扩展Petri网的飞机装配线建模及平衡方法

针对飞机装配过程复杂、装配线平衡分析困难的问题,提出一种面向对象分层赋时Petri网模型用于飞机装配线建模,并在该模型的基础上提出一种最小化装配线站位数目的启发式方法;结合飞机实际装配的特点论述了该模型的定义规则和构建方法,应用该模型中信息关系传递网的关联矩阵和系统标识的运行规则,论述了飞机装配中将大纲任务到各装配站位最优化分配的启发式方法的具体实现。以某型飞机平尾装配数据为例,应用所提建模理论建立了相应的装配模型,采用基于该模型的启发式方法求解后得到了该平尾装配线站位分配的最优解。实例分析结果证明,所提模型和站位优化平衡方法对指导飞机装配线构建具有较大的应用价值。

基于面向Agent的赋时着色Petri网的可重构装配线建模

针对可重构装配线建模问题,提出了面向Agent的赋时着色Petri网的可重构装配线建模方法。在对装配资源进行分类的基础上,将装配资源Agent内部行为进行封装,建立了装配资源Agent的面向Agent的赋时着色Petri网模型,并通过过渡变迁合成可重构装配单元面向Agent的赋时着色Petri网模型。根据每个可重构装配单元之间的逻辑关系,确定整个系统的消息传递关系。在此基础上,实现了装配线快速重构,通过引入相应的多Agent交互协议模型来解决模型中存在的死锁和冲突。最后通过实例分析说明了该建模方法的有效性。

基于遗传算法和Petri网络的机器人装配生产线平衡方法

因机器人在从事同种工作上的效率差别,机器人生产线的平衡问题除涉及工序的排列组合外,还涉及工作站不同机器人的指派问题。文章提出将工序排列和机器人指派问题编码形成组合染色体,同时解决两个组合优化问题。其中使用Petri网络建立工序关系,依据其关系矩阵进行随机染色体的调整。相对递归式机器人指派方法,该方法优化结果更优,为复杂机器人自动化生产线的工作站设计提供了一定依据。

自控网络Petri模型下机器人装配线多目标平衡

流水线系统被广泛应用于组装不同类型的产品,机器人的广泛使用逐渐代替了人类的体力劳动。此次研究着重于优化机器人装配线多目标平衡问题,为此,提出基于自控网络Petri模型的机器人装配多目标平衡。建立包含库所、变迁、有向弧、令牌元素的自控网络Petri模型,构建自控网络目标函数控制方程;改进粒子群算法,在装配线平衡约束条件下求取控制方程最优解,实现机器人装配生产线多目标平衡。仿真实验结果表明:自控网络方法应用下,机器人装配节拍缩短、平滑系数降低,装配平衡率提高至95.62%,证明其在机器人装配生产线多目标平衡中达到了预期应用效果。

基于Petri网的汽车总装线生产物流优化

基于汽车总装线生产过程中的一些问题进行了分析;运用Petri网的基本理论和模型的构造块为基础进行建模,通过对汽车总装线上各个工位的工作时间、工人数及工位数的数据采集,采用3σ准则获得仿真时的输入参数数据;根据各模块的功能与联系,实现Petri网模型与Arena仿真模型的对接,形成汽车总装线的Arena仿真模型;输入各有效工作时间,实现汽车总装线的物流仿真并结合汽车总装车间的历史数据,实现模型可靠性验证;以仿真的结果计算总装线的平衡率、工作负荷率及资源利用率,重新划分工作站,为汽车总装配线物流系统的优化提供了理论基础。

基于Petri网及遗传算法的混流装配线重构

混流装配线在当今制造业中极大地提高了企业响应市场的能力,然而混流装配线上经常出现有的装配工位非常繁忙,有的装配工位处于闲置状态的情状,分析可知,这一现象由多品种混流生产造成,将直接导致生产劳动力的浪费和设备开动率的降低。为解决这一问题,在Petri网建模的基础上,提出了一种基于工作站的装配线重构,并在此基础上采用遗传算法进行排序,以达到较小成本及较短时间内的装配线重构。该方法在订单无规律的大幅度波动下十分有效,既有效分配了资源,又大大缩短了响应市场的时间。

基于层次时间着色Petri网的飞机总装生产线建模

为了实现飞机总装生产线精确建模和提高建模效率,提出层次时间着色Petri网(Hierachical Timed Color Petri Net,HTCPN)多层级理论模型,定义了HTCPN层次化建模方法。针对某飞机总装生产线站位划分的多层级、多粒度特点,利用CPN Tools工具对A1、A2和A3三种型号飞机总装配过程进行HTCPN建模,根据交货期前后设置优先级,并在每个站位的装配过程中嵌套质量检测模型。最后对模型进行10次仿真,统计平均作业时间分别为78.4、93.2、102.4 h,产品总收益率为82.7%。

基于Petri模型和Flexsim仿真的穴播器装配线规划研究

装配线是一种高效的生产组织模式。文章针对鸭嘴式机械精量穴播器进行混流装配线规划,应用Petri模型梳理穴播器装配工艺,设计三种穴播器装配线工位划分方案。基于Flexsim仿真软件,分析三种方案的工人利用率和装配系统输出量,选择最优方案。进一步优化完善装配线规划方案,分析无暂存区及有限暂存区时对装配线系统生产效率的影响,根据仿真结果设置线边暂存区容量,结果表明有限线边暂存区可有效提高操作人员平均利用率和产线输出。对最终方案进行装配线平衡分析,平衡率为86.09%,效果良好。

流水线调度的Petri网分析

给出了一种基于时延Petri网的流水线建模方法 ,并对单功能流水线给出求最佳调度方案的算法 。

利用Petri网求解U型装配线平衡问题

提出了一种基于Petri网的启发式算法用于求解第一类U型装配线平衡问题,算法利用Petri网的可达分析和托肯的移动来决定可分配的作业元素,并按照最小化工作站空闲时间原则从前向后和从后向前两个方向同时分派作业元素到工作站。算法编程简单,可用于快速求解大规模问题。通过对大量问题集的测试验证,说明了算法的有效性。

一种基于工作站Petri网模型的混流装配线重构方法

针对由需求的短期、大幅变动导致的混流装配线产能不足问题,提出了一种基于设备添加方式的混流装配线重构方法。该方法通过任务量对代表产品的等值转化,可依据交货期判断当前装配线产能是否满足要求,并根据产能需求调整装配线结构,最终给出完成订单的设备集。研究结果表明:对于不同订单,装配线的能力不足和能力过剩设备集不尽相同。本文所提方法可直接作为混流装配线重构的方案,也可以作为混流装配线间线线平衡和外协加工等其他产能调整方案的参考依据。

基于赋时Petri网的机器人小臂装配线建模

针对机器人小臂装配过程复杂、装配线平衡分析困难的问题,提出一种以自上而下/自下而上为指导思想的赋时Petri网建模方法。根据机器人小臂实际装配的特点,研究了该装配线模型的定义规则和构建方法。在引入模型假设之后,先用自上而下的思想建立基于流程的赋时Petri网模型;再用自下而上的思想建立基于任一工序的赋时Petri网模型;然后将前两步所建模型相结合并细化,从而建立整个装配线的赋时Petri网模型。最后,通过建立和分析对应模型的可达树验证了该建模方法的可行性。研究对指导机器人小臂装配线的构建具有较大的应用价值。

基于扩展Petri网的复杂装配线建模

针对航空航天产品装配流程复杂、装配生产线产能评估困难的问题,提出将物理仿真层与逻辑仿真层分离的装配生产线分层建模策略并分别给出扩展Petri网模型。在此基础上进一步提出将装配生产线扩展Petri网模型映射为离散事件仿真模型,并利用离散事件仿真模型对多种条件限制下的装配生产线进行产能评估。以某型飞机装配线作为案例研究,应用所提建模策略和方法建立分层装配生产线模型,并利用仿真环境进行产能评估。案例分析结果表明所提建模策略和方法的可行性,能够较好地反映装配生产线运行逻辑,能够对不同资源条件配置下的生产线性能评估提供决策支持。

定制家具质检流水线运输行为建模与分析

定制家具板件在质量检测流水线中包含大量运输环节,在加工阶段与质检流水线之间转移板件时,因传送板件的周转车数量少于流水线数量,流水线之间存在竞争使用周转车的现象,造成检验设备空转。本研究以某定制家具生产企业的质检流水线为例,借助Petri网设计了定制家具板件质检流水线模型,然后使用Tina软件仿真,验证了模型与实际系统的一致性。通过Petri网的可达性树分析和关联矩阵分析,研究了流水线各个单元之间的调度关系,结果表明:该质检流水线能够保持运行状态,运行过程中无须额外调度周转车。板件从暂存区运送至检验平台的过程中,运输周转车之间存在竞争与冲突,造成运输效率降低。流水线等待周转车的时间上限没有保证,可能出现长期等待周转车的情况。针对以上问题,通过优化Petri网给出了一种改进方案,降低了不同流水线间的竞争冲突。模拟实验结果显示,改进后的方案显著加快了运输速度,验证了改进方案的有效性。本研究借助Petri网形式化地分析了定制家具质检环节,准确地刻画了作为柔性系统的质检流水线的特征,对其分析和优化提供了思路。

某发动机总装线看板生产系统建模与仿真

针对某发动机车间总装线传统生产系统生产效率低下等问题,研究了该生产线在精益生产模式下看板系统的建模与仿真技术。建立了生产看板系统的Petri网模型,并转换为与其等价的Markov过程,得出绩效指标计算公式。利用工业物流仿真软件Witness进行仿真求解,得出该车间实施看板生产系统后设备利用率提高、在制品库存减少、系统生产率增加和订单平均等待时间减少的结论。进一步分析了安全系数和变异系数变化时对看板生产系统绩效指标的影响,从而掌握看板策略对不同环境的适应性。

装配生产线建模方法及资源优化研究

针对目前装配生产线普遍存在的生产效率低下、资源利用率不高的问题.本文以大型装配生产线为研究对象,对其进行资源优化配置.首先,构建有效的装配线Petri网模型,并配置保证Petri网正常运行的最少资源.其次,基于线性规划提出一种用于装配生产线优化的通用启发式算法,对装配生产线进行资源优化配置.在不超过预算的基础上,使生产线的生产效率最大化.最后,以某公司的汽车液力变矩器装配生产线为例,采用本文提出算法对该生产线进行资源优化配置,并通过仿真验证了算法的有效性.

多品种混合装配流水线规划的仿真方法

对多品种混合装配流水线的构成进行了分析,提出一种基于面向对象Petri网(OOPN)技术的布局规划仿真建模方法,并结合企业的实际应用需求开发了该系统的仿真软件.