[发明专利]基于面向对象层次时间Petri网的装配工艺模型建立方法

说明书

本发明提供一种基于面向对象层次时间Petri网的装配工艺模型建立方法，包括以下步骤：根据装配工艺不同的节点建立不同层次的面向对象子网；根据装配工艺信息建立对象模型并建立不同层次的辅助子网代替对应库所；根据装配工艺确定装配过程中信息传递方向，建立每个对象的输入和输出信息库所，在每个对象始末位置插入门变迁，用有向弧分别将输入和输出信息库所与门变迁连接起来以建立装配工艺子网间信息传递网；建立初始标识并把所有库所和时间变迁中的初始标识表示出来，得到装配工艺模型。根据本发明实施例的上述步骤，通过对装配信息不同层次描述使得装配信息和对象全面，模型通用性高，降低建模复杂度，利用遗传算法优化装配时间。

技术领域

本发明涉及仿真领域，特别涉及一种基于面向对象层次时间Petri网的装配工艺模型建立方法。

背景技术

装配是航天、航空、汽车、武器和工程机械等复杂产品设计过程中不可或缺的一个环节，装配结果直接影响产品的性能、质量、寿命等。在制造过程中，装配时间约占总生产时间的20％-50％，装配费用占制造总费用的20％-30％。装配工艺设计是复杂产品装配过程的一个重要组成部分，在开发基于三维模型的装配工艺设计软件时，需要研究三维装配工艺模型的建模方法。装配工艺模型是在计算机内部对装配工艺设计过程中产生的工艺数据描述、存储的数字化表达方法，是进行装配工艺规划、虚拟装配仿真和三维装配工艺文档生成等工作的基础。

在装配工艺建模方面，现有的装配工艺模型主要有面向对象模型、XML模型、数据库模型、本体语义模型、层次化模型、任务模型与Petri网模型。如有的是在任务模型的基础上，建立支持装配设计的面向对象的层次化单元装配模型，有的是基于装配任务的虚拟装配工艺模型，有的研究是基于装配任务的装配工艺信息模型，通过任务对象的交叉安装表达工序交叉和安装布置调整，以上研究没有系统、全面地描述装配工艺过程中产品、资源、作业时间等对象的所有数据以及数据间的衍变关系。此外，有研究提出基于IDEF1x的装配工艺信息模型，描述了装配工艺规划过程中的产品、工艺、资源信息，还有研究提出一种能全面描述和表达工艺信息的三维工艺模型，包括流、动态场景和快照表达模型，以上研究的装配工艺模型均对不同的装配任务中的装配信息进行了不同程度的定义与描述，但是，随着产品复杂度的增加，装配环节的装配工艺信息也不断增加，容易产生信息描述不清、状态爆炸等问题，为了能够系统全面的描述复杂产品装配工艺设计中的各种信息，一部分研究利用Petri网(以下简称PN)来进行复杂产品装配工艺的建模。

Petri网作为一种形式化的描述工具，提供了以图形和数学为基础的形式化建模方法，在复杂网络系统的建模和性能分析过程中有非常重要的作用。现有研究中提出一种将层次着色Petri网与图灵机模型结合的方法，可以建立增强现实装配环境系统模型；有的研究提出一种基于知识的层次对象时间Petri网，并用于建立虚拟装配环境的应用层模型，但该模型不适用于对装配工艺信息的描述和建模；目前，还有研究提出一种基于多域集成Petri网，建立工艺对象、工艺资源、资源集成、物流和信息五个PN子模型，建立装配系统MIMPN模型，以上研究利用Petri网理论进行装配工艺建模虽解决了装配工艺信息状态爆炸的问题，但都专门针对机加工艺、飞机制造、船舶制造等特定领域，得到的装配工艺模型不具有通用性，而且缺乏装配检验、装配时间等工艺信息，以及柔性件、人体等装配对象，这些装配信息和装配对象对装配工艺设计和虚拟装配仿真结果的可靠性有着重要影响。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种基于面向对象层次时间Petri网的装配工艺模型建立方法。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

根据本发明实施例的基于面向对象层次时间Petri网的装配工艺模型建立方法，包括以下步骤：

S1、分析装配工艺并根据装配工艺不同的主节点分别建立不同层次的工艺互相关联且功能互相独立的面向对象子网；

S2、根据装配工艺信息建立对象模型，并建立不同层次的装配工艺辅助子网代替对应的库所；