專利名稱：一種飛機裝配過程可視化建模方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種復雜產(chǎn)品裝配過程的可視化建模方法，特別適用于飛機裝配過程的建模，屬制造系統(tǒng)建模技術(shù)領域。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代飛機基本采用按客戶訂單定制生產(chǎn)的 制造模式，生產(chǎn)批量小，品種多，飛機生產(chǎn)過程基本采用按飛機架次進行管理。飛機裝配過程具有裝配工序復雜、裝配內(nèi)容多、裝配空間層次多(裝配線-站位-工位-工序)、手工裝配作業(yè)為主、工作面窄小、裝配作業(yè)時間不確定性強、裝配順序控制嚴格等特點，其生產(chǎn)效率與成本直接取決于飛機裝配線的性能。因此，為了提高飛機裝配線的性能，在進行飛機裝配線規(guī)劃與設計時對飛機裝配過程進行建模、仿真分析與優(yōu)化是十分重要的。目前，制造系統(tǒng)裝配過程建模的方法已有不少，主要有二大類以達索QUEST、西門子eM-Plant為代表仿真系統(tǒng)人機交互建模方法和以Petri網(wǎng)為代表的理論方法。仿真系統(tǒng)人機交互建模方法比較實用，但存在對象之間的邏輯關(guān)系和時序關(guān)系不嚴格檢查，建模效率低，工作量大等問題?；赑etri網(wǎng)的建模方法包括基本Petri網(wǎng)和各種擴展Petri網(wǎng)(包括著色Petri網(wǎng)、隨機Petri網(wǎng)、面向?qū)ο驪etri網(wǎng)、分層Petri網(wǎng)、分層面向?qū)ο驪etri網(wǎng)、面向?qū)ο蟮碾S機Petri網(wǎng)等)，這種方法具有比較嚴格的數(shù)學基礎和較強的離散事件動態(tài)系統(tǒng)描述能力，在性能評估方面具有比較顯著的優(yōu)點，但在描述飛機裝配過程這樣復雜的系統(tǒng)時存在以下問題結(jié)構(gòu)過于繁瑣，不能同時描述空間分層、面向?qū)ο蟆⒀b配時間隨機性等特點，也沒有可視化方法與系統(tǒng)。因此，有必要開發(fā)一種能支持飛機復雜裝配過程可視化建模的方法與系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有制造系統(tǒng)建模方法不滿足飛機裝配過程建模的分層次、面向?qū)ο?、裝配時間隨機性分層次、可視化等要求，本發(fā)明專利提出了一種面向?qū)ο蠓謱哟坞S機petri網(wǎng)可視化建模方法及系統(tǒng)。這種方法與系統(tǒng)具有建模方便、可視化，可滿足飛機復雜裝配過程建模的各項要求。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是綜合應用面向?qū)ο蠹夹g(shù)、分層次petri網(wǎng)和隨機petri網(wǎng)技術(shù)，建立一套面向?qū)ο蟮姆謱哟坞S機petri網(wǎng)建模方法，形成可視化建模系統(tǒng)。該方法包括了庫所對象、變遷對象、有向弧對象、分層次對象等四類可視化對象和一套可視化建模流程。其中的模型對象由其他四類對象組成；庫所對象表示飛機裝配過程的人員與設備等資源，變遷對象表示飛機裝配過程的各種裝配或搬運活動，有向弧對象表示飛機裝配過程的各種裝配或搬運活動的前后關(guān)系，分層次對象表示了模型對象之間的層次關(guān)系。庫所對象和分層次對象可與一個或多個有向弧對象相連接，變遷對象也可與一個或多個有向弧對象相連接，庫所對象和分層次對象必須通過有向弧對象實現(xiàn)與變遷對象的連接。對庫所對象、變遷對象、有向弧對象、分層次對象這四類可視化對象可以進行編輯、移動、復制、刪除等操作。同時，每個模型按計算機文件進行保存，多個模型文件可以文件樹結(jié)構(gòu)形式顯示，并可調(diào)整。其可視化建模流程為定義模型對象和分層次對象；定義庫所對象、變遷對象和有向弧對象并分別進行可視化；建立庫所對象與變遷對象、分層次對象與變遷的自動連接；定義對象的存儲與撤銷；建立模型對象的關(guān)聯(lián)關(guān)系；上下層模型關(guān)系的可視化定義與保存。建模的具體步驟如下步驟一定義四類對象并可視化定義庫所對象給定顯示位置坐標和 圖形大小，生成庫所對象圖形，輸入給定對象名稱、信息輸入口(頂)、信息輸出口(OM)。定義變遷對象給定顯示位置坐標和圖形大小，生成變遷對象圖形，輸入對象名稱、裝配時間、裝配時間分布函數(shù)。定義有向弧對象給定要連接的前序?qū)ο竺Q與位置坐標、后序?qū)ο竺Q和位置坐標，生成有向弧對象圖形。定義分層次對象給定顯示位置坐標和圖形大小，生成分層次對象圖形，輸入對象名稱、輸入變遷、輸出變遷、子層輸入接口、子層輸出接口。定義對象移動操作功能選擇要移動的對象；響應移動消息函數(shù)；傳遞移動對象，把對象坐標(X, y)修改為(x+offset. x, y+offset, y)，offset, x 和 offset, y 分別為移動距離的x、y坐標分量；刷新模型視圖區(qū)，窗口重繪。定義對象復制操作功能建立一個數(shù)組對象，把當前所選擇對象的數(shù)據(jù)加入到新建數(shù)組對象中。定義對象粘貼操作功能把對象復制操作中新建數(shù)組對象添加到視圖區(qū)的數(shù)組對象中，窗口重繪，在給定位置生成新的對象。定義對象剪切操作功能建立一個數(shù)組對象，把當前所選擇對象的數(shù)據(jù)加入到新建數(shù)組對象中，把當前所選擇的對象從視圖區(qū)中的數(shù)組對象中刪除，窗口重繪。定義對象刪除操作功能把當前選擇的對象從視圖區(qū)中的數(shù)組對象中刪除，窗口重繪。步驟二 庫所對象與變遷對象、分層次對象與變遷對象的自動連接選擇要連接的對象，如選擇的對象數(shù)不等于2，則結(jié)束，否則以所選擇的第一個對象右側(cè)中點坐標為有向弧對象的起點坐標，以第二個對象左側(cè)中點坐標為有向弧對象的終點坐標，生成一個表示有向弧對象的箭線，窗口重繪，結(jié)束。步驟三定義對象的保存和撤銷定義對象的保存新建一個類，用這個類把要保存的對象封裝起來，包括其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和和對各種數(shù)據(jù)的操作；在建模時生成類的對象，利用數(shù)組對象把生成的對象保存起來；按當前數(shù)組對象數(shù)據(jù)刷新視圖區(qū)，進行窗口重繪。定義對象的撤銷在建模生成類對象時，把當前數(shù)組對象壓入棧中；撤銷時，棧頂?shù)臄?shù)組對象出棧；把當前棧頂?shù)臄?shù)組對象賦予當前數(shù)組對象；按當前數(shù)組對象數(shù)據(jù)刷新視圖區(qū)，進行窗口重繪。步驟四建立模型對象的關(guān)聯(lián)關(guān)系組成模型的各個對象間的關(guān)聯(lián)通過建立關(guān)聯(lián)矩陣來實現(xiàn)的。關(guān)聯(lián)矩陣是根據(jù)連接庫所對象(或分層次對象)和變遷對象的有向弧對象來自動生成的。關(guān)聯(lián)矩陣R= {rij}nXm,其中n是變遷對象數(shù)，m是庫所對象與分層次對象總數(shù),元素rij的取值規(guī)則是當有向弧對象從變遷對象i指向庫所對象或分層次對象j時，rij = I ;當從庫所對象或分層次對象j指向變遷對象i時，rij = -I ;當變遷對象i與庫所對象或分層次對象j沒有關(guān)系時，ri j = O。關(guān)聯(lián)矩陣R的生成過程如下歷遍變遷對象，并給每個變遷對象編號i，得到關(guān)聯(lián)矩陣行數(shù)n ;歷遍庫所對象與分層次對象，并給每個庫所對象或分層次對象編號j，得到關(guān)聯(lián)矩陣列數(shù)m ;生成nXm的關(guān)聯(lián)矩陣R，并使rij = 0 ;歷遍有 向弧對象，根據(jù)其前集和后集的對象類別與編號，修改相應關(guān)聯(lián)矩陣元素rij的值。步驟五上下層模型關(guān)系可視化定義與保存給每個(層)模型一個文件名和保存路徑，以一個計算機文件形式進行存儲。為了實現(xiàn)上下層模型關(guān)系的可視化，同時要定義每個模型文件的上層模型文件；對于頂層模型文件，其上層模型文件用其自身文件名表示。這樣通過層層遞歸，可形成一模型文件樹，直觀地顯示各層模型文件的關(guān)系。本發(fā)明的有益效果是對飛機等復雜產(chǎn)品的復雜裝配過程建模時，可方便地采取人機交互方式、自上向下、分層次進行圖形化建模，不僅方便、直觀、快速、準確，而且解決了以往制造系統(tǒng)建模方法難以同時表示的復雜對象、分層次、作業(yè)時間隨機性、生產(chǎn)線連續(xù)移動與間歇移動等問題，滿足了現(xiàn)代飛機復雜裝配過程建模要求。


圖I是一個基本模型組成部分及圖形表示。圖2是可視化建模流程。圖中標記名稱I庫所對象2有向弧對象3變遷對象4分層次對象
具體實施例方式如圖I所示，一個模型由庫所對象I、變遷對象3、有向弧對象2和分層次對象4四類可視化對象組成，可以使用VC、VB等編程語言，按照圖2的建模步驟進行實施。步驟SlOl :定義庫所、變遷、分層次、有向弧四類對象并進行可視化。具體是定義庫所對象、變遷對象、有向弧對象和分層次對象的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，分別生成庫所對象的表示圖形、變遷對象的表示圖形、有向弧對象的表示圖形和分層次對象的表示圖形，實現(xiàn)四類對象的可視化；再定義四類對象的移動、復制、粘貼、剪切、刪除操作的功能。步驟S102 :建立庫所對象與變遷對象的自動連接，建立分層次對象與變遷對象的自動連接；步驟S103 :定義對象的保存和撤銷功能；步驟S104 :建立|旲型對象的關(guān)聯(lián)關(guān)系。具體是建立庫所對象和變遷對象的關(guān)聯(lián)關(guān)系，建立分層次對象和變遷對象的關(guān)聯(lián)關(guān)系，按照取值規(guī)則確定關(guān)聯(lián)矩陣元素值，生成關(guān)聯(lián)矩陣；步驟S105 :上下層模型關(guān)系的可視化定義與保存。具體是定義上下層模型關(guān)系，通過遞歸，形成模型文件樹，實現(xiàn)上下層模型關(guān)系的 可視化，最后定義模型文件保存功能，實現(xiàn)模型保存。
權(quán)利要求
1.一種飛機裝配過程可視化建模方法，其特征在于定義了庫所對象、變遷對象、有向弧對象、分層次對象四類可視化對象和一套可視化建模流程。
2.根據(jù)權(quán)利要求I中的飛機裝配過程可視化建模方法，其特征在于所述的庫所對象包括對象名稱、信息輸入口(頂)、信息輸出口(OM)庫所對象顯示圖形、圖形尺寸、顯示位置坐標等數(shù)據(jù)； 所述變遷對象包括對象名稱、裝配時間、裝配時間分布函數(shù)變遷、對象顯示圖形、圖形尺寸、顯示位置坐標等數(shù)據(jù)； 所述有向弧對象包括前序?qū)ο竺Q和位置坐標、后序?qū)ο竺Q和位置坐標、有向弧對象顯示圖形數(shù)據(jù)； 所述分層次對象包括對象名稱、輸入變遷名稱、輸出變遷名稱、子層輸入接口、子層輸出接口、分層次對象顯示圖形、顯示位置坐標和圖形大小。
3.根據(jù)權(quán)利要求I中的飛機裝配過程可視化建模方法，其特征在于，所述可視化建模流程包括 定義庫所對象、變遷對象、有向弧對象和分層次對象，并分別進行可視化； 建立庫所對象與變遷對象、分層次對象與變遷的自動連接； 定義對象的存儲與撤銷； 建立模型對象的關(guān)聯(lián)關(guān)系； 上下層模型關(guān)系的可視化定義與保存。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于飛機裝配過程可視化建模方法，包括庫所對象、變遷對象、有向弧對象、分層次對象等四類可視化對象定義和一套可視化建模流程，包括如下步驟定義庫所對象、變遷對象、有向弧對象和分層次對象，并分別進行可視化；建立庫所對象與變遷對象、分層次對象與變遷的自動連接；定義對象的存儲與撤銷；建立模型對象的關(guān)聯(lián)關(guān)系；上下層模型關(guān)系的可視化定義與保存。
文檔編號G06F17/50GK102789520SQ20121021395
公開日2012年11月21日 申請日期2012年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月26日
發(fā)明者余路, 劉霞, 盧鵠, 葉文華, 龐微, 魏碧勝 申請人:上海飛機制造有限公司, 南京航空航天大學