Petri网在维修工作分析中的应用研究

分析了当前维修工作分析方法中存在的问题,在论述了Petri网技术优点的基础上,提出采用层次化的时间-着色Petri网技术来建立维修工作描述模型.探讨了Petri网描述逻辑条件与时序关系的方法,并给出了维修工作建模的程序.通过一个实例研究说明了Petri网技术在确定保障资源工作中的应用.      

虚拟维修技术研究与应用

针对虚拟维修在建模与仿真等核心环节的研究中存有很大局限的问题,提出了虚拟维修方法体系,探讨虚拟维修理论与方法,在此基础上开展虚拟维修模型与仿真控制方法的深入研究.提出虚拟维修模型即维修任务网(MTN,Maintenance Task Net),MTN基于Petri网可描述维修过程,可表达维修过程中资源、活动和约束.提出MTN驱动虚拟仿真的触发规则及建立控制虚拟维修仿真机制.通过飞机典型设备维修案例对提出的虚拟维修模型和控制机制进行了实例验证,应用结果验证了建模与仿真方法的有效性,为支持维修性工程应用提供了可行的技术途径.      

虚拟维修仿真建模与控制实现

现有的建模技术在描述维修过程及其相关信息资源等方面存在很大不足,同时缺乏将抽象的维修任务描述与底层维修活动仿真相结合的研究,针对此问题提出并建立了维修任务仿真管理模型 MTN(Maintenance Task Net).构建MTN模型框架并建立基本功能模块,同时阐述了MTN建模的3个要素:状态、活动和条件.基于状态描述各种维修资源,基于活动定义维修动作行为,基于条件建立资源与活动间约束关系.进一步阐述MTN驱动虚拟场景进行维修仿真,同时控制管理整个维修仿真过程.最后给出了应用实例,该模型对实际工程中维修工作分析评价的开展具有一定的实用价值.      

基于Petri网的UML状态迁移策略

分析了统一建模语言(UML,Unified Modeling Language)状态图相关语义,阐述了Petri网基本特征和它所具有的建模事件并发、同步、冲突能力.为得到UML状态图无二义性的、可执行的和可验证的模型,在着色Petri网和层次化Petri网研究成果基础上,研究提出层次着色Petri网(HCPN,Hierarchical Colored Petri Net).HCPN中不同层的着色网CPN通过库所子网或变迁子网相关联.通过实例说明如何借助这些关联从HCPN中的CPN合并得到标注Petri网.标注Petri网可用于指导基于事件驱动的仿真过程,而标注Petri网转换得到的基本Petri网可用来进行特性分析,从而对所描述的UML状态图模型给出合理的评价,有利于建模系统的改进.      

基于构型项的飞机研制建模技术

飞机制造业的业务过程是一个复杂的、动态的、数据量大的系统工程.如何建立简单完整的产品研制模型一直是业务过程优化(BPI,Business Process Improvement)中的难题.通过借鉴波音公司关于飞机构型管理和产品结构模块化的相关思想,强调构型管理技术在飞机研制的全生命周期过程中的重要性,明确构型项(CI,Configuration Item)准确的数学定义.依据构型管理简化产品的信息模型和Petri 网(PN,Petri Net)描述、优化产品过程模型的特点,将Petri 网理论与构型项结合起来保证全生命周期过程中飞机研制模型的一致性和完整性.提出CI-PN模型来描述整个飞机研制的信息和过程模型,并给出对翼盒研制过程模型描述、分析和优化的实例.      

一种基于面向对象Petri网的并发程序建模方法

介绍了一种基于面向对象Petri网的并发系统建模方法. 该方法把面向对象技术与Petri网理论相结合, 构成一种面向对象Petri网,可以解决用Petri网建立并发程序模型所遇到的状态爆炸问题,又使得建模系统具有可重用性且易于维护, 是一种具有数学和图形方式相结合的形式化描述.     

部分可观Petri网故障的量子贝叶斯诊断

针对故障本身构建量子贝叶斯Petri网模型算法,并利用该子网模型进行Petri网系统故障分析。对于部分可观Petri网模型中的不可观故障,根据可达标识图分析变迁点火路径不能判断系统状态,建立量子贝叶斯子网模型,通过不确定路径引起的量子干涉重新标定变迁的条件概率表得到量子概率振幅表。根据故障变迁的前置集合并结合量子贝叶斯推理计算变迁触发的先验概率,由后置集合中的可观变迁修正后验概率,由最大后验概率估计系统所处状态,当故障变迁不唯一时,选取最大概率的故障作为故障源。以实际故障系统建立部分可观Petri网模型,结合可观标签概率序列信息和量子贝叶斯概率估计,对系统不可观部分进行故障诊断验证算法的有效性。      

基于Petri网的UML状态图的形式化模型

提出一种可以准确描述UML状态图动态特征的形式化模型SC_Net.首先给出了UML状态图的形式化语法定义,其中用状态集合、转移集合、事件集合、条件集合、活动集合、对象集合和变量集合,定义了一系列辅助函数描述UML状态图特征,用确定目标状态和受限源状态表示层次关系,用开放事件和封闭事件表示对象之间的消息.基于C_Net定义了描述UML状态图动态语义的Petri网模型SC_Net,既能描述状态图中的控制部分,又能描述状态图中的数据处理部分,并给出了从UML状态图到SC_Net的转换步骤,便于实现自动转换过程.最后以柔性制造系统的一个实例说明SC_Net能用于分析UML状态图的性质.      

IEEE-1394b总线等时传输性能分析

IEEE-1394b是一种高速数据总线,已成功应用于航空电子中.其等时传输保证数据传输具有确定的延时,广泛应用于多媒体数据的传输.为解决等时传输中的性能评价问题,基于确定与随机Petri网(DSPN,Determ inistic and Stochastic Petri Net),建立了IEEE-1394b总线等时传输的模型.模型考虑了对等时传输性能影响较大的带宽预留和仲裁机制的影响,精确描述了总线行为.通过对模型的仿真分析,得到了等时传输的吞吐量和平均等待时间等性能指标与节点数量、数据包大小以及数据包到达速率的关系,并得到了IEEE-1394b等时传输总线吞吐量的极限.     

Ada层次化并发软件模型的研究

基于对象Petri网,提出了层次化并发软件模型,这种模型在结构上参考了统一建模语言UML的描述机制,并用一种扩展Petri网ECPN分层描述对象的内部状态,以及对象间的相互作用,易于仿真与程序生成.模型的实际应用将有利于保证并发软件,特别是Ada95并发软件的质量,提高开发效率.     

基于相互测距信息的机群组网协同定位技术

在网络中心战条件下,针对无GPS(Global Positioning System)时如何提高机群的导航定位精度问题,构建了以机载数据链和惯导系统为核心的协同定位系统,设计了协同定位系统的测距方案,分析了协同定位过程中的时间同步问题,提出了一种基于机间相互测距信息的机群组网协同定位方法.该方法利用几何图形平移旋转来估计机群各飞机的惯导系统定位误差.仿真表明:该方法可以用于长时间估计惯导位置误差,有效延缓惯导位置误差的发散速度,当5架飞机协同定位时,机群惯导位置精度将提高2倍左右.     

基本作战单元修复性维修过程建模仿真

为分析评价基本作战单元修复性维修保障方案,准确计算故障修复时间,根据 系统工程建模思想,建立了基本作战单元站点间、站点内修复性维 修过程仿真模型,对其修复性维修活动进行了详细描述,提出了累积维修比、维修模式比和 拆卸率因子参数,为基本作战单元修复性维修过程的定量分析提供了度量方法,并根据 Monte Carlo仿真原理给出仿真算法,为型号工作人员进行保障性设计分析提供了理论方法和技 术手段,最后以某型飞机组成的基本作战单元为例,对其修复性维修保障方案进行仿真试验 验证,分析了修复性维修过程的改进对保障资源和维修时间的影响.      

基于合同网的对地观测资源动态协同规划方法

卫星、无人机等对地观测资源已经成为执行灾害救援、灾损评估等多样化监测任务的主要观测手段,而大规模任务的随机调整和动态执行环境是快速制定对地观测方案的核心难点。针对此问题,提出一种面向不确定环境的对地观测资源动态协同规划方法,以动态高效地制定异构观测资源的协同观测方案。首先,结合合同网协议提出一种自下而上的分布式动态协同框架,以整合空天地异构观测资源构建分布式、动态、松耦合的协同观测网络。然后,根据该协同框架提出多轮组合分配方法及优化算法以快速动态地分配大规模监测任务。最后,通过仿真实验证明,在任务持续并发的动态不确定环境中,基于合同网的动态协同规划方法在提升了约25%任务完成率的同时,降低了约20%的运行时间,实现了任务完成率与方法运行时间的平衡。      

多空间机器人协同工作空间的数值求解方法

针对未来在轨服务过程中，可能遇到单个空间机器人难以独立胜任的应用场景，需要多个空间机器人协同操作，但目前针对多空间机器人协同工作空间的研究很少。考虑到解析法计算工作空间难度很大，提出了一种基于蒙特卡洛法的一般协同工作空间数值求解方法。再进一步针对空间机器人协同的特殊性，提出了广义协同工作空间的概念，并给出了数值求解方法。仿真结果表明，基座姿态约束会引起协同工作空间的缩小，同时广义协同工作空间的范围明显大于一般协同工作空间。所得结论可以为空间机器人任务设计与规划提供参考。     

充气薄膜桁架的协同折叠设计及展开过程仿真

充气薄膜桁架结构可应用于大型空间充气薄膜航天器的展开部件和支撑结构。研究了充气薄膜桁架结构的协同折叠设计方案,首先推导了蒙皮结构的折叠状态几何公式,然后设计充气桁架的折叠方案,以几何适应于蒙皮结构折叠状态。建立了协同折叠设计方法,并得到了参数化模型。方案实现了横向和纵向同时折叠,横向折叠率为267,纵向折叠率为882。基于改进的弹簧 质点系统,完成了充气薄膜桁架结构的充气展开动力学仿真,得到了展开动力学行为和参数。仿真结果表明展开过程平稳可靠,未发生各构件间的物理干涉,从而评估了协同折叠设计方案的合理性,为此类结构的工程应用提供了技术支撑。     

平均维修保障等待时间的计算方法

阐述了装备保障系统维修保障等待时间的概念内涵,分析了研制阶段保障方案的设计过程中维修保障等待时间的影响因素,以研制阶段保障分析的结果为输入,运用概率论和矩阵论给出了平均维修保障等待时间的计算方法,为研制阶段保障系统及时性的分析和评价提供依据.给出一个算例,验证了计算方法的可行性与合理性.     

多用户协作式界面

多用户特征是交互桌面的核心特征.多用户围绕交互桌面进行面对面协作过程中体现出一些新的协作方式,这种体现新型协作方式的界面是一种新型界面设计范型,即“协作式界面”.分析了协作式界面的并发操作等6个特征和5种新型协作方式.在设计方面,提出了协作式界面的设计范型,并采用层次状态机对典型协作方式进行了形式化描述与设计.在实现方面,构建了一套体现上述协作特征和协作方式的控件库,基于该控件库实现了2个示例性应用.最后开展了用户实验,并利用李克特量表对实验进行了统计,结果表明,基于交互桌面的协作式界面设计在决策质量、协同标绘效率、协作可视化能力方面都提高了60%以上,效果显著.      

考虑等待时间约束的不完美生产系统的产出优化

针对某些生产系统存在等待时间约束及设备劣化引起产品质量损失这2个问题,构建了系统的缓冲区控制和预防性维护的联合优化模型。首先,利用伽马过程对下游瓶颈工作站的劣化过程进行建模,并考虑由于其状态劣化引起的产品质量损失;其次,在此基础上,将工件的到达、中间缓冲区及下游工作站的加工过程视为一排队系统,引入M/G/1/K排队模型分别求解了在制品(WIP)被阻塞和超出等待时间约束的概率;最后,以最大化系统的"有效产出"为目标,对系统的预防性维护和缓冲区控制作了联合优化。数值实例表明:本文所提模型是切实、有效的,对带等待时间约束的生产系统的缓冲区控制、预防性维护以及产出提高具有一定的指导意义。     

基于Web协同的复杂机械产品工艺数字化定义

工艺数字化定义是工艺管理和产品定义的主要任务之一.为规范工艺数字化内容和方法,在计算机辅助工艺工程研究基础上,确立了工艺数字化定义的范围、详细内容及其定义方法.针对工程应用状况,提出了基于Web的协同工作模式,完善了广义工程数据集概念,结合国内航空企业厂所分家现状论述了基于此概念的并行协同工作过程.工艺数字化定义是数字化设计向数字化制造转化的前提和依据,是企业数字化工程中降低成本、消除浪费、提高企业竞争力的有效手段.此研究内容将推动传统企业制造模式向数字化制造模式的转变.     

装备保障活动分析方法

借助于使用与维修工作任务分析(O&MTA,Operation and Maintenance Tasks Analysis)的结果,在描述保障系统运行机理的过程模型基础上,提出了装备保障活动分析方法.从使用保障和维修保障两个方面抽象出保障活动的频数和执行时间这两个基本属性,并给出了计算方法.通过建立装备群使用任务要求与保障活动频率之间的解析关系,结合保障活动时间属性,依据保障活动之间的层次关系,进行分析汇总计算,最终得到装备保障系统的保障时间参数和保障资源使用时间参数,进而可以对保障系统进行评价,对保障资源的数量进行预测,可以为装备研制部门进行装备群保障系统设计、分析及构建保障方案提供理论指导和方法支持.