基于扩展Petri网模型的航空复合材料可重入制造过程调度方法

航空复合材料是现代航空器中广泛使用的重要材料，其制造过程的复杂性和特殊性使得生产计划与调度工作十分困难。特别地，复合材料生产中的“手工铺层与热压罐固化”湿法成型是一种典型的可重入制造过程，此类过程具有时间约束和能力约束，与传统的JobShop或FlowShop生产方式不同，现有的可重入制造系统调度方法往往难以解决航空复合材料生产调度中遇到的问题。为了解决这一难题，叶文华和施晶晶提出了一种基于扩展Petri网模型的调度方法，以实现航空复合材料可重入制造过程的有效调度。 扩展Petri网模型是一种用于描述和分析复杂系统动态行为的数学建模工具，其基本单位是库所（表示系统中某种资源或状态）和变迁（表示系统中发生的事件或动作）。通过在传统Petri网的基础上进行扩展，如加入时间属性、颜色标识等，扩展Petri网能够更好地表达系统中的复杂约束和变化，适合于描述具有复杂生产调度需求的制造过程。 在航空复合材料生产调度的具体应用中，首先需要构建一个扩展的赋时着色Petri网模型，该模型能够详细地反映出湿法成型生产过程中的各个环节及其内在逻辑关系。随后，研究者将总完工时间最小化设为调度优化目标，这符合制造过程中追求高效率、缩短生产周期的基本要求。 为了达到总完工时间最小化的目标，叶文华和施晶晶提出了一种综合调度方法，该方法结合了A*算法和遗传算法。A*算法是人工智能领域中一种效率较高的路径搜索算法，能够根据启发式信息快速找到最优解；遗传算法是一种模拟生物进化过程的全局搜索算法，适合于解决复杂优化问题。两种算法的结合，一方面可以通过A*算法迅速收敛于最优路径，另一方面利用遗传算法在全局范围内进行搜索，兼顾了搜索的广度和深度，提高了调度方案的优化质量。 在提出综合调度方法后，研究者还给出了具体的算法实现步骤，并通过实例验证了该方法的有效性。实例的验证结果表明，提出的调度方法能够有效优化生产计划，提高设备利用率，缩短生产周期，满足航空工业的发展需求。 关键词中的“航空复合材料”指出了研究对象的行业特定性，“可重入制造”描述了生产过程的类型，“约束”和“调度”突出了研究问题的核心，“Petri网”表明了研究中所采用的主要分析工具。这些关键词反映了文章研究的主要内容和方法。 本文还提到了一些相关工作，如Yin-Hsuan Lee和吕文彦等人运用Petri网建立半导体可重入制造过程动态模型，以及王犇等人的启发式方法，这些都为本研究提供了理论与技术参考。同时，本文的研究成果得到了“高等学校博士学科点专项科研基金”的支持，这是中国高校针对博士学科点研究项目提供的专项资助。 作者简介中提到叶文华教授及其研究方向，如现代集成制造、柔性制造自动化等，这些背景信息为我们理解文章的研究内容和深度提供了支持。文章的中图分类号为TP391，这是计算机科学和相关领域中一个重要的分类号，涵盖了计算机网络、人工智能、制造自动化等诸多方面，与本文研究主题紧密相关。 基于扩展Petri网模型的航空复合材料可重入制造过程调度方法是一个集成数学建模、人工智能算法和先进制造技术的跨学科研究课题。该研究成果不仅对航空复合材料的生产调度具有重要的应用价值，也为其他复杂制造过程的优化调度提供了新的研究思路和方法。