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基于虚拟现实技术的新生产线规划方法应用研究

作　者: 刘荣先
导　师: 孙小明；王昭盛
学　校: 上海交通大学
专　业: 工业工程
关键词: 虚拟制造虚拟现实技术仿真虚拟设计
分类号: TP391.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

虚拟现实技术是二十世纪末才兴起的一门崭新的综合性信息技术,是由计算机硬件、软件以及各种传感器构成的三维信息的人工环境--虚拟环境。用户投入这种环境中,就可与之交互作用、相互影响。它融合了数字图像处理、计算机图形学、多媒体技术、传感器技术等多个信息技术分支,从而也大大推进了计算机技术的发展。目前,虚拟现实技术已在建筑、教育培训、医疗、军事模拟、科学和金融可视化等方面获得了应用,渐已成为21世纪广泛应用的一种新技术。作为制造系统设计的重要组成部分,生产线的设计与生产线设备的利用率、产品的生产时间和生产线的效率等密切相关。传统的生产线的设计过多地依靠经验和手工演算,缺少科学性。本文基于贯穿虚拟制造的关键技术-虚拟现实技术,在阐述了虚拟现实技术方法之后,首先进行了仿真建模体系设计。在收集数据的基础上,进行了统计特征的分析,建立了模型框架,给出了生产线系统的仿真分析架构,列出了在此架构的指导下的主要设计内容。最后,利用仿真软件FLEXSIM结合实例作了分析。本文通过一个新生产线在虚拟现实技术基础上如何快速仿真建模,以达到预期计划目标来重点阐述在加工制造业中虚拟现实技术的重要性及其广阔的应用空间。本文的重点在于对生产线规划设计进行分析研究。同时结合富士康公司现有仿真软件,举例加以说明如何将虚拟现实技术应用于新生产线的规划设计,从而进一步改善生产线规划设计,提升生产力的主要目的。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-9
第一章绪论  9-12
  1.1 研究背景与意义  9-10
  1.2 研究目标  10
  1.3 研究内容  10-11
  1.4 论文架构  11-12
第二章虚拟现实技术简介与研究现状  12-23
  2.1 虚拟现实技术简介  12-19
    2.1.1 虚拟现实的重要特征  13-14
    2.1.2 虚拟现实技术的实现  14-15
      2.1.2.1 虚拟现实的硬软件基础  14-15
      2.1.2.2 虚拟环境的系统简介  15
      2.1.2.3 虚拟现实系统的组成模块  15
    2.1.3 虚拟环境的实现方法  15-16
      2.1.3.1 基于图像的方法  16
      2.1.3.2 基于模型的方法  16
    2.1.4 仿真技术理论简介  16-19
  2.2 虚拟现实技术国内外研究现状  19-21
    2.2.1 国外虚拟现实技术的研究现状  19-20
    2.2.2 我国虚拟现实技术的研究现状  20-21
  2.3 虚拟现实技术的应用领域  21-23
第三章虚拟现实技术仿真建模  23-38
  3.1 建模的思想  23-31
    3.1.1 基于模块化的生产线规划研究简述  23-27
      3.1.1.1 可重构单元  23-24
      3.1.1.2 可重构单元的设备  24
      3.1.1.3 基于多目标规划的单元构建  24-25
      3.1.1.4 基于可重构单元的生产线结构  25
      3.1.1.5 基于多agent 的控制系统  25-26
      3.1.1.6 生产系统设备布局问题研究  26-27
    3.1.2 工厂合理化布局理论研究简述  27-31
      3.1.2.1 生产线设备布置的基本形式  28-29
      3.1.2.2 设备布局问题系统设计研究概述  29-30
      3.1.2.3 设备布局优化模型设计目标  30-31
      3.1.2.4 对建模的基本要求  31
  3.2 仿真建模体系结构设计  31-33
    3.2.1 支撑层理论设计  32
    3.2.2 管理层设计  32-33
    3.2.3 事务层设计  33
    3.2.4 仿真层设计  33
    3.2.5 决策层设计  33
  3.3 虚拟生产线模型设计流程  33-38
    3.3.1 问题的本质阐述，收集相关数据  33-34
    3.3.2 数据统计特征的确定  34
    3.3.3 建立模型框架  34
    3.3.4 模型逻辑关系的处理  34
    3.3.5 试运行、确认与验证（VV& A）  34-35
    3.3.6 正式运行、输出数据的分析  35-36
    3.3.7 生产线能力的评估与优化  36-38
第四章虚拟现实技术在生产线设计及设备布局上的应用  38-61
  4.1 引言  38-39
  4.2 生产线虚拟设计实例  39-61
    4.2.1 研究对象  41
    4.2.2 约束条件和基本假设  41-42
    4.2.3 数据收集  42-43
    4.2.4 建模变量设置  43-44
    4.2.5 仿真元素定义  44-45
    4.2.6 Flexsim 建模示例及仿真运行  45-50
    4.2.7 模型运行结果及分析  50-54
    4.2.8 改善分析  54-59
    4.2.9 改善前后的模型运行结果比较分析  59-61
第五章结论与展望  61-63
  5.1 结论  61-62
  5.2 展望  62-63
参考文献  63-65
致谢  65-66
攻读学位期间发表论文的情况  66

基于虚拟现实技术的新生产线规划方法应用研究

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