基于广义随机Petri网的可重组制造单元建模与分析方法

为揭示可重组制造单元的重组过程并计算重组方式对系统性能的影响，根据可重组制造单元的特征，提出了基于广义随机Petri网的模块化建模及分析方法。该方法将制造单元的不同资源及重组生产过程对应于相应的广义随机Petri网基本模块，并通过过渡变迁合成广义随机Petri网模型。在此基础上，采用马尔可夫理论及相关数学方法，分析可重组制造系统的性能指标，并通过实际应用，验证了该建模与分析方法的有效性。     

一类考虑返修和产品多态性的多级串联制造系统建模与性能分析

针对一类考虑返修和产品多态性的多级串联制造系统性能分析问题,在考虑系统设备故障基础上,重点研究产品的返修和报废以及产品的多态性导致工位正常运行时加工状态差异对系统性能的影响,提出一种基于扩展Petri网(Extended-stochastic Petri nets,ESPN)的系统模块化建模方法,解决传统利用Markov模型和排队网络模型建模难以清晰描述系统内部产品流转换导致复杂状态变化的问题。将ESPN模型同构于嵌入Markov链得到工位状态空间,推导产品多态性导致的工位不同加工状态相对激发概率分布。以双工位单缓冲区的两级串联制造系统单元模型性能分析为基础,考虑缓冲区两边系统对单元模型的影响,基于重叠分解法对系统模型进行迭代求解,分析系统各项性能指标。某企业汽车动力总成装配线的实例验证了该建模与分析方法的有效性。     

基于UML-OPN的可重组制造系统建模分析方法

为建立涵盖两种重组方式的系统模型,避免现有方法中模型相互转化造成的信息丢失以及动态特性的不完整,在分析了可重组制造系统重组实现方式的基础上,提出了基于统一建模语言与面向对象Petri网的建模与性能分析方法。采用模块化方法对制造资源进行划分,利用统一建模语言建立系统逻辑模型,利用面向对象Pe-tri网建立系统物理模型,分析了各自活动机理,给出了模型关联映射的触发规则。为实现模型的性能分析,对面向对象Petri网引入时间参数,提出基于随机过程理论的性能分析方法。通过实例验证了建模与分析方法的有效性。     

可重构制造系统多态可靠性建模与分析

针对利用传统方法建立多状态系统可靠性模型引起的组合爆炸问题,提出一种基于随机过程方法和改进的通用产生函数法(Universal generating function,UGF)的含中间缓冲区的可重构制造系统(Reconfigurable manufacturing system,RMS)多态可靠性建模方法。利用随机过程方法建立存在非相邻状态转移的可重构机床(Reconfigurable machine tool,RMT)的马尔科夫模型,求解机床各理论稳态概率;定义中间缓冲区状态,并通过分析中间缓冲区对机床可用度的影响,得到中间缓冲区可用度和机床各状态的实际稳态概率;结合RMS和RMT性能多态性的特点,对UGF进行改进。在此基础上,表示设备层和系统层的发生函数,建立多零件族可修RMS的多态可靠性模型,并对系统的各项性能指标进行分析。以双零件族四工序非串行缸盖机加工系统为例,验证该模型与分析方法的有效性。     

可重构制造系统理论研究

在已有定义基础上给出了可重构制造系统(RMS)的定义,分析了RMS与刚性制造系统(DMS)、柔性制造系统(FMS)的区别。建立了RMS的结构和组成、类别及理论体系,将RMS基础理论概括为系统随机建模、布局规划与优化、构件集成整合、构形原理、可诊断性测度和经济可承受性评估6个方面,并提出了RMS使能技术。     

基于行为表达式的设备可用度分析方法

首先分析了设备运行过程中的不同劣化状态,提出了基于扩展随机Petri网的设备运行、劣化和维修过程建模方法,由于扩展随机Petri网的变迁可适应任意分布,因此所提方法能更加准确地反映设备的运行过程。然后在此基础上,采用基于行为表达式的方法分析了在不同维护策略下的设备可用度和激发速率之间的函数关系,该方法可有效地避免Petri网可达图状态爆炸的问题,使得分析过程更加清晰。最后通过实例分析,证明了该方法的有效性。     

可重组制造系统组态模型及其实现技术

分析了可重组制造系统(reconfigurable manufacturing system,RMS)的特性及其对组态的影响,提出了可重组制造系统的基于全生命周期的组态模型。在实现技术方面,首先运用图论的方法探讨了组态计划问题,分别给出了3个层次的计划模型及解答,然后根据组态模型的功能要求提出了组态平台的基本结构,最后通过工程实例验证了该模型及其实现技术的适用性。     

Petri网在制造系统建模与仿真中的应用

介绍制造系统的概念以及制造系统建模与仿真的目的和意义,阐述Petri网的内涵,同时引出面向对象的Petri网的定义.依据面向对象的Petri网的理论,给出制造系统的建模过程,最后将统一建模语言(UML)融入到制造系统的建模与仿真中,通过实例进一步阐明了Petri网在制造系统建模与仿真中的应用.     

基于GSPN制造系统工作流建模及性能分析

依据制造系统离散性和自组织性的特点,应用广义随机Petri网(GSPN)与马尔可夫链理论相结合的方法,对汽车工业面对订单生产(MTo)工作流模型进行构建和定量分析,得出了制造系统工作流模型中的等待时间、资源的利用率以及吞吐量和系统瓶颈等参数,为制造系统工作流性能的有效评估提供了理论依据.通过实例,验证了该建模与分析方法的实用性和有效性.     

敏捷化可重组制造系统及其布局原则和方法研究

21世纪是全球化市场竞争的时代。为了适应快速变化的市场需求,本文介绍了一种新型的制造系统模式——可重组制造系统(RMS,Reconfigurable Manufacturing System),讨论了RMS的产生背景,并阐述了RMS的定义及特征。在此基础上,进一步研究了RMS物理组态的基本模式,探讨了基于经济性分析的RMS系统布局原则和方法,并成功地应用一个案例进行了具体的分析。     

制造系统建模中Petri网的工具和方法

本文概述了Ｐｅｔｒｉ网研究方面的一些最新研究结果，讨论了基于Ｐｅｔｒｉ网的一些建模工具，这些工具特别适合于制造系统的建模，性能分析，实时控制、系统可靠性系统等，文中还介绍了实际应用中所获得的某些结果，最后，提出了Ｐｅｔｒｉ网在制造系统建模中需解决的若干问题。     

可重构制造系统建模方法

对可重构制造系统建模方法,包括基于Petri网的可重构制造系统建模、基于排队网络的可重构制造系统建模、基于马尔可夫链的可重构制造系统建模、基于多Agent理论的可重构制造系统建模等方法的研究现状进行了系统的介绍,并进行了分析和比较,最后给出了可重构制造系统建模的发展方向。     

Modelling and Evaluation of Manufacturing Systems Using Dedicated Petri Nets

The design of a manufacturing system requires modelling and performance evaluation techniques. To support this process, a modelling method based on Petri nets is proposed in this paper. A new class of coloured Petri nets is introduced, which is well suited to the modelling of manufacturing systems. Using this net class, the structure and the work plans of a manufacturing system can both be modelled separately. A library of model templates helps to create large models. The different model parts are merged automatically to create a complete model of the manufacturing system. Measures of interest can be obtained from the model by numerical analysis or simulation, showing its performance and dependability. The usefulness of the approach is shown by applying the proposed techniques to a real-life manufacturing system.     

MODELING OF FMS BASED ON UML AND OPNS

0INTRODUCTIONFleXiblemanufactunngsystem(FMS)isanadVancedmanufaeturingtechnology.FMScontrolsoftwaresupportingbothsimulationandcontrolimplementationisp~unttoexploitthefullbenefitsofFMS.Thecontrolsoftwarehastobedesignedtomeetthereal-timeconstraintsofaPnductionsystemanddynamicallychangingneedsOfthemalket.Hence,developmentmethodologiesarecriticaltodesignandimplementreusableanddrintainablecontrolsoftwaretorealizethefullbenefitsofFMS.ItisdifficulttouseanyonemethodtomodelsocomplexsystemasF…     

Load balanced scheduling and reliability modeling of grid transaction processing system using colored Petri nets

On-demand computing is a popular enterprise model in which the computing resources are made available to the users as needed. On-demand computing based transaction processing system which has grown rapidly in recent years is an information processing system with the stringent requirements of resources to meet the fluctuating demands. Concepts such as grid computing, utility computing, autonomic computing, and adaptive management seem very similar to the concept of on-demand computing. When demands of resources fluctuate, the system needs load balancing for the efficient utilization of the computational resources. Furthermore, scheduling is needed to assign the transactions to the appropriate resources. Thus, modeling of load balanced scheduling along with reliability analysis for this system is a challenging task.This paper presents the load balanced scheduling and reliability modeling in such an environment by using colored Petri nets (CPNs). CPNs which combine Petri nets with programming languages is a powerful modeling technique. The proposed CPN-based modeling pattern formally describes the process of transaction distribution and execution within the on-demand computing environment. Moreover, the CPN-based model uses the hierarchical modeling capability of CPNs, including different levels of abstraction (sub-modules). This helps easily handling and extending the model. Since, on-demand computing based transaction processing system executes a number of concurrent transactions. The CPN-based model is extended to express the concurrency, thus improving the reliability results. This paper takes the example of grid transaction processing (GTP) system with the problem of load balanced scheduling modeling and reliability evaluation.     

基于随机故障序列的制造系统动态可靠性仿真

采用随机故障序列、Petri网理论和蒙特卡洛仿真评估制造系统的动态可靠性.给出随机故障序列、序列重要度以及关键部件的定义,阐述随机故障序列的分析流程.基于随机Petri网理论建立系统可靠性分析模型,得到系统状态标识表:由状态标识表构建可达树,根据可达树求得系统的随机故障序列集.利用最小路集方法判定系统故障与否,分析仿真过程中避免部件过度故障问题及其解决方法;利用蒙特卡洛仿真计算随机故障序列的发生规律,评估系统的动态可靠性.通过计算每一个故障序列发生的次数、频率和持续时间等指标,确定影响系统可靠性的关键部件和瓶颈环节,为系统可靠性增长提供了理论依据.完成某供油系统动态可靠性案例分析,仿真结果验证所提出方法的正确性和有效性.     

自动制造系统的一种死锁避免策略

基于Petri网的结构分析理论，提出了自动制造系统Petri网模型的一种死锁控制方法，在这种策略的控制下，避免了系统中死锁的产生，从而许多制造系统的Petri网模型具有活性，提出了一种保证所有严格极小信标至少含有一个托肯的方法，对冗余严格极小信标的研究，提高了Petri网复杂自动制造系统的建模能力。结果表明，在设计无死锁的Petri网格型时，不是所有的严格极小信标都要考虑，从而简化了设计结果和控制算法。     

时间约束工作流模型的简化分析与可调度性验证

为解决复杂工作流的时间建模与可调度性验证问题,提出了将简化规则应用到Petri网工作流模型中的方法.首先,给出了时问约束Petri网的相关定义和基于此的工作流建模方法,实现了工作流模型及其时间信息建模.然后,为了对工作流网的可调度性进行验证和分析,给出了时间约束Petri网时间可调度的概念,并根据时间约束等价变换原则,提出了基于时间约束Petri网的四种基本工作流组件模型的简化规则和压缩推理方法.该方法可以对复杂的工作流模型进行简化,计算模型节点的时间参数,从而完成含有时间信息工作流结构或流程的时间建模和可调度性分析.最后,以保险索赔为例验证了所提方法的可行性.     

基于扩展一阶混合Petri网的机械制造系统碳流动态建模方法

机械制造系统是生产与能源的强耦合系统.针对其耦合特性,提出一种基于扩展一阶混合Petri网的碳流动态建模方法.对机械制造系统碳流动态特性进行分析,建立相应的系统边界,由系统边界分析制造系统的生产构成、运行模式,并导出能量、物料平衡方程以及碳排放量计算公式,为模型的建立奠定数量分析基础.针对机械制造系统能耗的连续性及离散状态对连续过程的影响等,在原一阶混合Petri网的基础上,引入控制弧、抑制弧相关元素以增强建模语义,并给出模型的形式化定义及规则说明.以某制造系统自动生产线为例,建立相应的多目标函数及约束条件,仿真优化其能量流、物料流的时域特性,并计算碳排放量,对所建模型进行验证,为企业实施低碳制造奠定一定的理论基础.