广义随机Petri网在生态产业园区性能分析中的应用*

为了对生态产业园区规划方案进行定量描述和评价,利用基于广义随机Petri网的建模分析方法,根据广义随机Petri网模型与马尔可夫链的同构关系,得到生态产业园区的Petri网模型和马尔可夫链模型。并通过马尔可夫链理论与相关数学方法,得到生态产业园区规划方案的吞吐性能、时间性能以及关键资源利用率和重点加工环节运作效率等性能指标,诊断出现有规划中存在的问题,为生态产业园区规划方案的评价和改进提供了一个思路。     

基于随机Petri网的SysML状态机图的验证

针对SysML状态机图本身缺乏分析和验证手段的问题,提出一种SysML状态机图向广义随机Petri网的转换方法。主要定义将SysML状态机图转换为相应Petri网可执行模型的八种转换规则,应用这些规则可以将状态机图转换为Petri网模型,进而对其进行分析、验证,并可检测SysML的行为规范与并发相关的性质,如死锁、有界性等,同时,该方法可处理带有时间延迟和概率信息的状态转换。最后通过数字证书系统的一个实例说明该方法的可行性。     

基于SHLPN的FMS建模及其分析技术的研究

FMS是一种结构复杂、投入巨大的系统,利用Petri网在建模方面的图形化、数学化特性可以准确地分析FMS系统的性能。本文结合一个柔性制造系统的具体实例,通过随机高级Petri网进行建模,利用随机高级Petri与随机马尔可夫链的同构关系及成熟的马尔可夫链理论,分析了FMS的多项性能指标。     

分布式功能块控制应用的性能分析

IEC61499功能块逐渐被工业采纳。本文针对分布式功能块控制应用（DFBCA）缺乏性能分析方法的情况，提出了一种基于随机Petri网的DFBCA性能分析方法。该方法以DFBCA的运行状态为着手点，利用Petri网易于表示系统中可能发生的各种状态变化及其关系的特点，将DFBCA转换为随机Petri网模型。再利用随机Petri网模型与马尔可夫链（MC）同构的特征，将随机Petri网模型转换为MC。得到的MC为DFBCA的性能分析提供了数学基础。最后基于MC的状态转移矩阵和稳态概率，对在每个状态中的驻留时间、变迁的利用率、变迁的标记流速、子系统延时时间等性能指标进行了分析。通过具体的示例说明了这种性能分析方法的可行性。     

基于Petri网仿真的随机制造单元性能分析研究

分析了传统随机制造单元Petri网模型能的不足, 对传统随机制造单元的Petri网模型进行了改进。通过对Petri模型的直接仿真, 对不同的Petri网模型的随机制造单元的性能指标进行了分析比较, 并通过和同构的马尔可夫链的计算结果进行验证, 证明了改进后的Petri网模型准确地描述随机制造单元, 对基于仿真的性能分析方法具有普遍意义。     

装配可靠性的模糊广义随机Petri网建模与分析

针对一般广义随机Petri网模型精度低的问题,将模糊数引入到广义随机Petri网,提出模糊广义随机Petri网的概念.结合模糊数包含信息多的优点,利用模糊广义随机Petri网对装配过程进行建模,通过同构的Markov链对模型进行定量分析.用模糊广义随机Petri网模型计算得到的装配可靠度与一般广义随机Petri网模型的装配可靠度进行分析比较,结果表明了模糊广义随机Petri网模型的精度更高.以数控磨床砂轮架为例,证明了上述方法的有效性.     

UML活动图到Petri网的转换方法及实现研究

统一建模语言UML缺乏形式化语义,由其描述的模型难以进行动态的分析和验证。而Petri网在具有丰富而严格语义的同时,又有严谨的数学分析方法。综合运用Petri网和UML能够提高软件描述的全面性、一致性、精确性和完整性。研究了UML活动图向Petri网的转换规则,并依据转换规则实现了模型转换工具APConverter。此工具能有效地将活动图转换为Petri网模型并生成PNML文件,进而更好地对UML模型进行分析和验证。     

随机Petri网部分性质定量分析

本文对用Petri Net建模的系统进行活性性质的定量的分析，随后利用随机Petri Net和连续时间的马尔可夫链同构的性质，应用所获得的同构马尔可夫链对求得稳定状态概率的子系统的后继状态转移概率进行了详细的定量分析．从而为入侵检测系统的设计提供理论根据。     

WF-net模型到PNML的转换方法研究与实现

Petri网标记语言PNMI是一种基于XM工的支持不同Petri网工具之间文件交换的标准格式,对于解决不同Petri网变种之间的互操作性问题具有重要意义。工作流网WF-net是用于工作流系统建模和定性、定量分析的重要形式化技术之一。工作重点是将WF-net模型转换为PNML格式。首先,在标准PNML元模型的基础上,通过元素扩展提出WF-net的PNML元模型。然后,依据元模型,提出WF-net模型中各元素到PNMI格式的转换规则,包括起始/结束库所转换、四种触发器转换和四种分支/合并结构转换。最后设计并实现了WF-net描述到PNML描述自动转换的工具软件。这些工作为Petri网标准交换格式的制定做了有力的探索。     

基于Petri网的SysML活动图的分析与验证

系统建模语言(Systems Modeling Language,SysML)是目前国际上系统工程领域最新的标准建模语言,它包括语义和表示法两部分,缺乏分析和验证的手段。为了弥补这一不足,研究了SysML活动图到Petri网的转换方法,主要定义了将SysML活动图转换为相应Petri网可执行模型的6种转换规则。应用这些规则可以将活动图转换为Petri网模型,进而对其进行化简、分析和验证,同时可检测SysML的行为规范与并发相关的性质,如死锁、有界性等。采用列举法和模拟法验证了所建模型的一致性。证书申请活动图的实例表明,该方法是可行的。     

基于有色随机Petri网的供应链系统模型分析

针对一般情况下虚拟企业供应链系统的构成,提出了一种基于有色随机Petri网的供应链模型.该模型将任意供应链抽象为相同结构有色随机Petri网系统,某一具体的供应链由模型初始标识和时间延时函数确定.通过对生产和运输过程的仿真,分析在给定结构和供货速率下供应链系统的运行状况.进一步将该模型分解,并利用同构的Markov链对该供应链模型进行性能计算,避免了由于状态爆炸带来的计算的复杂性.实例定性和定量地分析了供应链结构和速率对供应链系统的影响.     

基于SPN模型的可生存性DBMS中恶意事务修复算法的研究

在传统的数据库恶意事务修复方案的基础上，采用Petri网模型分析事务撤销冲突和操作执行序列异常检测；进而结合可生存性DBMS特征提出恶意事务静态和on-the-fly修复算法，并在此基础上给出随机Petri网恶意事务修复模型；在分析恶意事务修复随机Petri网模型和连续时间Markov链的一致性后，给出了连续时间Markov链的恶意事务修复模型求解．     

装备维修保障的随机Petri网模型及分析

建立了装备维修保障系统的随机Petri（SPN）模型，应用SPN与马尔可夫链理论相结合的分析方法。为维修保障系统性能评估提供了理论依据。最后，通过实例分析了系统状态空间、各状态在稳态下的期望概率、系统可靠性和维修人员的工作强度。实例表明，相比传统的Petri网建模方法，在分析装备维修保障各状态间的逻辑关系和系统动态过程中，SPN具有显著的有效性和优越性。     

Nondeterministic Probabilistic Petri Net — A New Method to Study Qualitative and Quantitative Behaviors of System

There are many variants of Petri net at present,and some of them can be used to model system with both function and performance specification,such as stochastic Petri net,generalized stochastic Petri net and probabilistic Petri net.In this paper,we utilize extended Petri net to address the issue of modeling and verifying system with probability and nondeterminism besides function aspects.Using probabilistic Petri net as reference,we propose a new mixed model NPPN(Nondeterministic Probabilistic Petri Net) system,which can model and verify systems with qualitative and quantitative behaviours.Then we develop a kind of process algebra for NPPN system to interpret its algebraic semantics,and an actionbased PCTL(Probabilistic Computation Tree Logic) to interpret its logical semantics.Afterwards we present the rules for compositional operation of NPPN system based on NPPN system process algebra,and the model checking algorithm based on the action-based PCTL.In order to put the NPPN system into practice,we develop a friendly and visual tool for modeling,analyzing,simulating,and verifying NPPN system using action-based PCTL.The usefulness and effectiveness of the NPPN system are illustrated by modeling and model checking an elaborate model of travel arrangements workflow.     

Modeling and performance evaluation of supply chains using batch deterministic and stochastic Petri nets

Batch deterministic and stochastic Petri nets are introduced as a tool for modeling and performance evaluation of supply chains. The new model is developed by enhancing deterministic and stochastic Petri nets (DSPNs) with batch places and batch tokens. By incorporating stochastic Petri nets (SPNs) with the batch features, inhibitor arcs, and marking-dependent weights, operational policies of supply chains such as inventory policies can be easily described in the model. Methods for structural and performance analysis of the model are developed by extending existing ones for DSPNs. As applications, an inventory system and an industrial supply chain are modeled and their performances are evaluated analytically and by simulation, respectively, using this BSPN model. The applications demonstrate that our model and associated methods can solve some important supply chain modeling and analysis issues. Note to Practitioners-This paper was motivated by the problem of performance analysis and optimization of supply chains but it also applies to other discrete event systems where materials are processed in finite discrete quantities (batches) and operations are performed in a batch way because of batch inputs and/or in order to take advantages of the economies of scale. Existing Petri net modeling and analysis tools for such systems ignore their batch features, making their modeling complicated. This paper suggests a new model called batch deterministic and stochastic Petri nets (BDSPNs) by enhancing deterministic and stochastic Petri nets with batch places and batch tokens. Methods for structural and performance analysis of the model are developed. We then show how an inventory system and a real-life supply chain can be modeled and their performances can be evaluated analytically and by simulation respectively based on the model. The model and associated analysis methods therefore provide a promising tool for modeling and performance evaluation of supply chains.     

基于随机Petri网的可修系统可用性模糊评价

结合模糊集理论和随机Petri网理论提出了一种可修系统可用性建模与分析的新方法——模糊随机Petri网方法。随机Petri网的状态可达图同构于连续时间马尔可夫链，由可达图可得到系统的稳定状态概率方程组。利用模糊代数理论解该模糊方程组即可得到系统转移概率和各种性能指标的模糊数，通过解模糊可得到系统的可用性指标值。文章进行了实例分析并与已有文献作比较，举例进行分析求解，结果表明该方法是可行的。     

基于价格随机Petri网的服务协同建模与分析

针对一个企业不仅重视系统性能,也重视系统成本的问题,提出了价格随机Petri网,用于系统的价格和性能分析。价格随机Petri网既具有随机Petri网在性能分析方面的优势,又能计算系统的成本,对系统的建立和改进具有宏观指导作用。基于价格随机Petri网对服务协同典型模型提出了等价化简方法,并进行了相应的证明,此方法在一定程度上提高了系统分析的效率。