Modelling,simulation and scheduling of flexible assembly systems with coloured Petri nets

Scheduling in flexible assembly systems is a complicated phenomenon owing to the large variability in the operating parameters. In this paper, coloured Petri nets are shown to be useful in modelling, simulating and scheduling flexible assembly systems. Case studies from published literature are chosen to show its superiority over some of the heuristic and analytical tools. In addition, the tool is also shown to model and analyse systems with some realistic constraints.     

基于复杂工作系统性能分析的Petri网建模

Petri网是研究离散事件动态系统的有效工具，它通过对实际问题构造Petri网，揭示出系统的动态特性。本文以某质量检测机构为研究对象，进行Petri网建模，分析系统在资源分配，运行方式等方面性能，并对系统的时间性能作出整体评估。     

制造执行系统的Petri网建模及性能分析

针对当前制造执行系统在汽车制造行业通用性差、重构性弱和性能分析难的特点,按照制造执行语言的功能要求,设计了功能分解图,建立了一种行业通用的Petri网模型。基于Petri网分析了制造执行系统模型的复杂度和节点特性,将模型转换成无向网络图,分析得出影响制造执行系统可靠性的核心元素和网络核心层,在基于网络核心层的基础上给出了适合不同情况的制造执行系统可靠性选择方案。     

具有混合约束的离散事件系统的Petri网控制器的研究

针对由Petri网建模的离散事件系统中具有混合约束的Petri网控制器的设计问题,利用局部设计和Petri网简化技术改进与完善控制器的设计方法,并证明所提方法是最大容许的.先利用局部设计Petri网简化技术把所有约束库所融合为一个与它们标识总量相等的库所,然后再与受约束的变迁进行对照比较,使控制器的设计更为简单并且避免了死锁,尤其是对规模较大的系统,其优势更加明显.针对于约束的不同情况,给出了相应的控制器设计方法,最后通过几个例子对该方法的简单性和有效性进行了验证.     

具有不可控变迁的离散事件系统Petri网控制器的研究

针对基于Petri网建模的离散事件系统的Petri网控制器的设计问题,分析了系统中存在不可控变迁时的情况,并基于局部设计和Petri网简化技术,提出了一种新的控制器设计方法。该方法首先将约束条件分为允许约束和非法约束,并通过矩阵转换方法将非法约束转换为允许约束,然后通过约束矩阵设计出相应的控制器。该方法由于只考虑与约束库所、约束变迁及不可控变迁相关联的局部关联矩阵,降低了矩阵的维数,简化了控制器的设计,避免了死锁。最后,基于两个实例验证了该方法的高效性。     

Safety analysis of discrete event systems using a simplified Petri net controller

This paper deals with the problem of forbidden states in discrete event systems based on Petri net models. So, a method is presented to prevent the system from entering these states by constructing a small number of generalized mutual exclusion constraints. This goal is achieved by solving three types of Integer Linear Programming problems. The problems are designed to verify the constraints that some of them are related to verifying authorized states and the others are related to avoiding forbidden states. The obtained constraints can be enforced on the system using a small number of control places. Moreover, the number of arcs related to these places is small, and the controller after connecting them is maximally permissive.     

基于模糊Petri网的数控机床主轴故障诊断

根据数控机床主轴的故障信息,给出数控机床主轴的Petri网模型,直观地描述了主轴故障之间的发生关系。提出了改进的模糊Petri网模型,结合故障间发生关系的可信度和故障发生的频率进行了逆向推理,准确、快速地找到引起主轴故障的根本原因,减少了维修时间,提高了主轴可用性。     

Material flow and control sequence specification of flexible production systems using coloured Petri nets

Starting with the specification of each resource and the whole structure of a flexible production system, in this approach a special kind of coloured Petri nets is used for performing the modelling and the validation of the coordination control structure of the systems. In a second phase, it is proposed to modify the first models to synchronised Petri net schemas to facilitate the supervision and the interaction of the coordination model with the physical components of the system as well as the development and maintainability of the discrete-event control structures. The final result is a formal specification of coloured Petri net based coordination control of resources of the system, and logic control structures for control sequencing based on the use of synchronised subPetri net structures derived from the first one by refining transitions, i.e., their occurrence. Based on the proposed approach, the coordination control model of resources and a first skeleton of the logic control structures of a flexible assembly cell located at the Institute of Manufacturing Automation and Production Systems at the University of Erlangen-Nuremberg, Germany is elaborated and then the correctness of the obtained models with regard to material flow and control sequence specifications is validated by means of the structural analysis of the coloured Petri net-based models.     

一种扩展了条件和概率信息的Petri网

为了使Petri网具有根据Token中记录的信息和当前处理情况,进行处理路线选择和分析各个变迁及所有可能变迁集执行概率的功能,提出了一种扩展了条件和概率信息的Petri网.该网为经典Petri网的库所和变迁扩展了输入条件集、概率输出条件集及选择函数.通过条件概率Petri网的表示定义了其建模图的表达方法,通过运行过程分析描述了该网的运行原理,通过可达、死锁路线发现及概率计算的方法分析了各个变迁、所有可能变迁集及死锁路线的执行概率,并给出了死锁的解决策略.最后利用条件概率Petri网对叶片的制造过程进行建模分析,显示了其对复杂业务流程建模和指导优化资源配置的能力.     

基于Petri网的生产系统仿真研究

以流水生产线为例,介绍了Petri网建模及其在制造系统中的性能分析。通过转换成马尔科夫链,可以计算变迁实施时间为指数分布的Petri模型的性能指标。并且针对Petri网模型计算复杂的特点,介绍了一种新的Petri网仿真方法——利用WITNESS软件对Petri模型进行仿真分析。     

基于Petri网的生产系统仿真研究

以流水生产线为例，介绍了Petri网建模及其性能分析。通过转换成马尔科夫链，可以计算变迁实施时间为指数分布的Petri模型的性能指标。并且针对Petri网模型计算复杂的特点，介绍了一种新的Petri仿真方法，即利用WITNESS软件对Petri模型进行仿真分析。     

一种基于Petri网和AGA算法的测试系统死锁预防策略

在自动测试系统中,很多任务需要并行测试.测试过程比串行测试复杂,较容易出现死锁现象,因此提出一种基于Petri网和自适应遗传算法(adaptive genetic algorithm)的死锁预防策略.在该策略中,首先为自动测试系统建立一个Petri网模型,然后将Petri网的状态方程作为约束条件,最后求出模型的发射序列即系统中无死锁的任务调度路径.Petri网的发射序列求解一直是NP问题,针对这种情况,引入自适应遗传算法对可行解空间进行全面的搜索,可得到所有无死锁的路径.最后,通过雷达接收机的并行测试例子,和启发式算法搜索进行对比,进一步体现了该死锁预防策略的优越性.     

基于Petri网与Flexsim的生产物流系统建模与仿真

生产线是一个大型复杂的离散动态系统,建立一个生产成本低,产品质量高的生产线,需要花费很大的投资,因而对生产物流系统的建模和仿真是必不可少的.应用Petri网对生产物流系统进行建模.并通过在Flexsim中的实体演示,分析系统优化系统.     

基于UML和Petri网的雷达测试系统建模方法研究

针对自动测试系统组建过程中出现的问题,提出一种基于UML和Petri网相结合的层次化建模方法.该方法结合了统一建模语言(UML)和Petri网的优点,首先利用UML为系统搭建上层框架,进行系统的功能设计;然后将系统的类图和活动图映射为Petri网,从而能以Petri网的数学形式和软件仿真工具为基础,对系统的动态行为进行评估和验证;最后以某雷达测试系统的搭建为例,和人工组建方法进行了对比,验证了提出的层次化建模方法在系统组建的效率和正确率方面的有效性.     

集束型半导体装备的性能分析模型研究

由于集束型装备自身结构的复杂多变,使得对集束型装备的性能分析和产能预测变得非常困难。建立集束型装备性能分析模型是预测装备产能和辅助装备设计的有效方式之一。以可扩展的模块化方式,建立了装备的随机Petri网模型,模型中引入随机变迁来描述装备活动时间的随机性;基于该模型,采用马尔可夫链分析方法,研究了装备主要性能参数如吞吐量、晶圆滞留率和利用率的理论模型。研究结果为集束型半导体装备的性能分析提供了一种有效手段。     

基于Petri网的制造资源调度工作流模型研究

制造资源调度涉及分布、离散、并发等数据和应用的共享,基于工作流活动和扩展的Petri网研究能适用于制造资源调度的工作流模型。在该模型中,为了表示伙伴企业间复杂的协作过程,在传统Petri网的基础上扩展了着色Petri网和赋时Petri网;为了建立制造资源公共数据中心,利用代理技术集成制造资源和封装原有系统;同时,为了表示制造资源调度过程,利用扩展Petri网配置资源,并建立了基于Petri网的工作流模型进行过程仿真。最后,通过基于可扩展标记语言的工作流过程定义,在公用对象请求调度程序体系结构框架下,以Java和动态服务网页等开发工具构建制造资源调度原型系统。该模型的研究和应用能提高联盟企业在异地协作环境下共享资源的效率,为企业间的协作提供可行的方法和理论。     

基于TS算法的FPN鱼雷电子系统故障诊断方法

针对鱼雷电子系统故障传播的连续性,以及故障征兆与故障原因之间的模糊不确定性特点,提出一种基于禁忌搜索算法的模糊Petri网的鱼雷电子系统故障诊断方法.该方法定义了一个十元组的模糊Petri网,给出了表示模糊产生式规则的三种基本的模糊Petri网模型,在此基础上采用禁忌搜索算法对模糊Petri网模型参数进行优化.当模糊Petri网模型参数得到优化后,根据库所信度的大小通过故障推理进行故障定位.将其应用到某型鱼雷电子系统的故障诊断系统中,结果表明,该方法能够有效的提高模型故障诊断能力,具有较强的实用性.     

Construction and performance analysis of a Petri net model based on a functional model in a CIM system

The so-called functional models, such as IDEF0, are useful tools for describing, designing and analysing the functional aspects of a complex manufacturing system, for example a CIM (computer integrated manufacturing) System. Though it involves considerable time and cost to build a sound functional model, the model usually cannot be used directly in further systems analysis procedures, such as quantitative performance analyses, due to its informal nature. To overcome this problem, we suggest a Petri net based procedure. First, we build a Petri net model from the IDEF0 and IDEF3 models, both of which are functional modelling tools widely used in real applications. Then, employing steady-state analysis for the Petri net, we propose a method to obtain performance measures such as the production rate. Since the analytical ability of a Petri net diminishes with increasing manufacturing system size, we develop a technique to aggregate and consolidate the Petri net to alleviate this problem that is associated with increasing complexity. An example problem is included to show the viability of our method for constructing a Petri net from a functional model and to evaluate the performance of the Petri net in an analytic manner.     

晶圆重入加工的组合设备初始暂态建模和分析

随着晶圆直径的增大以及小批量、多批次加工,生产过程频繁地在暂态和稳态之间切换。为了满足大晶圆的加工需求和提高组合设备的加工性能,研究具有重入的晶圆加工组合设备的初始暂态具有重要意义。此外,组合设备除机械手外没有缓冲,使系统的调度和控制变得更加困难。基于eM-Plant仿真平台和优化算法,对重入加工双臂组合设备的初始暂态进行建模和仿真,分析了重入加工的初始暂态至稳态的过渡过程。采用仿真例子验证了该仿真系统的有效性,为组合设备重入加工的优化控制提供了借鉴。     

基于逻辑Petri网模型的断路器数字孪生车间系统

针对断路器批量化制造过程中的生产逻辑关系建模与控制问题,提出一种基于逻辑Petri网的断路器数字孪生车间系统建模与控制方法.基于物理车间的构成信息和断路器批量化制造工艺特点,建立了逻辑约束的递进式Petri网,实现了对物理生产过程的精准建模分析.在此基础上,采用模型结构分析、系统协同优化、物理引擎开发等方法,结合逻辑P...