基于着色解释Petri网的网络协议建模及协同仿真方法

为解决协议工程中协议形式化验证和仿真断裂的问题,结合着色Petri网和解释Petri网,构造出一种可建模复杂离散事件系统的着色解释Petri网.借助观察者模式,依据着色解释Petri网的特点,提出了一种具有通用性的与协议仿真工具协同工作的方法.作为对该方法的示例,采用着色解释Petri网对避免冲突的多路访问协议进行建模.在保证与OPNET仿真模型一致的基础上,通过着色解释Petri网与OPNET的协同仿真,改良了避免冲突的多路访问的功率控制算法.基于着色解释Petri网的协同仿真,第一次紧密连接了Petri网和通用协议仿真工具,对协议工程将起到重要作用.     

面向对象的赋时着色Petri网在FMS中的建模与仿真

在对柔性制造系统建模时,一般Petri网对描述有一定的局限性,因此提出面向对象的赋时着色Petri网(OOCTPN)概念。在柔性制造系统的建模与分析中,以生产物流系统为研究对象,首先对系统按照功能进行模块划分,以基本Petri网对各子模块进行建模,然后将各子网赋予时间和颜色特征对系统进一步描述,再通过消息传递将各子网联系起来,以建立柔性制造系统的综合模型。最后,以汽车零部件的柔性制造系统为实例,建立OOCTPN模型并用Flexsim进行动态仿真,验证了该OOCTPN模型的正确性和可达性并证明该建模方法及所建模型的有效性。     

基于面向Agent的赋时着色Petri网的可重构装配线建模

针对可重构装配线建模问题,提出了面向Agent的赋时着色Petri网的可重构装配线建模方法.在对装配资源进行分类的基础上,将装配资源Agent内部行为进行封装,建立了装配资源Agent的面向Agent的赋时着色Petri网模型,并通过过渡变迁合成可重构装配单元面向Agent的赋时着色Petri网模型.根据每个可重构装配单元之间的逻辑关系,确定整个系统的消息传递关系.在此基础上,实现了装配线快速重构.通过引入相应的多Agent交互协议模型来解决模型中存在的死锁和冲突.最后通过实例分析说明了该建模方法的有效性.     

基于着色随机时间Petri网的维修性建模方法

产品的维修性是决定其维修品质与寿命周期费用的关键因素,维修性建模是维修性设计的重要环节,对产品的维修性水平有重要影响.对维修性建模方法进行深入研究:利用着色随机时间Petri网的库所与颜色标记等基本要素描述维修对象、维修资源等维修实体及其状态,基于库所、颜色标记、随机时间变迁等基本要素给出维修实体状态与维修作业关系以及维修作业逻辑关系的描述方法,并以此为基础构建基于着色随机时间Petri网的维修过程模型.根据该模型提出基于蒙特卡罗法的维修时间仿真算法以及维修资源需求量计算方法.结合某型飞机前起落架系统给出维修过程建模与维修时间仿真、维修资源需求量计算实例,表明模型与方法的优越性.     

面向代理的半导体生产线建模技术研究

为了有效分析和评价基于多代理的半导体生产线调度与控制性能,提出了面向代理的有色赋时Petri网的半导体生产线建模方法。将设备代理内部行为进行封装,建立了设备代理的有色赋时Petri网模型。同时,将半导体生产线多代理模型按层次划分为设备代理层、设备组层和系统层,有效地降低了模型的复杂性,提高了模型的可重用性。建立了分布式半导体生产线仿真平台,以实现基于面向代理的着色赋时Petri网的半导体生产线仿真定量分析与评价。以上海某半导体制造企业6英寸晶圆生产线为例,其仿真结果验证了建模与仿真的有效性。     

基于PDM协同设计任务建模与调度方法研究

从产品数据管理系统中协同设计过程任务建模的角度出发,提出基于产品结构分解的协同设计过程人员-任务分配模型,建立任务结构的约束映射和基于可扩展着色Petri网的任务过程建模方法,实现Multi-agent协同设计过程任务调度集成框架,最后进行了系统实现.     

基于EPN-GERTS研制过程仿真模型

在分析研制系统过程的基础上,分析了GERTS模型和Petri网模型在流程仿真中的应用特点,提出了嵌入Petri网的GERTS研制过程仿真模型。该模型通过在GERTS模型中嵌入Petri资源控制网,解决了GERTS难以对具有较强资源依赖性的过程很好描述的缺陷,可用于复杂流程的仿真建模分析。最后,文章针对某型产品研制流程进行了建模。     

EON Studio环境下基于Petri网的虚拟维修技术研究

在描述维修过程方面,现有的虚拟维修过程建模缺乏将抽象的维修任务描述与底层的仿真动作相结合.针对此问题介绍了一种基于Petri-Eon Studio的虚拟维修仿真系统,给出了一个虚拟维修系统框架.对维修过程采用任务层和动作层元素相结合进行描述,组成维修任务、维修工序、维修工步、动作单元和基本姿势构成的多层次结构.用Petri网描述维修任务并对维修过程进行建模,用Eon Studio提供的动作仿真方法进行动作层的实现.将Petri网模型和Eon Studio的仿真程序集成在Visual C++6.0平台上,用Petri网模型的分析结果驱动虚拟场景进行维修仿真,并控制维修仿真过程.     

面向仓储物流的建模及控制系统设计方法

为提高现代企业仓储物流的设计质量和效率,提出了一种基于资源颜色时序信号的扩展Petri网建模及控制系统设计方法.该方法首先采用资源颜色时序信号的扩展Petri网建立了仓储系统的动态模型,清晰地描述了各种物流活动的顺序、并发,冲突等关系,并结合关联矩阵,阐述了判断死锁和陷阱的方法.该方法建立的模型可根据Petri网运算规则进行保性化简,便于仿真分析和验证,且可直接用于系统可编程逻辑控制器的控制程序设计.最后,以仓储物流控制系统为例,阐述了系统建模及控制设计过程.     

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。     

有色-时间Petri网航班延误模型与波及分析

基于有色Petri网和时问Petri网理论,给出了单个机场起飞的多架飞机执行航班的有色Petri网模型,建立了多机场多航班有色-时间Petri网模型,提出了航班延误波及分析方法,用于判断当源机场发生航班延误时,从源机场起飞的各个飞机的下游机场是否出现航班延误,并分析和预测延误时间。仿真实验表明,松弛时间越大,越能够有效吸收延误波及;初始延误时间越长,波及下游机场个数越多。     

工程技术设计与工业设计的衔接研究

工程技术设计与工业设计是产品设计中的两个重要因素,由于它们的侧重点不同,出现一些不利于设计衔接的因素在所难免。通过对这些因素的分析,扩展完善了解决衔接问题的措施。在分析了目前大量的设计流程模型后,充分考虑了设计衔接问题以及两类设计人员各自发挥的作用,利用Petri网建立了工程技术设计与工业设计衔接的工作流程模型,以便对设计过程进行有效的协调、规划和管理,从而提高设计质量和效率。最后,通过一个实例来验证了这些应对措施和该流程模型的有效性和合理性。     

Design and implementation of an automatic material handling system in a batch production environment

This paper presents the problem definition and the related research activities on the modeling, simulation, design and implementation of an automatic material handling system in a batch production environment. The colored and timed Petri nets are used to model and simulate the automatic material handling system. The Petri net modeling and simulation enable the determination of the design parameters of an automatic guided vehicle and an automatic storage/ retrieval system, and also the estimation of the expected performance capability of the whole system. Finally, the whole system has been implemented for a specific batch production line. The comparison of the performance capability expected by the Petri net simulation and that measured from the real-time running of the whole system shows a good agreement.     

Process Variety Modeling for Process Configuration in Mass Customization: An Approach Based on Object-Oriented Petri Nets with Changeable Structures

Mass customization strategies could be usefully deployed by companies whose products are characterized by a modular design. Typically, each module serves a specific aspect of the overall product function at varying performance levels. Each product variant (constructed through a unique combination of modular performance levels), therefore, serves to customize the overall performance of the product, thus serving the unique needs of each customer. The high demand for each module guarantees economies of scale and, eventually, low cost to customer. The rationale of configuring production processes for producing individual product variants originates from the fact that massive process data is commonly available in a firm and there exists a generic process structure underlying the production of similar products in a family. To design a decision support mechanism that constructs process configuration corresponding to a given product configuration, this paper develops a formal modeling of process variety using Petri nets. Object-oriented Petri nets (PNs) with changeable structures (OPNs-CS) are applied to deal with the issues of generic representation, constraints compliance, and operational sequence requirements. Object-oriented PN (OPN) models facilitate generic representation of product and process variety as well as their instantiations. The OPNs-CS model is tested with simulation. Based on simulation results, the optimal configuration of production processes can be determined for each individual product as well as the cohort of a product family. To illustrate the feasibility and potential of OPNs-CS based process variety modeling, a case study of process configuration for mass customized textile spindles is reported.     

设计知识集成的过程管理方法

针对产品设计过程中任务组织过度依赖经验、不易定量控制以及设计效率低下等问题,提出了一种变型设计中与设计知识集成的过程管理方法。通过引用可配置产品模型中的节点属性建立设计知识的一般模型,根据知识计算设计参数之间的迭代敏度并明确参数关联,进而得到初始的参数级设计结构矩阵。基于传统设计结构矩阵优化方法,提出知识集成环境下设计过程的分阶段任务重组及评价方法,最终得到任务粒度适当的设计过程规划。在此基础上,开发了通用的变型设计过程支持系统,以汽车减震器设计过程建模为例,说明了该方法的有效性。     

基于动态设计结构矩阵的复杂产品配置过程规划技术

为降低复杂产品配置任务间的耦合程度,减少配置过程的迭代次数,优化产品配置设计过程,以动态设计结构矩阵(Design structure matrix,DSM)为工具研究了产品配置过程的规划技术。研究基于数据流图的产品配置过程任务建模,在此基础上通过映射得到配置过程DSM,并将其拓展为三视图结构,通过视图间的双重映射获得配置过程动态DSM,使客户需求和最新配置知识在产品配置过程中得以动态反映。用矩阵的分解和撕裂算法对配置过程进行规划,重组配置任务,优化任务执行次序,为协同配置设计任务分配提供基础。以大型电除尘装备为例子分析配置设计过程规划技术的具体实现。     

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.     

Building AGV traffic-control models with place-transition nets

Owing to the lack of robust design and control algorithms, most current applications of automated guided vehicle systems (AGVSs) employ simple control methods despite the fact that the system is far from efficient. Recently, Petri nets have evolved into a powerful tool for modelling complex manufacturing systems. One of the advantages of the use of Petri nets is that analysis, simulation and on-line control can all be done on the same model once the model is built. The purpose of this paper is to establish the research fundamentals in the field of the Petri-net modelling of an AGVS. The main contribution of the paper is to define basic traffic-control nets which can be used directly to model an AGVS without too much thinking. Some basic AGV Petri-net control elements are described and illustrated in detail. Also, difficulties in the use of bidirectional flows are discussed, and it has been determined how Petri nets can be used to solve these problems.     

基于设计结构矩阵理论的产品开发过程建模及仿真优化

为更好地刻画产品开发过程和流程优化,提出了基于设计结构矩阵理论的产品开发仿真模型,并据此模型设计流程优化算法。模型采用蒙特卡罗仿真方法模拟产品开发过程,用以估算产品开发时间、费用,以及按要求完工的概率。该仿真模型考虑了任务执行时间的不确定性和任务之间的顺序约束关系,同时还考虑了项目执行过程中的返工迭代和学习效应。在考虑顺序约束关系的条件下,利用遗传算法优化任务执行顺序。算例分析表明,该优化算法可以使项目的成功率提高17％。