基于扩展随机Petri网的可重组制造系统建模与分析方法

可重组制造系统(Reconfigurable manufacturing system,RMS)可根据市场变化进行组态调整和组元升级,系统的建模与分析方法必须能适应上述特点。提出基于扩展随机Petri网(Extended stochastic Petri nets,ESPN)的模块化建模方法,将RMS不同的加工资源对应于相应的ESPN基本模块,并通过过渡变迁合成ESPN模型,该模型能适应任意分布的制造系统,可更加精确地反映生产过程。在此基础上采用基于行为表达式的分析方法,得到系统性能指标,该分析方法可不必画出可达图而直接得到系统性能关系函数,使分析过程更加直观、简洁。可重组电动机生产线的实例证明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。     

基于广义随机Petri网的工作流性能分析

通过引入广义随机Petri网，将工作流管理联盟定义的工作流模型映射为广义随机工作流网络。利用广义随机Petri网与马尔可夫链的等价关系，得到一种Petri网与马尔可夫链理论相结合的工作流性能分析的新方法，为工作流性能的有效评估提供了理论依据，并通过实例验证，该方法可用于分析工作流模型的时间性能和资源利用率。     

基于随机Petri网的复杂机械设备可用度分析方法研究

设备的可用度是衡量设备运行过程中随机故障的主要指标,提高其可用度是设备优化运行过程中极为重要的一环。通过分析不同维修策略下设备状态的演变规律,研究不同状态之间的时间依赖关系,建立基于随机Petri网的复杂设备可用度模型。模型着重描述设备运行过程中的劣化状态以及不同维修策略对运行过程的影响。在此模型的基础上,根据设备不同维修策略分析模型的可达图,构造同构的马尔可夫链模型,求解模型不同状态下的各个稳态概率,计算不同维修策略下的设备可用度。通过可用度的求解可得到较优的设备维修策略,从设备预防性维修效率和故障维修效率因子出发,定量分析这两个因子对设备可用度以及设备维修费用的影响,并给出趋势图。以一个实例说明该模型及分析方法的有效性。     

基于广义随机Petri网的装配可靠性建模

为了在装配环节保障产品的可靠性,提出可靠性驱动的装配技术的概念,并用广义随机Petri网对该技术进行了建模,通过同构的Markov链对模型进行定量分析。在可靠性驱动的装配技术建模分析中,采用结构分析和设计技术对产品进行功能分析并建立起完整的功能分析模型;将功能分析的结构分析和设计技术模型转化为相应的具有动态分析和定量研究能力的广义随机Petri网模型;为获得可信准确的分析模型,利用三角模糊数中的r截集对同构的Markov链进行优化;针对装配产品的可靠性特征,用装配可靠度指标对产品进行评价。以某加工中心的分度工作台为例,验证了该建模与分析方法的有效性。     

基于Petri网的智能制造系统建模

阐述了Petri网在智能制造系统建模中的突出优点,对其进行了扩展,并与面向对象技术相结合形成了面向对象Petri网（OOPN）,提出了利用OOPN建立智能制造系统结构模型,行为模型,控制决策模型和消息模型的方法,通过利用OOPN建立智能制造中加工结点模型的实例,充分说明了面向对象Petri网的有效性和强大的建模能力,为智能制造系统的设计,性能分析,运行状态监视提供了一条有效途径和强有力的工具,必将在制造领域得到广泛应用和进一步的发展。     

基于广义随机Petri网的维护系统仿真与应用

针对企业设备维护工作的经济性优化问题提出了基于流程建模与仿真的维护系统优化方法。该方法以维护系统的广义随机Petri网工作流建模为基础,强调基于维护记录的模型变迁时延的假设与验证,并针对解析法的局限性将流程仿真技术引入维护系统的性能求解中,在选定的Artifex工具平台上实现了维护系统的长周期真实模拟。通过对不同资源条件下仿真结果的分析,明确维护资源配置与维护系统性能间的对应关系,为维护系统的改进提供指导。方法的正确性和可行性在企业的实际应用中得到了验证。     

基于灰色广义随机Petri网的产品装配过程可靠性建模与分析

以产品的装配工步为研究对象,提出了基于灰色广义随机Petri网（GGSPN）的产品装配可靠性建模方法。首先,通过对装配过程中各道工步之间的装配关系分析,建立产品装配过程的GGSPN模型;其次,采用基本随机Petri网模型及其性能等价公式对GGSPN模型进行简化;再次,针对装配过程故障信息的贫信息不确定性问题,在广义随机Petri网模型的变迁激发率中引入灰数进行优化处理;然后,针对建立的产品装配过程可靠性模型,求解出用灰数表示的稳态概率并对其进行白化处理,再通过对产品装配过程的可靠性分析,提出可靠性控制的改进措施;最后,以某齿轮油泵装配过程为例,验证了该方法的可行性。     

具有随机机器故障的制造过程建模与性能分析

为研究机器故障和维修活动对制造过程性能的影响,提出一种基于广义随机Petri网的制造过程建模与性能分析方法.分析了随机机器故障特征;定义了两种故障发现模式和两种中断作业处理策略;给出具有随机机器故障的制造过程的不同模型方法;通过对模型结构特征的分析,证明了其有效性.针对不同策略和参数设置进行了性能仿真.分别以平均产量和平均过程流时间等性能指标,分析了单个工作站的性能;采用平均产量,分析了具有两个工作站的流水线的性能.仿真结果表明,故障率、平均维修时间、缓存数量配置、维修工人数量、故障发现模式和中断作业处理策略是影响具有随机机器故障的制造过程性能的主要因素.     

基于工作流的模具敏捷制造过程中的Petri网建模

敏捷制造是一种新型的组织制造模式,以实现企业间的集团协作,实行不同厂家之间的优化组合,提高企业运行效率为目标。本文通过工作流技术和Petri网方法的有机结合,进行模具敏捷制造过程的建模,为制造过程的分析和优化提供依据。     

模糊柔性制造系统的混杂Petri网建模与调度

对模糊柔性制造系统的建模和调度进行了研究.定义了一种具有模糊区间速率的混杂Petri网模型,提出了模型的迁移使能和迁移引发语义,定义了弱使能迁移的模糊使能规则,给出了模型动态演变算法.建立了模糊柔性制造系统调度的模糊线性规划模型,并对典型的工业实例进行了分析.研究结果表明,基于所定义的混杂Petri模型能够有效地描述和分析模糊柔性制造系统.     

基于Petri网的机床制造过程碳排放建模与量化方法

为减少机床制造业在制造过程中的碳排放,对机床制造过程的碳排放边界进行界定,并对机床制造过程碳排放特性进行分析;基于Petri网建立了机床制造过程碳排放模型,并提出机床制造过程碳排放动态量化方法。将上述理论研究应用到某企业的机床制造过程中,得到其机床制造过程碳排放量情况,并据此提出了节能减排的措施建议。     

基于柔性制造系统的Petri网模型简化规则

为解决Petri网模型中的状态爆炸问题，提出了一种将简化规则应用到Petri网模型中的方法。该方法通过库所和变迁的合并与消除，来达到简化模型的目的。以柔性制造系统的加工站为例，建立加工站的Petri网模型，将简化规则应用到改进的加工站模型中。为了说明简化网保持了原网的外部功能，利用基于时序Petri网的时态逻辑规则进行了证明。结果显示，简化网在保持功能性的基础上，提高了验证和分析的效率。     

基于Petri网的工作流模式研究

为了满足企业对过程模型描述能力的需求，提出了一个基于Petri网的新工作流模式完全解决方案。在深入研究工作流模式的基础上，应用高级Petri网技术来构造所有的工作流模式。抑制弧通过测零帮助实现多实例的同步，消耗库所负责移除多余的标记，带标记的库所实现对变迁触发序列的控制；设计加权弧和限制容量的库所来实现同步M条路径中被激活的N条的情况。本方案实现了将所有的工作流模式，从基本到复杂，都映射到相应的Petri网上。最后，通过一个集成制造过程模型的实例，说明基于Petri网的方案能够完全满足企业在模型描述能力上的各种复杂需求。     

基于赋色Petri网的检测线车辆调度建模与仿真

为了对汽车检测线运行效率进行评估以确保给定数量车辆检测时间最短,通过分析检测过程中的驱动事件和状态演变,采用赋色Petri网建立汽车检测线串行批处理调度模型,包括检测工位的赋色Petri网模型和车辆调度赋色Petri网模型两个层次。通过对检测线调度赋色Petri网模型的仿真获得车辆检测平均耗时、车辆等待队列长度等性能指标,根据仿真运行中的统计数据,在原有先来先服务调度策略基础上,提出复检车辆优先和全检车辆优先调度策略,采用复检车辆优先调度策略的车辆等待队列长度平均缩短了50%,且各工位设备的设备利用率均衡,这表明复检车辆优先调度策略对于改善现有检测线车辆调度性能具有工程应用价值。     

Modeling of large-scale complex re-entrant manufacturing systems by extended object-oriented Petri nets

In this paper we propose an extended object-oriented Petri nets (EOPNs) for effective modeling of large-scale complex re-entrant manufacturing systems (ReMSs). To cope with their complexity because of the re-entrant process route and the mixed production mode, a special type of transition called a main-bus gate (MBG) is introduced, which can cause products to undergo every re-entrant manufacturing stage. A hierarchical approach is also applied to cope with the complexity. As a typical large-scale complex ReMS, the semiconductor wafer fabrication system (SWFS) is taken as an example for demonstrating the proposed EOPNs. A case study is provided to show the modelling procedures, and the resulting model validates that the EOPNs can cope well with the modelling complexity of large-scale complex ReMSs.     

基于面向对象Petri网的多Agent系统交互协议建模

为了描述、分析和验证多Agent系统交互协议,提出了一种面向对象Petri网。与现有的形式化方法相比,面向对象Petri网能形象、直观地刻画多Agent系统复杂、并行的交互协议,可以描述其静态和动态语义,并可利用Petri网的数学分析方法对交互协议进行动态分析。面向对象Petri网还具有较好的模块性和柔性,能单独地分析参与交互的每一个Agent,而不会影响其他Agent和环境的状态。最后,利用面向对象Petri网描述了智能物理代理基金会请求协议和合同网协议,并对一个买卖Agent交互实例进行了建模和动态分析,验证了面向对象Petri网具有较好的建模能力。