STOCHASTIC OBJECT-ORIENTED PETRI NETS （SOPNS） AND ITS APPLICATION IN MODELING OF MANUFACTURING SYSTEM RELIABILITY

Object-oriented Petri nets (OPNs) is extended into stochastic object-oriented Petri nets (SOPNs) by associating the OPN of an object with stochastic transitions and introducing stochastic places. The stochastic transition of the SOPNs of a production resources can be used to model its reliability, while the SOPN of a production resource can describe its performance with reliability considered. The SOPN model of a case production system is built to illustrate the relationship between the system's performances and the failures of individual production resources.     

基于Petri网的敏捷化生产调度建模方法

针对企业生产调度敏捷化程度不高、影响整个生产系统产能和效益最大化的问题,结合Petri网技术、面向对象方法和敏捷制造思想,提出了基于Petri网的敏捷化生产调度建模方法,开发了敏捷化生产调度建模的调度流程,研究得出了扩展的产能计算函数,建立了以产能瓶颈站点为调度核心,并向其他次产能瓶颈站点发散的敏捷化生产调度模型,直观、形象地反映了企业生产实时调度情况。通过实证研究,构建了产能函数,实现了对整个生产系统的全面调度,提升了瓶颈站点的产能,缩短了产品生产周期,提高了整个制造系统的效益。     

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。     

基于Petri网的非串行制造系统的可靠性分析

对带有中间缓冲区的非串行系统深入研究其可靠性问题,建立基于广义随机Petri网的可靠性模型,着重考虑出现的装配、拆分以及按不同比例进行装配或拆分的加工工序,其中间缓冲区可用度对机器可用度的影响,在此模型基础上,采用缓冲区可用度定理,对中间缓冲区和机器本身的状态转移概率分别分类求解,计算出相应的缓冲区可用度和等效机器可用度;同时通过功能可靠度指标,对整个加工任务车间的可靠性进行总体评价,从时间量和产品量因子出发,来衡量由于生产率的不平衡以及中间缓冲区的库存太小,引起生产流程中传输道的阻塞和缺料,进而造成的相关工件的加工时间延迟等问题。以三台机床和两个待加工工件的加工装配单元为例,验证该模型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。     

工期确定及可变工期下的受限资源多项目调度建模

针对不确定性工期问题的研究方法无法正确和清晰地描述工序状态变化、只能近似求解的现象,提出一种扩展Petri网建模方法,对工期确定和可变工期受限资源多项目调度问题进行建模。该方法将托肯分为逻辑托肯与资源托肯,托肯的转移分别表示任务的执行和资源的分配。通过对库所和变迁的分类以及对库所的赋时,将库所分为活动库所、资源库所、等待库所和终极库所,将变迁分为协调变迁、资源调度变迁和资源释放变迁。等待库所和活动库所通过协调变迁连接反映任务之间的时序关系,通过资源库所、资源调度变迁与资源释放变迁,反映任务之间对资源的竞争、占用和释放。对于可变工期问题,通过增加库所和变迁种类以及修改变迁触发规则来描述实际系统。采用PSPLIBlibrary中的实例对提出的建模方法进行模型求解成功率分析、模型求解适应度能力分析和对比性实验分析表明,所提方法比其他方法具有更好的求解能力和表现,并通过一个实际工程应用求解验证了建模方法的有效性。     

Real-time scheduling with deadlock avoidance in flexible manufacturing systems

The dynamic nature of manufacturing makes rescheduling essential in today's complex production environment, particularly in flexible and re-configurable systems. Research on optimising schedules, which includes deadlock avoidance, is rather limited. Furthermore, the deadlock problem is mostly ignored in research on rescheduling. A rescheduling algorithm, that uses time petri-nets and the minimal siphons concept, was developed to deal with sources of disturbance such as machine breakdowns in real-time. The algorithm guarantees a deadlock-free new schedule. The existence of alternative routes, availability of material handling facilities and the limitation of buffer capacities were taken into consideration. The developed algorithm modifies only the affected portion of the original schedule, rather than rescheduling all jobs, in order to limit changes to the original schedule and reduce the impact on the response time.The effect of flexible routing, machine breakdowns, machine downtime, routing criterion and the use of the dispatching rule on the performance of manufacturing systems was studied. The systems performance was measured by the average flow time, the makespan and the average machine utilisation. The results indicate that utilising the system routing flexibility in real-time rescheduling, while avoiding deadlocks, improves system performance. Moreover, routing the interrupted operation to an alternative machine, based on the minimum expected completion time rather than the least utilised machine criterion, resulted in better performance.     

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.     

模糊时态工作流网的建模和时间可能性分析

现有的工作流模型中很少考虑时间不确定性,以及资源和变迁的有效时间约束问题。为此,通过对模糊时间Petri网的各个元素中引入时间约束,提出了一种工作流模型,即模糊时态工作流网,给出了该工作流网中各种时态元素的计算方法,并讨论了利用该网对工作流中的时态现象进行时间建模和时间可能性分析的方法。最后,用一个实例解释了这些方法的使用。模糊时态工作流网可以对带有时间不确定性和时间约束的工作流模型中的时态信息进行建模,并对一些典型的时间约束进行时间可能性分析。     

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。     

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。     

面向企业能源消耗过程的模糊Petri网模型研究

针对企业能源消耗系统模型的需求性,在分析企业能源消耗过程的特点和模糊Petri网基本原理的基础上,从实用、可行的角度探索基于模糊Petri网的企业能耗过程模型,详细阐述了面向企业能源消耗过程的模糊Petri网模型的定义和运行规则,并依据特定的建模原则,进行举例说明.模型的建立独立于特定的能源类型和用能设备,全面反映企业能耗过程及其影响因素,为进一步仿真分析企业能耗状况提供了依据.     

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。     

PLC控制系统的Petri网模型研究

运用Petri网方法,给出了PLC控制系统的建模准则,在此基础上,对PLC控制系统进行了性能分析和仿真研究。     

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。     

制造系统动态可靠性建模理论及其应用

在分析传统可靠性设计理论存在缺陷及面临挑战的基础上，评述动态可靠性建模主要方法。利用Petri网对动态系统的描述能力，将Petri网应用于系统故障分析和动态可靠性计算中，提出了基于故障Petri网的动态可靠性建模方法。以某挖掘机液压系统为例，研究了制造系统故障的Petri网静态描述和动态可靠性计算方法，求解得到系统可靠性数值指标。应用表明，随机Petri网在故障传播描述以及系统动态可靠性分析方面具有优势.     

基于扩展Petri网的叶片FMS建模研究

将计时Ｐｅｔｒｉ网扩展到计算机网络环境，提出一种新的网络计时Ｐｅｔｒｉ网，用于叶片ＦＭＳ的建模中，并给出了仿真结果。     

统一建模语言状态图的Petri网模型及其分析方法

针对现有关于统一建模语言状态图形式化语义研究过程中存在的缺点,给出一种统一建模语言状态图的形式化语法表示方法,结合统一网、着色网定义了描述统一建模语言状态图动态语义的Petri网模型状态图网,状态图网可以准确描述状态图中的层间转移、转移的冲突和并发等现象,并且可以描述状态图转移上的数据处理和状态图之间的通讯机制,给出了从统一建模语言状态图到状态图网的转换规则,讨论了基于状态图网验证统一建模语言状态图正确性和一致性的方法.