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1、2012年4月中國制造業(yè)信息化第41卷第7期基于對(duì)象Petri網(wǎng)的柔性制造仿真系統(tǒng)的建模與實(shí)現(xiàn)王晶晶，湯軍社(西北工業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院，陜西西安710072)摘要：利用Petri網(wǎng)對(duì)具有并發(fā)、同步、競(jìng)爭(zhēng)、資源爭(zhēng)用等特點(diǎn)的一類離散事件動(dòng)態(tài)系統(tǒng)具有很好的描述和分析能力的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)，得到對(duì)象Petri網(wǎng)。通過舉例說明了對(duì)象Petri網(wǎng)的特點(diǎn)及建模過程，基本完成了FMS系統(tǒng)的架構(gòu)，為下一步的工作提供了良好的基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞：對(duì)象Petri網(wǎng)；對(duì)象；系統(tǒng)中圖分類號(hào)：TP311文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1672—1616{2012)07—0020—05柔性制造系統(tǒng)(FMS)是一
2、種新型的制造系(4)能實(shí)現(xiàn)模型驅(qū)動(dòng)和快速仿真；(5)具有動(dòng)態(tài)決策統(tǒng)，具有很好的柔性，可以大幅度提高機(jī)械制造業(yè)能力，能適應(yīng)系統(tǒng)變化的柔性。的勞動(dòng)生產(chǎn)率，但其同時(shí)又是一項(xiàng)投資大、風(fēng)險(xiǎn)高1．2Petri網(wǎng)的高新技術(shù)。隨著計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的發(fā)展，F(xiàn)MSPetri網(wǎng)的概念最早是由原西德的C．A．Petri離線仿真成為FMS布局設(shè)計(jì)、加工計(jì)劃單指定等博士于1962年提出的。它是一種圖形化的建模工的有力工具。對(duì)象Petri網(wǎng)在基本Petri網(wǎng)的基礎(chǔ)具，具有直觀、易懂、易用的優(yōu)點(diǎn)，它又是嚴(yán)格的數(shù)上引進(jìn)對(duì)象的概念，可以使得我們對(duì)FMS的建模學(xué)定義的對(duì)象，具有嚴(yán)密的數(shù)學(xué)解析理論，并可分
3、層次更加清晰并易于理解。層次建立Petri網(wǎng)圖，對(duì)具有并發(fā)、同步、競(jìng)爭(zhēng)、不確定性、資源爭(zhēng)用特點(diǎn)的系統(tǒng)具有很好的描述和分析1關(guān)鍵技術(shù)簡(jiǎn)介能力，特別適合于類似FMS的復(fù)雜離散事件動(dòng)態(tài)1．1柔性制造系統(tǒng)系統(tǒng)的建模與調(diào)度分析。柔性制造系統(tǒng)是在當(dāng)今制造領(lǐng)域得到迅速發(fā)一個(gè)Petri網(wǎng)由4個(gè)部分組成：位置(place)集展和應(yīng)用的一項(xiàng)高新技術(shù)，它是一個(gè)由加工系統(tǒng)、合P、變遷(transition)集合T、輸入函數(shù)I和輸出函物流系統(tǒng)、信息流系統(tǒng)組成的高度復(fù)雜的并發(fā)系數(shù)O。輸入函數(shù)和輸出函數(shù)是位置和變遷之間的統(tǒng)，能夠以最少的人工干預(yù)，加工任一范圍的零件映射函數(shù)。Petri網(wǎng)具有如下
4、幾方面的特征：(1)族工件。由于其具有很好的柔性，可以大幅度提高Petri網(wǎng)中某個(gè)變遷的觸發(fā)只和與自己有關(guān)的位置機(jī)械制造業(yè)的勞動(dòng)生產(chǎn)率，快速適應(yīng)市場(chǎng)變化，所狀態(tài)相關(guān)，因而可以很好地描述具有并發(fā)特性的系以被人們廣泛接受。統(tǒng)；(2)伴隨Petri網(wǎng)的關(guān)聯(lián)矩陣、可達(dá)矩陣等分析但是由于FMS是投資大、風(fēng)險(xiǎn)高的高新技術(shù)，方法可以很好地分析系統(tǒng)的靈活性、安全性等特所以要充分發(fā)揮FMS的潛在優(yōu)勢(shì)，就必須在FMS性；(3)變遷的觸發(fā)依據(jù)輸入位置的狀態(tài)情況而定，的設(shè)計(jì)規(guī)劃階段對(duì)其進(jìn)行全面深入的分析，并在運(yùn)只有當(dāng)變遷的輸入位置狀態(tài)符合變遷的觸發(fā)條件行階段配以最高效的計(jì)劃調(diào)度，而仿真就
5、是實(shí)現(xiàn)上時(shí)，變遷才觸發(fā)，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)行；(4)Petri網(wǎng)述目標(biāo)的最好方法。由于柔性制造系統(tǒng)具有上述的概念的靈活性允許我們將位置劃分成很多類型，特征，其建模工具的選擇就要具有以下特征：(1)能其中決策位的設(shè)計(jì)可以使我們所設(shè)計(jì)的Petri網(wǎng)具反映FMS復(fù)雜的并發(fā)特征；(2)具有分級(jí)建模的能有很強(qiáng)的動(dòng)態(tài)決策能力，能很好地適應(yīng)系統(tǒng)的柔力；(3)具有定性和定量地進(jìn)行系統(tǒng)分析的能力；性收稿日期：2011—08—26作者簡(jiǎn)介：王晶晶(1987一)，女，河南偃師人，西北工業(yè)大學(xué)碩士研究生，主要研究方向?yàn)楣I(yè)工程?！がF(xiàn)代設(shè)計(jì)與先進(jìn)制造技術(shù)·王晶晶湯軍社基于對(duì)象Petri網(wǎng)的柔
6、性制造仿真系統(tǒng)的??212面向?qū)ο驪etri網(wǎng)(OPN)d．Token。TOken被定義為結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，它由Token頭和Token體構(gòu)成。Token頭包括源地址、隨著人們對(duì)Petri網(wǎng)模型關(guān)注和研究越來越目的地址、序號(hào)、優(yōu)先級(jí)等屬性；Token體是由用戶多，對(duì)其描述能力和簡(jiǎn)潔性提出了更高的要求，多定義的數(shù)據(jù)區(qū)。這樣，Token的流動(dòng)可以用來形象種高級(jí)Petri網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，常見的有賦時(shí)著色地描述信息交換。Petri網(wǎng)、謂詞變遷Petri網(wǎng)系統(tǒng)等。這些經(jīng)過擴(kuò)展的Petri網(wǎng)雖然對(duì)基本Petri網(wǎng)進(jìn)行了改進(jìn)，但是仍3利用對(duì)象Petri網(wǎng)對(duì)FMS建模的然不能解決隨著系
7、統(tǒng)的擴(kuò)大而產(chǎn)生的“狀態(tài)爆炸”問題?1。因此，本文應(yīng)用面向?qū)ο蟮腜etri網(wǎng)技術(shù)過程舉例來解決這個(gè)問題。由于在研究FMS時(shí)是站在系統(tǒng)的高度研究系統(tǒng)的整體性能，并不關(guān)心某種資源的內(nèi)部運(yùn)行過2．1OPN的基本思想程，只需要知道各種資源的運(yùn)行時(shí)間來推進(jìn)仿真時(shí)面向?qū)ο蟮慕Ｅc設(shè)計(jì)是一種圍繞真實(shí)世界鐘、根據(jù)各種資源之間的關(guān)系來推動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)行即的概念來組織模型的全新的思考問題的方式，其基可，所以將系統(tǒng)中具有類似操作過程的資源歸結(jié)為本構(gòu)造是對(duì)象l_2j。面向?qū)ο蠹夹g(shù)被認(rèn)為是解決復(fù)一類對(duì)象。比如各種機(jī)床的處理順序都很類似，卻雜問題的最有希望的方法之一，將Petri網(wǎng)與面向又不必關(guān)心
8、其內(nèi)部操作
