基于UML和Petri网的FMS的系统建模

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1、基于UML和Petri网的FMS的系统建模摘要：针对FMS（FlexibleManufacturingSystem.柔性制造系统）系统的复杂性，结合UML（UnifiedModelingLanguage,统一建模语言）和Petri网各自的优点来对其进行建模。建模过程主要分为以下三个步骤：1）首先通过用UML建立起柔性制造系统的静态模型；2）然后用OOPN（Object-OrientedPetriNets,面向对象的Petri网）建立起FMS的动态模型；3）通过OOPNAiUML的转换规则，把OOPN模型转换为对应的UML模型，从而得到完整的FMS系统UML

2、模型。最后针对课题研究的系统实例，根据该法给出了其完整的系统UML模型。关键词：FMS；UML；OOPNSystemModelingofFMSBasedonUMLandPetriNetAbstract:FlexibleManufacturingSystemiscomplicated.AmethodbyintegratingUMLandPetrinets'advantageisproposedtobuildupthemodelofFMS・Themodelingprocessmainlyincludesthethreefollowingsteps:i）Firs

3、tly,usetheUMLforbuildingupthestaticmodelofFMS.2）Secondly,usetheOOPNforbuildingupthedynamicmodelofFMS.3）obtainthewholeUMLmodelofFMSbytransformingtheOOPNmodeltothecorrespondingUMLmodeldependingonsometransformrules.Attheend,theapproachisillustratedbyitsapplicationtothesubject.Keyword

4、s:UnifiedModelingLanguage;Object-OrientedPetriNets;FlexibleManufacturingSystem引言FMS是一类极其复朵的离散事件动态系统（DEDSDiscreteEventDynamicSystem）,对于这样一个系统进行设计和实现是相当复杂的，再者由于FMS具有耗资大、风险大、技术密集等特点，因此在FMS投入实施和运行之前，必须通过模型对英构成要素及整体静态/动态特性加以分析，以便对系统进行改善，减少各方面的浪费。这就要求在进行FMS设计的时候要对其可靠性进行分析，分析的关键就在于建立起一个相

5、应的可靠的模型。面向对象的建模方法则是建立可靠模型的有效途径，其中集成建模方法更是近年來研究的热点，针对系统的特点选择UML和OOPN集成的方法來対系统进行建模，则是充分利用了两者的优势。1UML—OOPN集成建模方法1.1统一建模语言UMLUML是一种面向对象的通用建模语言，它的主要作用是帮助用户对软件系统进行面向对象的描述和建模，可以描述该软件开发过程从需求分析直到实现和测试的全过程。比其他面向对象方法具有更强的建模能力，擅长于并行、分布式系统的建模。UML是一种图形化的建模语言，定义了5类视图共9种图，支持从各种不同角度考虑系统。但是UML只是一种建

6、模语言，而不是一种血向对象的建模方法，它并没有规定如何进行系统建模。1.2面向对象的Petri网OOPN最基本的思想就是将目标系统映射为一个个相互协作的对象，并用Petri网来描述各个对彖的行为以及对彖之间的通信关系，它吸取了面向对象的优势：简洁的接口，可重用的软构件和可扩展的构件库。OOPN存在的问题主要是：首先，它只产生各个对象的集合而没有总体图；英次，拓扑结构并没有清楚地显示网问的连接关系。1.3UML—OOPN集成由于单独使用其一都存在某些不足Z处，于是将两者进行集成，这样能够很好地利用两者的优势：(1)Petri网具有形式化的严格性，UML有友善

7、的用户界面；(2)Petri网可以直接分析验证系统，UML可以有效地描述系统；(3)Petri网善于模拟仿真系统的动态性能,UML模型能够容易进行编程实现。1.4UML和OOPN的结合方式⑶考虑到FMS系统的复杂性，以及UML模型是一种半形式化模型，不可能仅靠UML来描述系统的一些重要的动态特性，所以改用面向对象的Petri网來描述FMS系统的动态特性，然后通过转换规则转化成UML的状态图和序列图，这样就和已由UML建立的静态模型共同构成了一个完整的UML模型。2Petri网模型向UML模型的转换2.1单元子网向状态图的转换(1)单元OOPN模型屮的状态位

8、置映射为对应UML模型屮的状态。（2）单元OOPN模型屮的资源位置