基于对象Petri网的柔性制造仿真系统的建模与实现.pdf

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1、2012年4月中国制造业信息化第41卷第7期基于对象Petri网的柔性制造仿真系统的建模与实现王晶晶，汤军社(西北工业大学机电学院，陕西西安710072)摘要：利用Petri网对具有并发、同步、竞争、资源争用等特点的一类离散事件动态系统具有很好的描述和分析能力的优点，对其进行改进，得到对象Petri网。通过举例说明了对象Petri网的特点及建模过程，基本完成了FMS系统的架构，为下一步的工作提供了良好的基础。关键词：对象Petri网；对象；系统中图分类号：TP311文献标识码：A文章编号：1672—1616{2012)07—0020—05柔性制造系统(FMS)是一

2、种新型的制造系(4)能实现模型驱动和快速仿真；(5)具有动态决策统，具有很好的柔性，可以大幅度提高机械制造业能力，能适应系统变化的柔性。的劳动生产率，但其同时又是一项投资大、风险高1．2Petri网的高新技术。随着计算机仿真技术的发展，FMSPetri网的概念最早是由原西德的C．A．Petri离线仿真成为FMS布局设计、加工计划单指定等博士于1962年提出的。它是一种图形化的建模工的有力工具。对象Petri网在基本Petri网的基础具，具有直观、易懂、易用的优点，它又是严格的数上引进对象的概念，可以使得我们对FMS的建模学定义的对象，具有严密的数学解析理论，并可分

3、层次更加清晰并易于理解。层次建立Petri网图，对具有并发、同步、竞争、不确定性、资源争用特点的系统具有很好的描述和分析1关键技术简介能力，特别适合于类似FMS的复杂离散事件动态1．1柔性制造系统系统的建模与调度分析。柔性制造系统是在当今制造领域得到迅速发一个Petri网由4个部分组成：位置(place)集展和应用的一项高新技术，它是一个由加工系统、合P、变迁(transition)集合T、输入函数I和输出函物流系统、信息流系统组成的高度复杂的并发系数O。输入函数和输出函数是位置和变迁之间的统，能够以最少的人工干预，加工任一范围的零件映射函数。Petri网具有如下

4、几方面的特征：(1)族工件。由于其具有很好的柔性，可以大幅度提高Petri网中某个变迁的触发只和与自己有关的位置机械制造业的劳动生产率，快速适应市场变化，所状态相关，因而可以很好地描述具有并发特性的系以被人们广泛接受。统；(2)伴随Petri网的关联矩阵、可达矩阵等分析但是由于FMS是投资大、风险高的高新技术，方法可以很好地分析系统的灵活性、安全性等特所以要充分发挥FMS的潜在优势，就必须在FMS性；(3)变迁的触发依据输入位置的状态情况而定，的设计规划阶段对其进行全面深入的分析，并在运只有当变迁的输入位置状态符合变迁的触发条件行阶段配以最高效的计划调度，而仿真就

5、是实现上时，变迁才触发，进而驱动系统的运行；(4)Petri网述目标的最好方法。由于柔性制造系统具有上述的概念的灵活性允许我们将位置划分成很多类型，特征，其建模工具的选择就要具有以下特征：(1)能其中决策位的设计可以使我们所设计的Petri网具反映FMS复杂的并发特征；(2)具有分级建模的能有很强的动态决策能力，能很好地适应系统的柔力；(3)具有定性和定量地进行系统分析的能力；性收稿日期：2011—08—26作者简介：王晶晶(1987一)，女，河南偃师人，西北工业大学硕士研究生，主要研究方向为工业工程。·现代设计与先进制造技术·王晶晶汤军社基于对象Petri网的柔

6、性制造仿真系统的⋯⋯212面向对象Petri网(OPN)d．Token。TOken被定义为结构化数据，它由Token头和Token体构成。Token头包括源地址、随着人们对Petri网模型关注和研究越来越目的地址、序号、优先级等属性；Token体是由用户多，对其描述能力和简洁性提出了更高的要求，多定义的数据区。这样，Token的流动可以用来形象种高级Petri网系统应运而生，常见的有赋时着色地描述信息交换。Petri网、谓词变迁Petri网系统等。这些经过扩展的Petri网虽然对基本Petri网进行了改进，但是仍3利用对象Petri网对FMS建模的然不能解决随着系

7、统的扩大而产生的“状态爆炸”问题⋯1。因此，本文应用面向对象的Petri网技术过程举例来解决这个问题。由于在研究FMS时是站在系统的高度研究系统的整体性能，并不关心某种资源的内部运行过2．1OPN的基本思想程，只需要知道各种资源的运行时间来推进仿真时面向对象的建模与设计是一种围绕真实世界钟、根据各种资源之间的关系来推动系统的运行即的概念来组织模型的全新的思考问题的方式，其基可，所以将系统中具有类似操作过程的资源归结为本构造是对象l_2j。面向对象技术被认为是解决复一类对象。比如各种机床的处理顺序都很类似，却杂问题的最有希望的方法之一，将Petri网与面向又不必关心

8、其内部操作