计算机应用技术专业优秀论文计算机应用技术专业优秀论文 基于随机高级基于随机高级 PetriPetri 网的网的 FMSFMS 建模建模及其性能分析技术研究及其性能分析技术研究关键词：随机高级关键词：随机高级 PetriPetri 网网 柔性制造系统柔性制造系统 马尔可夫分析马尔可夫分析 FMSFMS 建模建模 仿真模型仿真模型摘要：柔性制造系统(FMS)是高度复杂的系统，具有耗资大、风险高、技术密集 等特点，其设计和实现过程非常复杂。因此，在柔性制造系统投入实施和运行 之前，需要利用合适的方法对其进行准确地建模，并对其构成要素及整体静态 和动态特性加以分析。这样可以在系统设计之初，发现并克服系统模型可能存 在的致命错误，尽量避免因设计欠佳而影响系统建成后的实际运行效率，甚至 制造系统不能正常工作的问题。目前，Petri 网不仅能描述 FMS 资源的共享、 冲突、互斥、并发和不确定性，而且能对资源进行定量和定性分析，因此， Petri 网已成为柔性制造系统的建模和分析的主流技术之一。然而，Petri 网中 的标记是不加区别的，容易出现“状态空间爆炸”的问题，使得复杂系统的模 型不易读、不易理解，影响模型的分析结果，最终导致系统没有达到最优化的 设计。因此，如何对 Petri 网进行扩展，建立更为有效的建模方法，具有重要 的理论和实际应用价值。 本文主要研究基于随机高级 Petr 网的柔性制造系 统建模及其性能分析技术。基于随机高级 Petri 网理论，对柔性制造系统 FMS 的建模和分析方法进行系统、深入地研究；关键解决 FMS 的 Petri 网表示、 Petri 网到随机高级 Petri 网的转化、随机高级 Petri 网的分析这三大问题， 主要完成以下研究内容： 1)分析柔性制造系统 FMS 的特点，简单介绍 FMS 的 各种建模分析技术；概述 Petri 网和随机高级 Petri 网(SHLPN)的概念及特性， 为下一步的研究工作奠定理论基础： 2)分析柔性制造系统 FMS 的随机高级 Petri 网建模方法。首先给出如何将 Petri 网的元素(托肯、库所、变迁和连接 弧)映射到 FMS 的概念，进行基于随机高级 Petri 网的 FMS 模型的形式化描述和 表示，然后处理系统建模的问题，研究 FMS 的随机高级 Petri 网模型的构造问 题。最后，通过一个典型的实例，详细阐述 FMS 建模过程中的几个关键点，包 括 Petri 网的化简规则和 Petri 网到随机高级 Petri 网的转换，以及最终自下 而上构造实例的随机高级 Petri 网模型； 3)讨论随机高级 Petri 网的几种定 性分析技术，并利用这些技术对实例模型进行结构分析，查找结构中存在的问 题，以便对所建立的模型进行改进； 4)研究随机高级 Petri 网的马尔可夫分 析和仿真分析，利用这两种分析技术对实例的随机高级 Petri 网模型进行分析， 验证该模型在结构上的合理性，并求其性能参数，以便对多个结构合理的模型 的性能进行比较，并验证该建模方法的正确可行性。正文内容正文内容柔性制造系统(FMS)是高度复杂的系统，具有耗资大、风险高、技术密集等 特点，其设计和实现过程非常复杂。因此，在柔性制造系统投入实施和运行之 前，需要利用合适的方法对其进行准确地建模，并对其构成要素及整体静态和 动态特性加以分析。这样可以在系统设计之初，发现并克服系统模型可能存在 的致命错误，尽量避免因设计欠佳而影响系统建成后的实际运行效率，甚至制 造系统不能正常工作的问题。目前，Petri 网不仅能描述 FMS 资源的共享、冲 突、互斥、并发和不确定性，而且能对资源进行定量和定性分析，因此，Petri 网已成为柔性制造系统的建模和分析的主流技术之一。然而，Petri 网中的标 记是不加区别的，容易出现“状态空间爆炸”的问题，使得复杂系统的模型不 易读、不易理解，影响模型的分析结果，最终导致系统没有达到最优化的设计。 因此，如何对 Petri 网进行扩展，建立更为有效的建模方法，具有重要的理论 和实际应用价值。 本文主要研究基于随机高级 Petr 网的柔性制造系统建模 及其性能分析技术。基于随机高级 Petri 网理论，对柔性制造系统 FMS 的建模 和分析方法进行系统、深入地研究；关键解决 FMS 的 Petri 网表示、Petri 网 到随机高级 Petri 网的转化、随机高级 Petri 网的分析这三大问题，主要完成 以下研究内容： 1)分析柔性制造系统 FMS 的特点，简单介绍 FMS 的各种建模 分析技术；概述 Petri 网和随机高级 Petri 网(SHLPN)的概念及特性，为下一步 的研究工作奠定理论基础： 2)分析柔性制造系统 FMS 的随机高级 Petri 网建 模方法。首先给出如何将 Petri 网的元素(托肯、库所、变迁和连接弧)映射到 FMS 的概念，进行基于随机高级 Petri 网的 FMS 模型的形式化描述和表示，然 后处理系统建模的问题，研究 FMS 的随机高级 Petri 网模型的构造问题。最后， 通过一个典型的实例，详细阐述 FMS 建模过程中的几个关键点，包括 Petri 网 的化简规则和 Petri 网到随机高级 Petri 网的转换，以及最终自下而上构造实 例的随机高级 Petri 网模型； 3)讨论随机高级 Petri 网的几种定性分析技术， 并利用这些技术对实例模型进行结构分析，查找结构中存在的问题，以便对所 建立的模型进行改进； 4)研究随机高级 Petri 网的马尔可夫分析和仿真分析， 利用这两种分析技术对实例的随机高级 Petri 网模型进行分析，验证该模型在 结构上的合理性，并求其性能参数，以便对多个结构合理的模型的性能进行比 较，并验证该建模方法的正确可行性。 柔性制造系统(FMS)是高度复杂的系统，具有耗资大、风险高、技术密集等特点， 其设计和实现过程非常复杂。因此，在柔性制造系统投入实施和运行之前，需 要利用合适的方法对其进行准确地建模，并对其构成要素及整体静态和动态特 性加以分析。这样可以在系统设计之初，发现并克服系统模型可能存在的致命 错误，尽量避免因设计欠佳而影响系统建成后的实际运行效率，甚至制造系统 不能正常工作的问题。目前，Petri 网不仅能描述 FMS 资源的共享、冲突、互 斥、并发和不确定性，而且能对资源进行定量和定性分析，因此，Petri 网已 成为柔性制造系统的建模和分析的主流技术之一。然而，Petri 网中的标记是 不加区别的，容易出现“状态空间爆炸”的问题，使得复杂系统的模型不易读、 不易理解，影响模型的分析结果，最终导致系统没有达到最优化的设计。因此， 如何对 Petri 网进行扩展，建立更为有效的建模方法，具有重要的理论和实际 应用价值。 本文主要研究基于随机高级 Petr 网的柔性制造系统建模及其性 能分析技术。基于随机高级 Petri 网理论，对柔性制造系统 FMS 的建模和分析方法进行系统、深入地研究；关键解决 FMS 的 Petri 网表示、Petri 网到随机 高级 Petri 网的转化、随机高级 Petri 网的分析这三大问题，主要完成以下研 究内容： 1)分析柔性制造系统 FMS 的特点，简单介绍 FMS 的各种建模分析技 术；概述 Petri 网和随机高级 Petri 网(SHLPN)的概念及特性，为下一步的研究 工作奠定理论基础： 2)分析柔性制造系统 FMS 的随机高级 Petri 网建模方法。 首先给出如何将 Petri 网的元素(托肯、库所、变迁和连接弧)映射到 FMS 的概 念，进行基于随机高级 Petri 网的 FMS 模型的形式化描述和表示，然后处理系 统建模的问题，研究 FMS 的随机高级 Petri 网模型的构造问题。最后，通过一 个典型的实例，详细阐述 FMS 建模过程中的几个关键点，包括 Petri 网的化简 规则和 Petri 网到随机高级 Petri 网的转换，以及最终自下而上构造实例的随 机高级 Petri 网模型； 3)讨论随机高级 Petri 网的几种定性分析技术，并利 用这些技术对实例模型进行结构分析，查找结构中存在的问题，以便对所建立 的模型进行改进； 4)研究随机高级 Petri 网的马尔可夫分析和仿真分析，利 用这两种分析技术对实例的随机高级 Petri 网模型进行分析，验证该模型在结 构上的合理性，并求其性能参数，以便对多个结构合理的模型的性能进行比较， 并验证该建模方法的正确可行性。 柔性制造系统(FMS)是高度复杂的系统，具有耗资大、风险高、技术密集等特点， 其设计和实现过程非常复杂。因此，在柔性制造系统投入实施和运行之前，需 要利用合适的方法对其进行准确地建模，并对其构成要素及整体静态和动态特 性加以分析。这样可以在系统设计之初，发现并克服系统模型可能存在的致命 错误，尽量避免因设计欠佳而影响系统建成后的实际运行效率，甚至制造系统 不能正常工作的问题。目前，Petri 网不仅能描述 FMS 资源的共享、冲突、互 斥、并发和不确定性，而且能对资源进行定量和定性分析，因此，Petri 网已 成为柔性制造系统的建模和分析的主流技术之一。然而，Petri 网中的标记是 不加区别的，容易出现“状态空间爆炸”的问题，使得复杂系统的模型不易读、 不易理解，影响模型的分析结果，最终导致系统没有达到最优化的设计。因此， 如何对 Petri 网进行扩展，建立更为有效的建模方法，具有重要的理论和实际 应用价值。 本文主要研究基于随机高级 Petr 网的柔性制造系统建模及其性 能分析技术。基于随机高级 Petri 网理论，对柔性制造系统 FMS 的建模和分析 方法进行系统、深入地研究；关键解决 FMS 的 Petri 网表示、Petri 网到随机 高级 Petri 网的转化、随机高级 Petri 网的分析这三大问题，主要完成以下研 究内容： 1)分析柔性制造系统 FMS 的特点，简单介绍 FMS 的各种建模分析技 术；概述 Petri 网和随机高级 Petri 网(SHLPN)的概念及特性，为下一步的研究 工作奠定理论基础： 2)分析柔性制造系统 FMS 的随机高级 Petri 网建模方法。 首先给出如何将 Petri 网的元素(托肯、库所、变迁和连接弧)映射到 FMS 的概 念，进行基于随机高级 Petri 网的 FMS 模型的形式化描述和表示，然后处理系 统建模的问题，研究 FMS 的随机高级 Petri 网模型的构造问题。最后，通过一 个典型的实例，详细阐述 FMS 建模过程中的几个关键点，包括 Petri 网的化简 规则和 Petri 网到随机高级 Petri 网的转换，以及最终自下而上构造实例的随 机高级 Petri 网模型； 3)讨论随机高级 Petri 网的几种定性分析技术，并利 用这些技术对实例模型进行结构分析，查找结构中存在的问题，以便对所建立 的模型进行改进； 4)研究随机高级 Petri 网的马尔可夫分析和仿真分析，利 用这两种分析技术对实例的随机高级 Petri 网模型进行分析，验证该模型在结 构上的合理性，并求其性能参数，以便对多个结构合理的模型的性能进行比较，并验证该建模方法的正确可行性。 柔性制造系统(FMS)是高度复杂的系统，具有耗资大、风险高、技术密集等特点， 其设计和实现过程非常复杂。因此，在柔性制造系统投入实施和运行之前，需 要利用合适的方法对其进行准确地建模，并对其构成要素及整体静态和动态特 性加以分析。这样可以在系统设计之初，发现并克服系统模型可能存在的致命 错误，尽量避免因设计欠佳而影响系统建成后的实际运行效率，甚至制造系统 不能正常工作的问题。目前，Petri 网不仅能描述 FMS 资源的共享、冲突、互 斥、并发和不确定性，而且能对资源进行定量和定性分析，因此，Petri 网已 成为柔性制造系