基于改进随机状态图的制造系统建模.pdfVIP

第32卷第8期 北京工业大学学报 V01．32No．8 2006年8月 JOURNAL0FBEUINGUNIVERSITY0FTECHNOLOGYAug．2006 基于改进随机状态图的制造系统建模 张国军，何家兵，朱海平 (华中科技大学机械科学与工程学院数字制造与装备技术国家重点实验室，湖北武汉430074) 摘要：为减少应用随机状态图进行制造系统建模的复杂性，引入抽象子系统和系统总图。分别表达随机状态 图的相似性和整体性．应用改进后随机状态图建立了制造系统模型，将该模型转化为时间连续马尔可夫链，并 对系统的性能指标进行了分析．实例验证表明，改进随机状态图能有效简化建模与性能分析过程，为制造系统 设计与优化提供依据． 关键词：随机状态图；马尔可夫链；制造系统 中图分类号：THl65 文献标识码：A 在制造系统建模领域中，状态图在各类系统建模中被广泛地应用，利用单一状态图、随机状态图以及 NL等应用随机状 状态图混和排队论等理论研究系统性能，日益成为系统建模的研究主题．vijaykumar 态l蛩理论对系统建模和性能进行分析[11；TroubitsynaE，LatellaD和MassinkM[2]等人在随机状态图的软 件实现、性能描述与转化等方面进行了深入研究．然而，现有的随机状态图没有考虑子系统在结构和行为 上存在的内在相似性，使得建模过程与模型结果尤其复杂，并且在性能模型的总体描述上缺乏直观性．针 对这此问题，本文提出了一种改进随机状态图，用抽象子系统来描述系统相似性，同时构建一个系统总图 来弥补随机状态图在整体性描述上的缺陷． 1改进随机状态图 1．1随机状态图 状态图是在状态转换图的基础上，增加层次性、并行性和关联性．状态图包含状态、事件、条件、动作、 (n，s，f，厂)和转换(箭头表示)． 随机状态图(stochaStic 指数分布随机时延在状态图中关联状态或者事件．关联状态时，某一关联状态要延迟一定时间才能成为 事件触发的条件；关联事件表现为事件的过程需要一段时延．此外，系统的性能模型中还包含很多不确定 性，如一种状态面临几种不同状态的转移，状态转移存在冲突等．为了在性能模型中对这种不确定性进行 描述，随机状态图中加入概率元素．概率关联事件和条件关联事件类似，表示某个事件以某概率触发．如 设备在运行中发生故障后，未加工完产品以50％的概率报废．本文研究的是随机变量关联到事件的性能 模型． 在图2中，事件口，s，厂，c都关联到某指数分布时延，表示某事件的发生过程；状态F存在2种状态 率选择． 收稿日期： 2006一05—11． 基金项目： (05001011200503)． 作者简介： 张国军(1972一)，男，湖北襄樊人，博士，教授． 694 北京工业大学学报 2006年 形：等待 ∥：等待 P：加工 P：加工 F：故障 ，：故障 口：工件到达 n：工件到达 s：完成加工 s：完成加工 ，发生故障 ，发生故障 c：维修完成 乙：维修完成 图1状态图