基于扩展着色赋时Petri网的板材FMS建模及分析-东南大学学报.PDF

第３０卷第２期 东南大学学报（自然科 学版 ） Ｖｏｌ３０ Ｎｏ２ 　 ２０００年３月 ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＳＯＵＴＨＥＡＳＴＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ） 　 Ｍａｒ．２０００ 　　　　　　 基于扩展着色赋时Ｐｅｔｒｉ网的板材ＦＭＳ建模及分析 苏　春　许　超　 孙庆鸿 （东南大学机械工程系，南京２１００９６） 摘　要　提出带有决策库所的扩展着色赋时Ｐｅｔｒｉ网（ＥＣＴＰＮ）建模方法．建立了板材 ＦＭＳ的ＥＣＴＰＮ模型，通过ＥＣＴＰＮ模型对板材ＦＭＳ运行中的潜在冲突作出分析．结 合调度规则，ＥＣＴＰＮ模型能准确刻画板材ＦＭＳ的运行过程，为进一步分析和评价系 统创造了条件． 关键词　板材；柔性制造系统（ＦＭＳ）；Ｐｅｔｒｉ网；建模 分类号　ＴＨ１６５ 电力、通信及家电等产品的主体结构多由板材加工而成．激烈的市场竞争使产品更新速度 加快，要求相关企业具有快速应变能力．板材 ＦＭＳ具有刚性生产线的效率和工作车间（Ｊｏｂ ［１］ Ｓｈｏｐ）的柔性，以适应市场竞争要求．目前，板材ＦＭＳ基本为国外产品所垄断 ．在国产数控加 工设备基础上开发具有自主知识产权的板材ＦＭＳ，可以节省大量资金，缩小与发达国家在相 关领域的差距． 板材ＦＭＳ是典型的离散事件动态系统（ＤＥＤＳ），具有分布、并发及冲突等特征．科学的建 模和分析是设计配置合理、平稳高效ＦＭＳ的前提条件．本文提出带有决策库所的扩展着色赋 时Ｐｅｔｒｉ网（ＥｘｔｅｎｄｅｄＣｏｌｏｒｅｄＴｉｍｅｄＰｅｔｒｉＮｅｔｓ，ＥＣＴＰＮ）建模方法；以ＥＣＴＰＮ为工具，完成板材 ＦＭＳ建模．与调度规则相结合，ＥＣＴＰＮ模型能够准确地刻画板材ＦＭＳ的运行过程．以ＥＣＴＰＮ 模型为基础，开发板材ＦＭＳ仿真软件，为板材ＦＭＳ的设计选型和性能评估提供有效的支撑工 具． １　扩展着色赋时Ｐｅｔｒｉ网（ＥＣＴＰＮ）定义 Ｐｅｔｒｉ网具有强大的图形化建模能力和严密的数学基础，能准确描述ＤＥＤＳ中各种事件关 系、分析系统的逻辑特性（如：有界性、活性）和预测系统性能，已经在ＦＭＳ的设计和运行分析 ［２］ 中得到广泛应用 ． ［３］ 定义１　基本Ｐｅｔｒｉ网由３组元构成：Ｎ＝（Ｐ，Ｔ，Ｆ） ．其中，Ｐ＝｛ｐ，ｐ，…，ｐ｝是库所 １ ２ ｎ （ｐｌａｃｅ）集合，ｎ为库所的数量；Ｔ＝｛ｔ，ｔ，…，ｔ｝为变迁（ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ）集合，ｍ为变迁的数量；Ｆ＝ １ ２ ｍ （Ｐ×Ｔ） （Ｔ×Ｐ）是输入函数和输出函数集合． ∪ 库所表示资源的可用性及系统状态；库所中的资源用“令牌”（ｔｏｋｅｎ）表示．变迁表示资源 的消耗、使用及系统状态的变化．变迁激发（ｆｉｒｅ）使得令牌在库所之间流动，从而可以模拟系统 的动态过程．Ｆ建立了库所集合和变迁集合之间的联系． 基本Ｐｅｔｒｉ网建模能力弱，存在着节点多、不能描述时间性活动（ｔｅｍｐｏｒａｌａｃｔｉｖｉｔｉｅｓ）、缺乏 江苏省九五科技攻关资助项目（ＢＧ９８００６—１）． 　 收稿日期：１９９９－１０－１８．　第一作者：男，１９７０年生，博士研究生． ９０ 　　　东　南　大　学　学　报　　　　　　　　　　　　第３０卷 ［４］ 控制机制等缺点．为完成板材ＦＭＳ建模，必须对基本Ｐｅｔｒｉ网进行扩展 ．赋时Ｐｅｔｒｉ网（ＴＰＮ） 增加了变迁的时间延迟，可以得到设备利用率等系统的时间量特性；着色Ｐｅｔｒｉ网（ＣＰＮ）的库 所中具有不同颜色（ｃｏｌｏｒ）的令牌，可以简化网的结构．但是，ＣＰＮ和ＴＰＮ中没有决策节点，不 能用于ＦＭＳ调度、仿真及控