Modelado y simulación de sistemas de fabricación flexibles basados ​​en redes de Petri

De acuerdo con las características de modelado de los sistemas de fabricación flexibles, se propone un método de modelado integrado de UML-OOPN. Este método utiliza el lenguaje de modelado unificado UML para establecer un modelo de sistema de fabricación flexible (FMS) y luego asigna el modelo a un modelo de red de Petri orientada a objetos (OOPN). Mediante el análisis y simulación del modelo de red de Petri, los resultados se pueden utilizar para modificar y mejorar el diseño del modelo.

Introducción El sistema de fabricación flexible es un sistema artificial con estructura funcional compleja, que generalmente consta de una unidad de procesamiento CNC, una unidad de almacenamiento y transporte de material y una unidad de control por computadora. Cada unidad tiene un cierto grado de flexibilidad y se puede ajustar rápidamente según los cambios en las tareas y entornos de producción. Al igual que los sistemas de fabricación tradicionales, el análisis de las unidades de fabricación FMS también requiere soporte de modelo y debe ser altamente reconfigurable y reutilizable. En la actualidad, en el campo del modelado de sistemas de fabricación, es una tendencia de desarrollo importante combinar la tecnología de modelado orientado a objetos con la teoría de la red de Petri y aprender de las fortalezas de cada uno. Este artículo combina las ventajas del lenguaje de modelado unificado UML y la red de Petri orientada a objetos, y propone un método de modelado integrado de UML-OOPN. 1 Base técnica del método de modelado integrado UML-OOPN 1.1 Lenguaje de modelado unificado UML es el producto de la unificación y estandarización de métodos de modelado orientados a objetos. Tiene capacidades de modelado más sólidas que otros métodos orientados a objetos y es bueno en sistemas paralelos y distribuidos. Modelado. UML es un lenguaje de modelado gráfico que define hasta 10 diagramas de modelos diferentes para respaldar la consideración del sistema desde diferentes perspectivas. 1.2 Red de Petri orientada a objetos La red de Petri orientada a objetos OOPN utilizada en este artículo es una extensión del modelo OPNets propuesto por Yang Kyu Lee de KAIST en Corea del Sur. En OPNet, como se muestra en la Figura 1, las subredes de red de alto nivel se utilizan para describir el comportamiento de cada objeto y la relación entre los objetos, y se utilizan cuadros cuadrados para rodear las subredes para representar la encapsulación y la abstracción. Para ocultar información, cada objeto se representa claramente como una estructura externa y una estructura interna. Las estructuras externas describen la comunicación de información entre objetos, mientras que las estructuras internas describen el flujo de control interno de cada objeto. La interfaz externa de un objeto consta de una "cola de mensajes" (abreviada como mesQueue, representada por un óvalo, similar a un repositorio representado por un círculo), una "puerta" (una puerta representada por una línea gruesa, similar a una transición representado por un cuadro), y entre ellos La relación del proceso (arco, representado por un arco) entre. Cada objeto se representa como una subred y los cambios en los tokens en la biblioteca representan diferentes estados del objeto (los tokens están representados por puntos negros), por lo que estas bibliotecas se denominan específicamente estados.

Representado por líneas gruesas, similares a las transiciones representadas por cuadros) y la relación fluida entre ellas (arcos, representados por arcos). Cada objeto se representa como una subred y los cambios en los tokens en la biblioteca representan diferentes estados del objeto (los tokens están representados por puntos negros), por lo que estas bibliotecas se denominan específicamente estados. 1.3 Motivación para integrar UML y OOPN El lenguaje UML se caracteriza por funciones ricas y aprendizaje intuitivo, pero no está lo suficientemente formalizado. Actualmente, los modelos de sistemas descritos utilizando UML carecen de métodos de verificación y análisis rigurosos y efectivos, y es difícil realizar operaciones de simulación antes de implementar el modelo, lo que dificulta modificar y mejorar el modelo de manera efectiva. Las redes de Petri son más formales y pueden realizar análisis matemáticos rigurosos y simulaciones informáticas intuitivas de la estructura del sistema y el comportamiento dinámico, pero son relativamente abstractas y difíciles de dominar. En resumen, UML es fácil de usar y la red de Petri tiene rigor formal; UML puede describir eficazmente el sistema y la red de Petri puede analizar el sistema rigurosamente; el modelo UML está estrechamente relacionado con la implementación del programa, mientras que el modelo de red de Petri es fácil de simular. De acuerdo con las características respectivas de las redes uML y Petri, se propone un método de modelado integrado de UML-OOPN. 2 Método de modelado integrado UML-OOPN 2.1 La idea de diseño general del método de modelado integrado UML-OOPN La idea de diseño general del método de modelado integrado UML-OOPN es utilizar UML para modelar el sistema y mapearlo internamente en un objeto. Modelo de red de Petri orientado, utilizando El modelo de red de Petri se simula, se detecta un punto muerto estático y dinámico y los resultados se utilizan para modificar y mejorar el diseño del modelo.

Repita este diseño de modelo y análisis de modelo hasta que esté satisfecho. Esta idea de mapeo se muestra en la Figura 2.