網(wǎng)中網(wǎng)理論在柔性制造系統(tǒng)中的應(yīng)用
[摘 要]:柔性制造系統(tǒng)的宏觀模型,根據(jù)網(wǎng)中網(wǎng)理論并結(jié)合Renew構(gòu)建,即將通用標(biāo)記(網(wǎng))用對象來替代。當(dāng)變遷SupplyA激活后到達Robo0tSystem,通過共用庫所與系統(tǒng)網(wǎng)發(fā)生交互。機械處理后到達裝配緩沖區(qū)AssemblyBuffer,操作結(jié)束后標(biāo)記到達裝配系統(tǒng)對象網(wǎng).此時另一標(biāo)記SupplyB也參與到系統(tǒng)生產(chǎn)變遷,裝配結(jié)束后到達處理緩沖庫所,再經(jīng)機器人控制系統(tǒng)及緩沖處理庫所Deposit2,最終提交完成產(chǎn)品加工。 關(guān)鍵詞: 網(wǎng)中網(wǎng);參考網(wǎng); 柔性制造系統(tǒng) 0 引目 柔性制造系統(tǒng)是Petri網(wǎng)理論應(yīng)用比較成功的領(lǐng)域,但隨著系統(tǒng)日益龐大,狀態(tài)空間和系統(tǒng)層次數(shù)目給系統(tǒng)仿真模擬增加難度。Petri網(wǎng)理論體系中對象Petri網(wǎng)(Obiect Petri Nets)和網(wǎng)中網(wǎng)理論(Nets-within-Nets)的出現(xiàn),可采用面向?qū)ο蠡蛎嫦駻gent的技術(shù)解決復(fù)雜系統(tǒng)設(shè)計驗證。即用網(wǎng)中網(wǎng)概念構(gòu)建柔性制造系統(tǒng)宏觀模型,在系統(tǒng)實現(xiàn)上采用基于網(wǎng)中網(wǎng)理論開發(fā)工具Renewtools2.0。 1 網(wǎng)中網(wǎng)理論(Nets Within Nets) 1.1網(wǎng)中網(wǎng)(Nets within Nets) 網(wǎng)中網(wǎng)中,庫所中標(biāo)記(Token)被用來描述對象,此標(biāo)記可以是Petri網(wǎng),如圖1。在庫所P1中有一標(biāo)記,該標(biāo)記由另一Petri網(wǎng)構(gòu)成,當(dāng)變遷T2滿足條件激活后,P1中的標(biāo)記傳送到庫所P2中,同時作為一個子網(wǎng)用標(biāo)記表示的子Petri網(wǎng)內(nèi)部變遷如滿足條件也激活,庫所Place1中的標(biāo)記傳送到Place2中。一個標(biāo)記網(wǎng)(Token net)也稱為對象網(wǎng)(Obiect net)與系統(tǒng)網(wǎng)(System net)形成對比。通過面向?qū)ο蟮姆椒珊喕徒M織系統(tǒng)設(shè)計。 1.2參照網(wǎng)(Reference nets) 參照網(wǎng)是結(jié)合網(wǎng)中網(wǎng)特點的高層Petri網(wǎng),且擴充著色Petri網(wǎng)(Colored Petri nets)的基本概念,同時動態(tài)創(chuàng)建Petri網(wǎng)實例(Net instance),特點是將創(chuàng)建網(wǎng)實例作為標(biāo)記映射到其他的Petri網(wǎng)實例,動態(tài)變遷的同步通信通過使用同步通道(Synchronous Channels)實現(xiàn)。參照網(wǎng)不僅提供圖形化建模界面還結(jié)合Java語言作為內(nèi)嵌編程語言。 在面向?qū)ο驪etri網(wǎng)中,標(biāo)記對應(yīng)系統(tǒng)網(wǎng)的最底層即對象網(wǎng)。參照網(wǎng)創(chuàng)建時僅僅是一個靜態(tài)結(jié)構(gòu)作為后期模板使用。在系統(tǒng)仿真時可創(chuàng)建任意數(shù)目的網(wǎng)實例,每個網(wǎng)實例具有獨立的標(biāo)記,可獨立激活與之相對應(yīng)的網(wǎng)實例。網(wǎng)實例需相應(yīng)的通信算法實現(xiàn)不同變遷間的同步通信,參照網(wǎng)中使用同步通道實現(xiàn)通信,同步通道最早是在著色petri網(wǎng)中提出,同步意味著兩個變遷可同時激活。同步通道雙方在發(fā)生通信前雙方須約定具有相同通道名和相對應(yīng)的通信參數(shù)。其中變遷T1和T2使用共同的通道名ch(),this用于創(chuàng)建通道。當(dāng)T1和T2滿足通信條件時同時激活。 按面向?qū)ο缶幊陶Z言需再將參照網(wǎng)初始化成對應(yīng)網(wǎng)實例。初始化變遷需特殊內(nèi)嵌下行 (downlink)標(biāo)識來描述低層網(wǎng)請求,被請求變遷成為上行(uplink)作為接受其他網(wǎng)實例請求的服務(wù)方,每個同步通道觸發(fā)后,通道表達式按標(biāo)準(zhǔn)同時觸發(fā)兩個變遷。通常帶有上行標(biāo)識的變遷若無相應(yīng)的下行變遷匹配時不能被其他變遷激活,變遷可具有任意數(shù)目的下行變遷但只能有一個上行變遷。 2 網(wǎng)中網(wǎng)理論在柔性制造系統(tǒng)中的應(yīng)用 Renew設(shè)計中,針對柔性制造系統(tǒng)模型,使用不同命名區(qū)分不同參照網(wǎng)元素,圖中黑色變遷為子系統(tǒng)對象網(wǎng)。系統(tǒng)生產(chǎn)過程描述為:先變遷SupplyA經(jīng)20個延時單位,在Renew tools開發(fā)工具中使用@表示相應(yīng)的延遲激活,變遷SupplyA激活后經(jīng)處理緩沖區(qū)Depositl到RobotSystem,此時RobotSystem相當(dāng)于系統(tǒng)對象子網(wǎng),經(jīng)共用庫所與系統(tǒng)網(wǎng)發(fā)生交互后,由緩沖庫所DepositBuffer傳送系統(tǒng)ConverySystem到機械緩沖區(qū)MachineBuffer,此時對象子網(wǎng)系統(tǒng)MachineSystem對傳輸標(biāo)記加工處理,結(jié)束后經(jīng)傳送帶系統(tǒng)ConveryBeleSystem到裝配緩沖區(qū)AssemblyBuffer,由人工操作參與系統(tǒng)生產(chǎn)流程,同樣變遷Handwork的延遲時間設(shè)置為30個時間單位,結(jié)束后標(biāo)記到裝配系統(tǒng)對象網(wǎng),而另一標(biāo)記也參與到系統(tǒng)生產(chǎn)變遷SupplyB觸發(fā)經(jīng)庫所Deposit3與手工操作一起進入裝配系統(tǒng),裝配結(jié)束后到處理緩沖庫所DepositBuffer再由機器人控制系統(tǒng)處理,經(jīng)緩沖處理庫所Deposit2,最終提交完成產(chǎn)品加工即標(biāo)記到達變遷DeliveryAB完成執(zhí)行。 機器人控制對象子網(wǎng)如圖4,機器人有3種狀態(tài):供應(yīng)、提交、空閑。不同的機器人狀態(tài)都有1個緩沖庫所與之相關(guān)聯(lián),對象子網(wǎng)通過共用庫所DepositBuffer與整個系統(tǒng)發(fā)生交互。 傳送系統(tǒng),待處理標(biāo)記即需加工的產(chǎn)品經(jīng)加載變遷Load,到傳送庫所OnCoySys,再到卸載變遷Unload觸發(fā)后標(biāo)記到達機械緩沖區(qū)MachineBuffer即完成傳輸任務(wù)。 傳送帶對象網(wǎng)如圖6,處理過程與傳輸系統(tǒng)類似,經(jīng)進入緩沖區(qū),傳送、結(jié)束最后到裝配沖區(qū)。 采用參考網(wǎng)開發(fā)工具Renew可有效驗證系統(tǒng)的運行流程,并且通過標(biāo)記動態(tài)(Tokengame)的形式直觀形象的表示出系統(tǒng)每一步執(zhí)行過程,上述模型采用網(wǎng)中網(wǎng)的理論從宏觀角度出發(fā)構(gòu)建1個柔性制造系統(tǒng)的整體模型和具體對象網(wǎng)的模型。 3 結(jié)論與展望 采用面向?qū)ο蠓椒?,分析和驗證系統(tǒng)可有效地提高系統(tǒng)分析和設(shè)計效率。網(wǎng)中網(wǎng)理論很好的結(jié)合了面向?qū)ο螅∣rient Obiect)和面向智能體(Orient Agent)技術(shù),并在此基礎(chǔ)上擴展了Petri網(wǎng)的基本概念,用網(wǎng)中網(wǎng)的理論實現(xiàn)宏觀模型構(gòu)建。 |