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

Basado en las características de modelado del sistema de manufactura flexible FMS (Flexible Manufacturing system), se propone el método de modelado integrado UML-OOPN. Este método consiste en utilizar UML (el lenguaje de modelado unificado) para construir un modelo de sistema de fabricación flexible (FMS) y luego asignar el modelo a un modelo de red de red de Petri orientada a objetos OOPN (redes de Petri orientadas a objetos) mediante el análisis de. el modelo y la simulación de la red de Petri, cuyos resultados pueden utilizarse para revisar y mejorar los diseños de modelos.

Introducción El sistema de fabricación flexible es un sistema creado por el hombre con una estructura funcional compleja. Generalmente consta de una unidad de procesamiento CNC, una unidad de almacenamiento y transporte de materiales y una unidad de control por computadora. Ser personalizado según las tareas de producción y el entorno. Adáptese rápidamente a los cambios. 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, una importante tendencia de desarrollo es combinar la tecnología de modelado orientado a objetos con la teoría de la red de Petri para aprender de las fortalezas y debilidades de cada uno. Este artículo combina las ventajas respectivas del lenguaje de modelado unificado UML y la red de Petri orientada a objetos, y propone un método de modelado integrado UML-OOPN. 1 Base técnica del método de modelado integrado UML-OOPN 1.1 Lenguaje de modelado unificado UML Lenguaje de modelado unificado UML es el producto del desarrollo de métodos de modelado orientados a objetos en la dirección de unificación y estandarización. Tiene capacidades de modelado más sólidas que otros métodos orientados a objetos. , bueno para modelar sistemas paralelos y distribuidos. UML es un lenguaje de modelado gráfico que define 5 categorías y hasta 10 diagramas de modelos diferentes para ayudar a considerar el 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 y otros de KAIST en Corea del Sur. En OPNets, como se muestra en la Figura 1, las subredes de red de alto nivel se utilizan para describir el comportamiento de cada objeto y las relaciones entre objetos, y encerrar las subredes con cuadros cuadrados representa encapsulación y abstracción. Para ocultar información, cada objeto se representa claramente como dos partes: estructura externa y 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 del objeto consta de una "cola de mensajes" (messQueue para abreviar, representada por una elipse, similar a un lugar representado por un círculo), una "puerta" (representada por una línea gruesa, similar a una transición representada por un cuadro cuadrado)) y la relación de flujo entre ellos (arco, representado por arcos. Cada objeto se representa como una subred, y el cambio del token en la biblioteca representa los diferentes estados del objeto (el token está representado por un). punto negro), por lo que estas ubicaciones se denominan específicamente estados.

están representados por líneas en negrita, similares a las transiciones representadas por cuadros cuadrados) y se dan las relaciones de flujo entre ellos (arco, representado por arcos). Cada objeto se representa como una subred, y el cambio del token en el lugar representa los diferentes estados del objeto (el token está representado por un punto negro), por lo que estos lugares se denominan específicamente estado 1.3 Motivación para integrar UML y OOPN UML El lenguaje se caracteriza por funciones ricas, intuitivas y fáciles de aprender, pero el modelo de sistema descrito por UML actualmente carece de métodos de verificación y análisis rigurosos y efectivos. Al mismo tiempo, es difícil de simular y ejecutar antes de implementar el modelo. por lo que es difícil crear un modelo eficaz. Las redes de Petri están más formalizadas y pueden realizar análisis matemáticos rigurosos y simulaciones informáticas intuitivas de la estructura y el comportamiento dinámico del sistema, pero son relativamente abstractas y difíciles de dominar. , UML Fácil de usar, las redes de Petri tienen rigor formal; UML puede describir sistemas de manera efectiva, y las redes de Petri pueden analizar sistemas rigurosamente. Los modelos UML están estrechamente relacionados con la implementación del programa y los modelos de redes de Petri son fáciles de simular.

Basado en las respectivas fortalezas de las redes uML y Petri, este artículo propone un método de modelado integrado 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 Petri El modelo de red se simula, se simula, se detecta un punto muerto estático y dinámico, y los resultados se utilizan para revisar y mejorar el diseño del modelo. Dicho diseño y análisis del modelo se repiten y mejoran continuamente hasta que sean satisfactorios. Esta idea de mapeo se muestra en la Figura 2.