petri物流系統(tǒng)建模與仿真ppt課件

1、二、仿真模型(二) Petri 網(wǎng)模型1、延續(xù)形狀系統(tǒng)與離散事件系統(tǒng)1延續(xù)形狀系統(tǒng) 特點：系統(tǒng)形狀隨時間延續(xù)變化，系統(tǒng)形狀變化是由時間驅(qū)動的； 建模方法：系統(tǒng)動力學模型； 描畫問題：.二、仿真模型(二) Petri 網(wǎng)模型2離散事件系統(tǒng) 特點：系統(tǒng)形狀只在事件發(fā)生的時辰發(fā)生變化，形狀變化是不延續(xù)的，在相鄰兩個事件發(fā)生之間，系統(tǒng)形狀不發(fā)生變化 ； 建模方法：Petri網(wǎng)模型； 描畫問題：.二、仿真模型(二) Petri 網(wǎng)模型2、Petri 網(wǎng)簡介 1Petri網(wǎng)的作用 研討離散事件動態(tài)系統(tǒng)的一種工具：提示出被模擬的系統(tǒng)在構(gòu)造和動態(tài)行為方面的重要信息，由此對被模擬的系統(tǒng)進展評價，并提出改良(或改

2、動)系統(tǒng)的建議。 2Petri網(wǎng)的類型根本Petri網(wǎng)條件/事件系統(tǒng)低級Petri網(wǎng)庫所/變化網(wǎng)賦時Petri網(wǎng)著色Petri網(wǎng)隨機Petri網(wǎng)離散/延續(xù)混合Petri網(wǎng)模糊Petri網(wǎng). 3調(diào)查一個簡單的機加工車間的Petri網(wǎng)模擬問題 問題描畫 車間等待到有工件來到，便進展加工，然后把加工好的工件送出去。事件前提條件后繼條件1無b2a、bc3cd、a4d無前提條件：事件發(fā)生需求成立的條件；后繼條件：事件發(fā)生引起前提條件消逝，并產(chǎn)生一些其它條件。 事件動作 1. 一個工件送來； 2. 車間開場加工工件； 3. 工件的加工完成； 4. 把加工好的工件送出去。 形狀條件 a. 車間在等待; b.

3、 工件到達并等待加工； c. 車間正在加工工件； d. 工件加工終了。觸發(fā)事件發(fā)生引發(fā)形狀變化事件動作與形狀條件二、仿真模型(二) Petri 網(wǎng)模型. 用變化模擬事件，用庫所模擬條件。一個變化的輸入庫所即是它所對應的事件的前提條件，而輸出庫所是它的后繼條件。 一個事件的發(fā)生，對應相應變化的激發(fā)。條件的成立由對應于這個條件的庫所中有一個標志來表示。 當一個變化激發(fā)時，把表示其前提條件成立的使能標志移走，而產(chǎn)生出新的其后繼條件成立的標志。二、仿真模型(二) Petri 網(wǎng)模型Petri網(wǎng)模型及其運轉(zhuǎn)變化庫所標志例如.3、Petri 網(wǎng)根本概念1根本術(shù)語資源 與系統(tǒng)形狀發(fā)生變化有關(guān)的要素，如原料、

4、零件、產(chǎn)品、人員、工具、設(shè)備、數(shù)據(jù)及信息等。 庫所/位置(Place) 不僅表示一個場所，且表示在該場所存放了一定的資源?！皫焖怼皸l件。變化(Transition) 資源的耗費、運用及產(chǎn)生對應于形狀元素庫所的變化。“變化代表“事件。二、仿真模型(二) Petri 網(wǎng)模型.二、仿真模型(二) Petri 網(wǎng)模型2 Petri網(wǎng)的數(shù)學構(gòu)造定義及圖形表示定義1 一個根本Petri網(wǎng)PN是一個三元組N=P，T，F(xiàn)，P為庫所集，T為變化集，F(xiàn)為流關(guān)系一個P元素和一個T元素之間的有向弧組成的集合。低級PN為五元組 標識mi:庫所內(nèi)的標志令牌數(shù)1根本Petri網(wǎng)=1 權(quán)重wi:資源的耗費量或消費量1 根

5、本Petri網(wǎng)=1 .二、仿真模型(二) Petri 網(wǎng)模型定義2 設(shè) ，令 分別稱為變化t的輸入庫所集或t的前集和t的輸出庫所集或t的后集。 .二、仿真模型(二) Petri 網(wǎng)模型3變化條件和觸發(fā)規(guī)那么變化條件 一個Petri網(wǎng)PN是一個六元組N=(P,T, F, K, W, M0)。對于 , 假設(shè)在標識M下， 成立，那么稱變化t在M下有效，這時也說M授權(quán)t發(fā)生。.二、仿真模型(二) Petri 網(wǎng)模型觸發(fā)規(guī)那么 假設(shè)t在M下有效，那么M授權(quán)t發(fā)生。發(fā)生后，M變成如下定義的新標識M 當一個變化發(fā)生后，從每一個輸入庫所中移出與輸入弧權(quán)數(shù)相等的標志數(shù)令牌數(shù)，在每一個輸出庫所中產(chǎn)生與輸出弧權(quán)數(shù)相

6、等的標志數(shù)。.(4) Petri網(wǎng)事件邏輯關(guān)系順序關(guān)系 并發(fā)關(guān)系 沖突關(guān)系 二、仿真模型(二) Petri 網(wǎng)模型.迷惑關(guān)系 死鎖關(guān)系 二、仿真模型(二) Petri 網(wǎng)模型.合并關(guān)系 同步關(guān)系 優(yōu)先關(guān)系 二、仿真模型(二) Petri 網(wǎng)模型.例1例2二、仿真模型(二) Petri 網(wǎng)模型.Petri網(wǎng).三、物流系統(tǒng)仿真概述一系統(tǒng)仿真的概念 針對真實系統(tǒng)首先建立模型，然后在模型上進展實驗，用模型替代真實系統(tǒng)，從而研討系統(tǒng)性能的方法稱為系統(tǒng)仿真。 根據(jù)模型的不同，系統(tǒng)仿真主要分為： 根據(jù)所研討的系統(tǒng)不同，系統(tǒng)仿真又可分為：物理仿真數(shù)學仿真混合模型：物理數(shù)學仿真延續(xù)系統(tǒng)仿真離散系統(tǒng)仿真.二系統(tǒng)仿

7、真的普通步驟 1調(diào)研系統(tǒng)，設(shè)立目的 2搜集數(shù)據(jù)，建立模型 3編制程序 4運轉(zhuǎn)仿真模型 5輸出結(jié)果分析 .三系統(tǒng)仿真一些根本概念 1實體：是指組成系統(tǒng)的物理單元，如物流系統(tǒng)中的AGV、緩沖站、倉庫貨物及工件等?？煞譃闀簳r實體和永久實體兩類 。 2事件：是指引起系統(tǒng)變化的行為，也就是說，系統(tǒng)的動態(tài)過程是靠事件來驅(qū)動的。分必然事件和條件事件。 3成分：成分與實體是同一概念，只是根據(jù)習慣，在描畫系統(tǒng)時用實體而在模型描畫中用成分。成分分為自動成分和被動成分 。.4活動：兩個相鄰發(fā)生的事件之間的過程稱為活動，它標志著系統(tǒng)形狀的轉(zhuǎn)移。5進程：假設(shè)干事件與假設(shè)干活動組成的過程稱為進程，它描畫了各事件活動發(fā)生的

8、相互邏輯關(guān)系。 6仿真鐘：用于仿真時間的變化。 .四離散事件系統(tǒng)仿真方法 離散事件系統(tǒng)仿真的仿真鐘推進方法分為：常用的仿真算法有：下一事件步長法固定增量法。 面向事件的調(diào)度法：是面向事件的方法，適宜于活動繼續(xù)時間比較確定的系統(tǒng)。 面向活動的活動掃描法：是面向活動的?；顒娱_場和終了是系統(tǒng)形狀變化的標志，而活動的開場與終了不僅取決于時間要素，還取決于其它的要素條件要素。 面向進程的進程交互法：是事件調(diào)度法與活動掃描法的結(jié)合。它是以模型的各個自動成分的活動為主線來調(diào)度事件生成的順序的。 .五仿真結(jié)果分析 一次仿真的結(jié)果，只能是系統(tǒng)性能的一次抽樣分析，不能完全代表系統(tǒng)“真正的性能。這就要求經(jīng)過多次察看

9、隨機變量，用統(tǒng)計方法對輸出結(jié)果進展分析。 .六物流系統(tǒng)仿真軟件引見 1SIMAnimation SIMAnimation是美國3i公司設(shè)計開發(fā)的集成化物流仿真軟件。包括規(guī)劃編輯器、實驗編輯器和完好的用戶報表編輯器。同時仿真模型還包括豐富的交互特點。 SIMAnimation允許用戶仿真復雜的運動，像動力學和速度，像機器人、車床、傳輸通道、特殊空間中顯示，包括傳輸、旋轉(zhuǎn)、有形物體、視角和不斷運動視覺。.2Automod Automod是Brooks公司開發(fā)三維物流仿真軟件，主要包括了三大模塊：AutoMod、AutoStat和AutoView。 .用Automod進展物流配送中心規(guī)劃仿真實例 .

10、3ShowFlow ShowFlow 仿真軟件可為制造業(yè)和物流業(yè)提供建模、仿真、動畫和統(tǒng)計分析工具。4Quest Quest是法國達索系統(tǒng)Dassault Systemes公司開發(fā)，針對設(shè)備建模、實驗、分析設(shè)備分布和工藝流程的柔性、面向?qū)ο蟮?、基于延續(xù)事件的公用模擬軟件。 .5Stream Stream 是日本三井造船股份開發(fā)的仿真軟件，其最大特點是從日文命令組中選出并陳列的方式記述每一個設(shè)備的控制邏輯，關(guān)于制造完成的模型，依然沿襲運用了其前身MiFactory。 .6Witness Witness是英國Lanner Group的產(chǎn)品，是平面離散系統(tǒng)消費線仿真器，操作簡單，在低配置計算機上也完

11、全可以靈敏運用，是消費線仿真器的老字號，其齊備的根本仿真功能和處置優(yōu)勢，不斷是大家所公認的。 .7Flexsim Flexsim運用深層開發(fā)對象，這些對象代表著一定的活動和排序過程。 8.RaLC 樂龍RaLC軟件由日本AIS人工智能效力開發(fā)，上海樂龍人工智能軟件為其在華獨資子公司，完全中文化界面。9. Exend Exend系統(tǒng)仿真軟件是由美國Imagine That公司開發(fā)的通用仿真平臺。 .第四節(jié) 物流系統(tǒng)仿真實例實例1：企業(yè)物流庫存子系統(tǒng)動力學仿真 本例以國內(nèi)某儀表消費廠家的企業(yè)物流庫存作為例子，闡明用系統(tǒng)動力學方法進展企業(yè)物流庫存仿真分析的方法和過程，數(shù)據(jù)來源于該儀表企業(yè)。 .1分析

12、問題 庫存的存在是企業(yè)的一種無法的選擇，一方面，庫存的存在可以彌補企業(yè)由于無法準確預測未來的需求變化；另一方面，庫存的存在占用企業(yè)資金，添加企業(yè)運營本錢。2系統(tǒng)邊境確實定 庫存分為兩類：一類是產(chǎn)品庫存；一類是原資料庫存。 . 企業(yè)物流庫存子系統(tǒng)邊境 .3系統(tǒng)構(gòu)造分析 4反響分析企業(yè)物流庫存系統(tǒng)因果關(guān)系反響圖 .5系統(tǒng)流圖企業(yè)物流庫存系統(tǒng)的系統(tǒng)流圖 .6仿真結(jié)果分析.企業(yè)物流庫存系統(tǒng)的動力學仿真結(jié)果 .實例2：自動化立體倉庫出入庫系統(tǒng)的Petri網(wǎng)建模和仿真 1自動化立體倉庫出入庫系統(tǒng)的構(gòu)造及任務原理 本例研討的是巷道式消費性自動化立體倉庫系統(tǒng)，其構(gòu)造平面圖如下圖，系統(tǒng)主要由貨架區(qū)、堆垛機、出/入庫臺和出入庫緩沖區(qū)四部分組成，整體布置采用同端出入庫式。 .自動化立體倉庫平面圖 .2自動化立體倉庫出入庫系統(tǒng)的Petri網(wǎng)模型的建立.3自動化立體倉庫出入庫調(diào)度仿真仿真時間（h）堆垛機忙閑比在緩沖站滯留4min以上的貨物比例3200.4740.714仿真結(jié)果表 . 本