[發明專利]一種多虛擬服務節點統一建模方法及仿真方法

在審

• 申請號: 201811187713.8
• 申請日: 2018-10-12
• 公開（公告）號: CN109324523A
• 公開（公告）日: 2019-02-12
• 發明（設計）人: 丁國富;江海凡;付建林;鄒益勝;張劍;丁國華
• 申請（專利權）人: 西南交通大學;成都天佑創軟科技有限公司
• 主分類號: G05B17/02
• 分類號: G05B17/02
• 代理公司: 成都信博專利代理有限責任公司 51200
• 代理人: 王沙沙

本發明公開了一種多虛擬服務節點統一建模方法及仿真方法，包括以下步驟：步驟1：將復雜離散制造系統分解為一系列的服務單元，通過虛擬服務節點將每個服務單元內的邏輯模型關聯起來；步驟2：將復雜離散制造系統的物流設備、物流路徑、物流控制邏輯用物流路徑網絡模型表達，通過虛擬服務節點將物流路徑和步驟1中的服務單元關聯起來；步驟3：通過虛擬服務節點將服務單元集、路徑網絡集和流動實體集關聯為整體，形成系統統一模型；本發明提出了一種具有統一性、層次性和可重構的建模方法，實現了多品種小批量制造模型下的離散制造系統生產過程和物流過程仿真，以及加工設備、物流設備利用率等分析和評價。

技術領域

本發明涉及離散制造系統建模技術領域，具體涉及一種多虛擬服務節點統一建模方法及仿真方法。

背景技術

以航空制造業和軌道交通行業為代表的復雜離散制造系統，其復雜性主要體現在：(1)系統組成復雜，設備類型和規模越來越大，設備自身的復雜程度也越來越高；(2)組織結構復雜，主要體現在生產組織關系和物流組織關系日趨復雜；(3)運行機制復雜，制造模式從大批大量生產朝多品種少批量生產轉變，系統具有更大的柔性和可重構性；建模和仿真被認為是處理包括制造系統在內的復雜系統的有效途徑；上述復雜性要求建模具有統一性、層次性和可重構性。

離散制造系統建模仿真方法主要包括DES(離散事件系統)建模方法和和基于Agent的建模方法(ABM)；DES建模方法可分為三大類：(1)面向活動建模，如ACD、Petri網；(2)面向事件建模，如事件圖；(3)面向狀態建模，如有限狀態機、DEVS、狀態圖等[B.K.Choi,D.Kang,Modeling and Simulation of Discrete-Event Systems,John Wiley&Sons,2013.]；上述建模方法的優勢在于具有圖形和代數建模規范，和成熟的建模仿真軟件，能較好地滿足復雜系統建模統一性和層次性的要求，其缺點在于較難處理柔性制造系統和可重構制造系統。

Agent建模方法不同于傳統的自頂向下的建模方式，不再關注系統的事件和活動，而是通過研究個體的屬性和行為及個體間的相互作用來研究系統的屬性和行為；有效降低了系統復雜度，并且帶來很大的建模靈活性；然而Agent建模方法的缺點在于缺乏嚴格的圖形和代數定義，使其具有較大的主觀性和隨意性，缺乏統一的規范和建模標準。

發明內容

本發明提供能有效處理復雜離散制造系統的復雜性，滿足統一性、層次性和可重構性要求的多虛擬服務節點統一建模方法及仿真方法。

本發明采用的技術方案是：

一種多虛擬服務節點統一建模方法，包括以下步驟：

步驟1：將復雜離散制造系統分解為一系列的服務單元，通過虛擬服務節點將每個服務單元內的邏輯模型關聯起來；其中每個服務單元包括控制器、處理器、執行器、緩存器、流動實體和物流路徑；

步驟2：將復雜離散制造系統的物流設備、物流路徑、物流控制邏輯用物流路徑網絡模型表達，通過虛擬服務節點將物流路徑和步驟1中的服務單元關聯起來；

步驟3：將步驟1中服務單元抽象為服務單元集，步驟2得到的物流路徑網絡模型抽象為路徑網絡集，將復雜離散制造系統的流動實體抽象出來建立流動實體集；通過虛擬服務節點將服務單元集、路徑網絡集和流動實體集關聯為整體，形成系統統一模型。

進一步的，所述步驟3中統一模型定義如下：

CDMS_UM＝＜SC_Set,LPN_Set,F_Set＞

SC_Set＝{SC_i|1＜i＜l}

LPN_Set＝{LPN_j|1＜j＜m}

F_Set＝{F_k|0＜k＜n}