[發明專利]基于隨機Petri網的流通加工系統建模算法

在審

• 申請號: 202010434132.0
• 申請日: 2020-05-21
• 公開（公告）號: CN113704948A
• 公開（公告）日: 2021-11-26
• 發明（設計）人: 李孝忠;李小鵬
• 申請（專利權）人: 天津科技大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06Q10/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種基于隨機Petri網的流通加工系統建模算法，其技術特點是包括以下步驟：流通加工系統是一個動態離散系統，影響該系統的因素多具有并發性、異步性及隨機性的特點，所以定性和定量分析流通加工系統較為復雜。以某農副產品加工基地農副產品的一次流通加工為研究背景，構建了反映該企業流通加工系統的實際組成及運行狀態的隨機Petri網模型，并對該模型進行了定性分析和定量分析，其中：定性分析是根據連續時間的隨機Petri網同構于連續時間馬爾科夫鏈的特點對模型的活性、可達性、有界性等進行了分析；定量分析是利用帶有模糊參數的隨機Petri網求解出庫所繁忙的概率、系統變遷的利用率、系統平均延時時間及流入系統的標記流速。根據所得數據分析可知：應進一步優化加工環節，流入系統的標記流速還應加快。

技術領域

本發明屬于流通加工系統技術領域，涉及一種基于隨機Petri網的流通加工系統建模算法。

背景技術

流通加工系統是庫存系統的一個關鍵環節，所謂流通加工，就是物品從生產到使用的過程中，根據客戶需要所施加的組裝、包裝、分割、計量、分揀、貼標簽、分裝等簡單作業的總稱，是對生產加工的一種補充。常見的流通加工有冷凍加工、分選加工、精制加工、分裝加工、組裝加工。本發明涉及的是精制加工，主要包括產品的清洗、加工、包裝等步驟。流通加工系統是一個動態離散系統，存在著大量不確定性，分析目標是得到更加準確的數值解，使系統的性能分析結果更加切合實際。

Petri網的圖形表示和描述異步并發的能力為系統的建模提供了強有力的幫助。隨機Petri網(Stochastic Petri net，SPN)是在P/T網的基礎上，對每個變遷相關聯一個服從指數分布的實施速率，它是用來描述動態行為同構于連續時間馬爾科夫鏈(Markovchain，MC)的離散動態系統的，并被廣泛應用于通信、同步等問題，然而相關研究所處理的動態離散系統(包括流通加工系統)多假定是精確系統，有一定的局限性。

綜上所述，目前流通加工系統對不確定性處理尚有不足，需提供新的方法。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種設計合理、算法成本低一種基于帶有模糊參數隨機Petri網的流通加工系統建模算法。

本發明解決現有的技術問題是采取以下技術方案實現的：

一種基于隨機Petri網的流通加工系統建模算法，包括以下步驟：

步驟1、建立帶有模糊參數的隨機Petri網模型；

步驟2、基于T_不變量的模型有效性分析；

步驟3、基于馬爾可夫過程的模型有效性分析；

步驟4、根據隨機Petri網的狀態可達圖同構于連續時間馬爾科夫鏈的特點，可得到與其同構的馬爾可夫鏈；

步驟5、根據已有MC可以得到馬爾科夫過程的轉移速率矩陣，得到穩定概率方程，求出穩定概率；

步驟6、根據求得的穩定概率進行模型性能分析，包括：庫所繁忙的概率，系統變遷的利用率，系統平均延時時間，流入系統的標記流速。

進一步，所述的基于隨機Petri網的流通加工系統建模算法，其特征在于：所述隨機Petri網為如下八元組SPNFP：

其中，P是庫所的非空有限集合，T是變遷的非空有限集合，F是有向弧的有限集合，K是庫所的容量函數，W是庫所到變遷的有向弧的權函數，M₀是初始標識，μ：μ＝(μ_ij)_m×n，μ_ij是競爭變遷發生的模糊算子，μ_ij∈[0，1]，其中是一個三角模糊數，是變遷t_i的變遷實施速率。

本發明的優點和積極效果是：