基于随机Petri网的突发火灾应急预案流程化研究

为提高突发火灾的应急响应效率,根据突发火灾的应急响应流程构建了基于随机Petri网(SPN)的仿真模型,通过仿真计算获取了该模型的状态可达集,由可达集构建与模型同构的马尔可夫链对模型进行计算分析,得到了突发火灾SPN模型所有可达状态的稳态概率,利用库所繁忙率、变迁利用率2个指标对模型进行性能分析。结果表明,突发火灾应急响应流程中应急专家、救援人员、救援物资3个业务单元的繁忙率高达35.36%、39.37%、38.25%,展开应急救援耗时在流程总耗时中占比高达27.74%,制定突发火灾应急预案时需着重对以上业务单元及流程环节进行优化,从而优化应急资源调配,提高应急响应整体效率。

基于随机Petri网的民机审定试飞实施流程建模与分析

审定试飞是民用飞机获取型号合格证书的重要活动,具有高成本、高风险的特点。研究审定试飞的实施流程有利于推动试飞工作有序进行,进而缩短试飞周期及降低试飞成本。目前对试飞流程的研究局限于流程描述与定性分析,缺乏对试飞流程的形式化建模与性能分析,无法检验流程中的关键环节。为解决上述问题,文中研究了审定试飞3个阶段的实施流程,并利用随机Petri网构建了该流程的仿真模型;通过建立与该模型同构的马尔可夫链,对实施流程进行了性能分析,识别出了流程中耗时较多的关键环节,进而分析了关键环节的实施速率对流程平均运行时间的影响。最后通过一个案例验证了模型与方法的可行性。结果表明,制造符合性检查环节与试飞数据处理环节是流程中耗时较多的关键环节,应将其作为流程优化的重点,同时提升上述两个关键环节的实施速率相比提高单环节速率,成本更低且流程运行效率提升幅度更大。

基于广义随机Petri网的装备战场抢修建模与分析

装备战场抢修是装备保障工作的重要内容,传统的装备战场抢修已经不满足现代条件下作战需要。为提高信息化条件下装备战场抢修的决策科学性和决策效率,运用广义随机Petri网对装备战场抢修过程进行建模分析,通过不变量判断模型的有效性,并根据广义随机Petri网和马尔可夫链同构特性求解模型主要性能指标。最后通过实例分析说明,该方法可以有效求解装备战场抢修的主要性能指标,验证了模型的有效性和合理性,同时也为装备战场抢修决策提供了一定的参考依据。

基于随机Petri网的铁路货运整车卸车流程优化

基于随机Petri网对铁路货运整车卸车流程进行建模,采用马尔科夫方法分析系统性能。在此基础上对现行铁路货运整车卸车流程进行诊断,得出既有铁路货运整车卸车流程存在着作业流程繁琐、智能化水平低、信息传递不畅、作业标准有待加强等问题;在此基础上,基于“提质增效”与“协调有序”两大优化准则对铁路货运整车卸车流程进行优化分析,结果表明:优化后整车卸车随机Petri网系统的响应时间以及吞吐能力均有所提高,系统的平均延时由优化前的414.92min变化为优化后的378.83min,缩短了36.09min,降低8.70%,卸车流程优化措施是有效的,优化后节点的吞吐与响应能力增强,卸车流程效率得到了大大提升。本研究旨在提高铁路货物运输组织效率,为持续深入的铁路货运改革提供参考。

基于随机Petri网的SPN^2软件建模方法研究

随机Petri网(SPN)在进行系统性能分析时,其状态空间随着系统规模的增大而呈指数性增长,造成系统建模复杂。针对该问题,结合面向对象Petri网理论(OOPN)提出一种SPN2方法,与传统SPN方法相比,SPN2方法可进行分层及面向对象网中网建模,并应用该方法仿真高速列车在移动闭塞区间条件下GSM-R铁路无线通信系统的可靠性。

一阶流体随机Petri网:定义与分析

重新定义了一阶流体随机Petri网,其中,流体跳跃弧的跳跃高度取确定值,并被赋予在瞬间内清空与之相联接的连续库所的功能.给出了随机标识过程的动态方程,讨论了连续弧的流体流动速度为连续标识的函数而导致的概率值累积问题,使得直接用数值方法对模型的动态方程进行求解成为可能.

混合随机Petri网(英文)

二阶流体随机Petri网是一种用于计算机和通信系统性能与可靠性评价的建模机制.混合随机Petri网是对二阶流体随机Petri网的进一步拓展,其中,流体跳跃弧作为建模原语被赋予瞬时清空与之相联接的连续库的功能.给出了混合随机Petri网随机标识过程的动态方程,在该方程的推导中,首次将同时伴有流体跳跃发生的离散状态转移考虑在内.最后对流体流动速度随连续标识变化的情况下的边界条件进行了分析,使得可直接用数值方法对动态方程进行求解.

基于模糊随机Petri网的装备战场抢修模型

战场抢修是战时技术保障工作的重要内容。在装备战场抢修流程基础上建立随机Petri网,并同构为MC链,进行求解。针对战场抢修只需要在短时间内恢复一定程度作战能力的特点,将变迁速率引入模糊算子,构建出FSPN模型。用这两个方法验证具体算例,仿真结果表明后者具有直观、易用的优点,且结论更加符合实际情况。

基于随机Petri网的SysML状态机图的验证

针对SysML状态机图本身缺乏分析和验证手段的问题,提出一种SysML状态机图向广义随机Petri网的转换方法。主要定义将SysML状态机图转换为相应Petri网可执行模型的八种转换规则,应用这些规则可以将状态机图转换为Petri网模型,进而对其进行分析、验证,并可检测SysML的行为规范与并发相关的性质,如死锁、有界性等,同时,该方法可处理带有时间延迟和概率信息的状态转换。最后通过数字证书系统的一个实例说明该方法的可行性。

基于随机Petri网的网络可信赖性分析方法研究

随着人们对计算机网络系统的依赖性的不断增强,网络系统的可信赖性研究变得越来越重要.本文首先对可信赖性的概念及其主要性能指标进行论述,并对系统可信赖性各种模型方法及求解特点作了分类比较.在此基础上研究了随机Petri网(SPN)对网络系统可信赖性建模分析的方法和步骤,着重研究了随机Petri网描述系统的服务失效模型和容错模型,并给出了网络系统可信赖性分析中主要指标的计算方法.最后对于应用随机Petri方法分析网络系统可信赖性时存在的问题以及研究现状作了分析和总结,并对今后研究的方向进行了展望.

一种随机Petri网性能等价化简与分析方法

随机Petri网模型是系统性能评价的有力工具 ,但其状态空间随模型规模的增长而指数性增长的问题限制了其对复杂和大规模系统模型的性能数量分析能力 .因此 ,在对模型进行分析之前 ,先对其进行适当的性能等价化简 ,是一种更为可行的分析方法 .本文首先讨论了一类随机Petri网 -基本随机Petri网 (ESPN)的性能等价分析方法 ,这类随机Petri网由顺序、并行、选择和循环等四种基本结构及其组合构成 .作者推导出这四种基本结构的性能等价公式 ,并运用自底向上逐步综合替代的分层分析方法 ,给出这类随机Petri网模型的性能等价化简分析方法 ,该方法的复杂性随模型增长而线性增长 ,有效解决了其性能数量分析问题 .然后 ,讨论了两种非基本结构到基本结构的转换规则 ,使得复杂的随机Petri网模型也可能转换为ESPN模型 。

使用确定随机Petri网对Hadoop公平调度的建模和性能分析

由于Hadoop能在同一时间处理多个用户提交的不同作业的多个任务,这使得用传统的方法对其进行建模和性能分析变得十分困难。为了解决这个问题,基于马尔可夫排队模型M/MMDP/C/K建立了一个随机Petri网(SPN)模型和一个确定随机Petri网(DSPN)模型来分别描述Hadoop调度中的数据状态和作业公平调度。通过设置DSPN中的使动谓词和随机开关来建模Hadoop公平调度和YARN公平调度。使用嵌入的马尔可夫链模型来分析单用户情景,而在分析多用户情景时则引入分解和迭代技术来减小模型的状态空间,从而避免产生状态爆炸问题。研究侧重于Hadoop中作业调度的平均性能,仅通过求解提出的分析模型,就可以对比和分析服务质量(Qo S)的一些关键指标,如平均吞吐量、平均队列长度和平均时延。采用Matlab进行仿真:当每秒到达任务数大于等于20时,YARN算法的数据积压和平均时延明显少于公平算法;当每秒到达任务数大于等于30时,YARN算法的平均吞吐量明显高于公平算法。实验结果表明,YARN公平算法能够减少平均处理和排队等待时间,在平均吞吐量、平均队列长度和平均时延上明显优于公平算法。

随机Petri网模型中变迁的串、并联性能等价化简技术

随机Petri网的状态空间爆炸问题的研究始终是Petri网研究的主要问题之一 .在随机Petri网模型中 ,变迁的串、并联是Petri网模型的主要基本形式 ,对它的化简不仅有助于解决随机Petri网状态空间的爆炸问题 ,而且也为其他随机Petri网的化简技术提供一个坚实的基础 .另外在诸如工作流、多媒体等重要的随机Petri网模型中也存在大量的变迁的串、并联结构 ,所以对随机Petri网模型变迁的串、并联的化简 ,特别是能够推导出它的性能等价的数学公式就显得很有必要 .本文详细阐述了随机Petri网变迁的串并联的模型化简技术 ,推导出了变迁的串、并联化简的性能等价公式 ,并给出一个化简的例子 ,最后对结果的相关问题进行了分析 .

随机Petri网在系统可用性分析中的应用

Petri网自1962年提出以来,倍受工业界和学术界的广泛关注。经过几十年的时间,Petri网的理论不断的完善,Petri网在各行各业中不断的被应用。本文主要讨论了Petri网在系统可用性分析中的应用。首先从Petri网的基本概念和基本模型出发,讲述了随机Petri网模型(SPN)、广义随机Petri网模型(GSPN)和随机回报网模型(SRN)。然后以冗余备份系统为例,讨论了随机Petri网在系统可用性分析中的应用以及随机Petri网模型的分析。最后讨论与其它建模方法相比,利用随机Petri网来建立系统可用性模型的优点。

基于广义随机Petri网的装配可靠性建模

为了在装配环节保障产品的可靠性,提出可靠性驱动的装配技术的概念,并用广义随机Petri网对该技术进行了建模,通过同构的Markov链对模型进行定量分析。在可靠性驱动的装配技术建模分析中,采用结构分析和设计技术对产品进行功能分析并建立起完整的功能分析模型;将功能分析的结构分析和设计技术模型转化为相应的具有动态分析和定量研究能力的广义随机Petri网模型;为获得可信准确的分析模型,利用三角模糊数中的α-截集对同构的Markov链进行优化;针对装配产品的可靠性特征,用装配可靠度指标对产品进行评价。以某加工中心的分度工作台为例,验证了该建模与分析方法的有效性。

基于随机Petri网的可修系统可用性模糊评价

结合模糊集理论和随机Petri网理论提出了一种可修系统可用性建模与分析的新方法——模糊随机Petri网方法。随机Petri网的状态可达图同构于连续时间马尔可夫链,由可达图可得到系统的稳定状态概率方程组。利用模糊代数理论解该模糊方程组即可得到系统转移概率和各种性能指标的模糊数,通过解模糊可得到系统的可用性指标值。文章进行了实例分析并与已有文献作比较,举例进行分析求解,结果表明该方法是可行的。

装备战场抢修的任意随机Petri网建模及仿真

基于任意分布随机Petri网(ASPN),建立了装备战场抢修系统的ASPN模型。利用ARENA通用仿真平台,对装备战场抢修系统的ASPN模型进行仿真,得出了一些有价值的结论。仿真的结果与实际情况吻合,充分验证了模型的正确性。仿真的结论可为装备战场抢修的决策阶层提供决策支持,对提高我军装备维修保障能力,实现经济型维修保障,具有重要的意义。

确定系统级测试性参数的广义随机Petri网模型

测试性设计是近年来发展起来的一门新兴学科 ,对提高复杂系统的可靠性、可维修性和可用性具有重要的意义。在测试性设计的过程中 ,合理地选择和确定测试性参数是实现费效比最优设计的关键之一 ,但目前还没有有效的方法能合理地确定每个参数的门限值或目标值。基于广义随机Petri网的原理 ,将测试看作设备整个生命周期内可靠性、维修性活动的一个有机组成部分 ,建立了系统的测试性模型。采用数值分析的方法得出系统稳态可用度与系统测试性参数之间的关系曲线 ,作为确定测试性参数的依据 ;当系统需待定的参数比较多时 ,将模型转化为一个区间线性方程 ,有效地解决了计算量大的问题。

基于广义随机Petri网的可重组制造单元建模与分析方法

为揭示可重组制造单元的重组过程并计算重组方式对系统性能的影响,根据可重组制造单元的特征,提出了基于广义随机Petri网的模块化建模及分析方法。该方法将制造单元的不同资源及重组生产过程对应于相应的广义随机Petri网基本模块,并通过过渡变迁合成广义随机Petri网模型。在此基础上,采用马尔可夫理论及相关数学方法,分析可重组制造系统的性能指标,并通过实际应用,验证了该建模与分析方法的有效性。

基于随机Petri网的铁路货运流程优化研究

针对电子商务平台下铁路货运业务流程存在的流程冲突、结构不合理等问题,运用业务流程理论与随机Petri网对问题进行分析和求解。采用层次化建模方法对业务流程进行模型建立与分析,找出模型中的不合理结构,应用关联矩阵重组优化规则对模型进行优化。最后以时间为参考因素,对优化前后的业务流程进行比较。实验结果表明改进后的货运流程在时间效率方面得到了明显的提升。