Rupert McPetrie:从广度和厚度着眼全局

与Rupert McPetrie的采访恰好是他升任竞立媒体大中华区首席执行官一周年的时候,而在本文出刊之时,他刚好荣升竞立媒体亚太区首席执行官。这一年多来,Rupert常常需要多地奔波,大部分时间仍然在上海,有时会去北京和广州的办公室,此外因为很多区域性的工作也需要他驻扎在香港办公室,对于繁忙的行程,很多时候因出差而处在隔离中,但Rupert显得十分乐观。

基于身份认证的BACnet/IP分析与改进

为了解决BACnet/IP身份认证存在多种可攻击漏洞和密钥泄露带来的安全问题,提出了一种安全增强的BACnet/IP-SA协议认证方案。研究协议身份认证消息流模型,基于着色Petri网理论和CPNTools对身份认证消息流建模,采用Dolev-Yao攻击者模型和形式化分析方法对BACnet/IP进行安全性分析,发现协议漏洞并提出改进方案。BACnet/IP-SA协议使用设备的伪身份来保护真实身份信息,使用PUF响应进行认证,通过多信息集合的验证值来验证端身份的真实性并生成会话密钥。结合BAN逻辑和非形式化方法,对协议的安全性进行了证明。实验结果表明,所提方案能有效抵抗多类攻击和密钥泄露带来的安全威胁,在减少计算开销的同时增强了协议身份认证的安全性。

船舶建造物资逆向物流流程优化

随着人们环保意识的增强和政府环境立法速度加快,逆向物流被社会各界越来越多人士所重视,而目前船舶建造物资逆向物流存在安全隐患、时间和储存成本较高、物资再利用度有待提高等问题,为实现船舶建造业降本增效,需对其逆向物流流程进行剖析和优化。将降低流程时间、减少流程中问题环节作为优化目标,应用Petri网络与六西格玛管理法建立DMAIC-Petri模型,随后基于ESIA等原则进行优化并提出改进建议。以高技术远洋客船建造危险废弃物为例,结果显示,优化后流程问题环节个数减少且流程完成时间降低了18.6%。研究表明该优化方法达到了优化目标,并为船舶建造物资逆向物流管理提供实际参考。

一种分层模糊Petri网风险评估方法

针对传统模糊Petri网在对不确定环境下的专家系统的知识表示与推理时无法兼顾不确定知识的模糊性与随机性、在复杂的故障情况下故障的因果关系表达不清晰、定量推理计算时缺乏层次性、不能局部求解的问题,构建一种基于云模型的分层模糊Petri网以加强模糊Petri网的知识表示能力和提高推理过程的计算效率。利用专家知识和Petri网层次分解原则将系统故障模式和故障原因之间的因果关系进行建模,使故障建模更具结构性,计算更加灵活;应用云模型处理知识的模糊性和不确定性;通过合理考虑局部权重和全局权重,结合Petri网层次分解原则和云聚合算子给出相应的推理算法。实例验证表明,所提方法能够有效对系统进行风险评估,且在知识表示和推理方面优于其他方法。

面向流程制造的数字孪生车间可视化监控系统研究

为了解决流程制造过程监控实时性差、准确性不足的问题,在数字孪生技术迅速发展且与制造业结合愈发紧密的背景下,提出基于生产要素数据、生产工艺流程与多工序设备实体对象的数字孪生车间可视化监控系统架构。从要素、状态、运行逻辑等多个维度对多工序耦合生产线实体对象进行孪生建模,基于OPC UA统一架构的数据采集传输,虚拟车间的实时驱动等关键技术,实现了流程制造设备状态、生产要素工艺全流程三维可视化监控。基于某流程制造企业制丝生产试验线开展了应用验证,为提升流程制造过程中全生产要素的预见性、联动性、自治性提供了方法和实现途径。

变电站变压器监测系统的研究

电力变电站是电力系统的核心组成部分,而变压器作为关键的电力设备,其运行状态对电网的稳定性和可靠性起着至关重要的作用。然而,变压器故障可能导致电力系统的严重问题,不仅影响电力供应的连续性,还可能对环境造成损害。因此,建立一套有效的监测系统,能够实时检测变压器的运行状况并预测潜在故障,对维护电力系统的安全和可靠性至关重要。研究首先利用Petri网建立传统变电站变压器监测系统的模型,然后分析其中存在的问题,通过增加相关库所和变迁,重新设计一个优化后的监测系统模型,这一模型允许更快速的故障诊断和更精准的运行状态监测,从而提高电力系统的可靠性。最后,在PIPE仿真软件中对优化后的模型进行实验仿真,验证此优化后模型的可靠性和有效性。

基于FCPN的离散制造系统质量风险分析评估研究

针对离散制造系统随机性、多样性以及复杂性的特点,高效、准确地识别系统质量风险因素并进行质量风险量化评估是制定相应质量控制活动、提高产品质量的关键。为此,首先构建模糊着色Petri网的产品质量风险评估模型。然后,确定模糊推理规则,并通过现场获取的置信度经验值进行模糊推理,计算得出中间库所和终止库所的置信度。最后,以汽车顶盖冲压工艺过程为例进行分析,验证了该模型的合理性,并且可推广应用到其他同类离散制造过程。

一种自适应数据交易软件模型设计技术

在大数据时代,以数据为基本生产要素的数据经济成为推动社会经济发展的创新动力。数据交易是支撑数据流通和创造数据价值的关键环节。然而,如何设计可靠和可维护的数据交易系统面临许多技术挑战性问题。针对这些挑战,本文提出一种自适应数据交易软件模型设计和验证方法。在分析数据交易业务需求的基础上,提出了一种基于Petri网的形式化数据交易自适应软件建模方法,基于Petri网和模型库方法建立数据交易业务流程的形式化模型和控制策略实施技术,Petri网的形式化语义能够有效支持数据交易系统的性质分析。最后,通过仿真实验说明所提方法的有效性和可行性。

多模式融合的武器目标分配系统模型设计

目标分配是指挥控制流程中的核心环节,分配模式的优化对于提升防空反导作战能力具有重要意义。为提高防空反导目标分配的鲁棒性、适用性以及博弈对抗性等作战性能,以应对当前复杂多变的战场环境,本文提出建立多模式融合的目标分配体系结构,对商用订单式的服务模式进行适应性改进,将“派单”“抢单”“抢派单融合”三种模型改进定义为军事模型;通过使用美国国防部体系结构框架(Department of Defense Architecture Framework,DoDAF)建立“他分配”“自分配”“他分配与自分配结合”的新型目标分配体系结构;引入Perti网模型,构建并分析Petri网模型的可达图,通过仿真实验平台,构建复杂作战场景,验证了分配策略机制的可行性。结果表明三种策略各具优势,本文设计的多策略结合在匹配时间、成功率以及效用值方面相较传统的单一策略具有较大优势。

融合PSO-模糊Petri网的室内燃气泄漏风险研究

近年来室内燃气事故多发,而燃气用户风险意识淡薄、户内安全检查难度大。针对现行室内燃气安全管理技术多为静态主观评估的局限性,构建了基于模糊Petri网(Fuzzy Petri Net,FPN)的风险计算规则,提出了结合粒子群优化算法(Particles Swarm Optimization,PSO)和FPN的室内燃气泄漏动态风险评估模型。首先,应用Petri网的直观图像描述和异步并发处理能力建立室内燃气泄漏事故风险演化的拓扑结构模型,借助FPN的模糊推理能力处理风险传播的不确定性;然后,根据燃气运维数据,融合PSO动态更新初始参数,提高风险评估的准确性。结果表明,基于PSO-FPN的室内风险评估方法可弱化燃气公司安检人员分析的主观不确定性,更为准确地量化风险因子演化过程,实现室内燃气泄漏风险的动态分析,有效支持户内燃气泄漏风险管控。

基于执行器冲突预防的平行Petri网控制系统设计

为了获得可靠安全的控制系统,提出一种执行器冲突预防的平行Petri网设计方法。利用智能体扩展了平行Petri网定义,并设计平行Petri网执行算法;给出Petri网3种基本模块的设计方法,将生产工艺转化为Petri网模型;设计了执行机构冲突预防算法,通过添加控制库所避免Petri网进入冲突状态,得到无冲突的Petri网模型。最后,通过C语言和Twin CAT联合编程,在一个芯片检测系统上进行实验,验证了该方法的可行性和有效性。

基于数据影响的多对象交互流程偏差检测方法

现有的大多数偏差检测方法能够识别来自流程活动及部分数据属性的偏差,但是无法处理流程执行过程中数据变化对流程的影响问题,尤其是在涉及多对象交互的情况下。针对这一问题,提出了一种多对象交互情况下基于数据影响的业务流程偏差检测方法。首先,基于控制流与数据信息识别可能的偏差活动;然后,根据数据变化对活动的影响定义影响集;接着,将以对象为中心的概念引入偏差检测过程,形式化以对象为中心的Petri网模型,在此基础上,通过分析对象是否对其修改的数据具有执行权限,分类并定义了四种数据影响类型及其计算标准,据此得到基于数据影响的偏差检测结果;最后,与其他偏差检测方法对比验证,结果表明,应用该方法得到的偏差检测结果值得到提升,并且能够处理多对象交互的流程偏差。该方法能够有效捕获多对象交互流程中数据变化影响的流程活动,提高偏差检测的合理性与准确性。

约束条件下项目进度关键路径的Petri网建模方法

针对软件开发项目因存在约束条件而不能有效使用关键路径法的问题,利用Petri网并行性和异步性的动态特性,设计时延着色Petri网(TCPN)进度模型,通过将双代号网络图映射成Petri网,构建约束条件下的项目执行模型,用模型仿真得到约束条件下项目运行可能出现的情况,再运用关键路径法进行分析。案例结果表明:TCPN进度模型可使用关键路径法预测软件开发项目的完工时间,获得项目关键路径信息和其他潜在的关键路径发生概率,并且完工时间预测准确率为92.41%,具有一定的实用价值。

基于petri网的森林火灾应急救援流程网络模型及时效研究

为了对森林火灾的应急救援流程进行优化,以提升应急救援效率,依据森林火灾应急救援预案、有关规定与实际救援案例,从信息传递的角度对森林火灾应急救援流程进行了直观描述。基于petri网相关理论,运用PIPEv5.2.0,构建了森林火灾应急救援随机petri网模型与其同构马尔可夫链,在模型有界、活性、安全且可达的基础上,通过确定模型的库所繁忙率、变迁利用率、平均延迟时间,得到如下结果:①森林火灾应急救援活动早期的灾情信息多且复杂,随着森林火灾的发展呈现动态变化,火灾发生后如何高效地获取过火面积、火线长度、风向、风力、植被载量以及地形等关键信息是优化的重点。②避免信息堆积,基于火灾规模、强度、形式、火头方向等重要任务信息变量,实现实时快速决策、动态处置,是保证森林火灾应急救援活动的时效性的关键。

Non-Deterministic Liveness-Enforcing Supervisor Tolerant to Sensor-Reading Modification Attacks

In this paper, we study the supervisory control problem of discrete event systems assuming that cyber-attacks might occur. In particular, we focus on the problem of liveness enforcement and consider a sensor-reading modification attack(SM-attack) that may disguise the occurrence of an event as that of another event by intruding sensor communication channels. To solve the problem, we introduce non-deterministic supervisors in the paper, which associate to every observed sequence a set of possible control actions offline and choose a control action from the set randomly online to control the system. Specifically, given a bounded Petri net(PN) as the reference formalism and an SMattack, an algorithm that synthesizes a liveness-enforcing nondeterministic supervisor tolerant to the SM-attack is proposed for the first time.

基于Petri网工作流模型展开树的路径序列相似性算法

在实际的数据迁移项目中,为了解决数据映射的问题,需要确定两个工作流模型之间的相似度。从工作流模型的相似性方面进行分析阐述,提出了基于Petri网的工作流模型展开树的路径序列相似性算法。首先采用深度优先搜索算法和动态规划算法对模型进行搜索;其次通过提出的算法获取展开树的所有路径序列;最后利用编辑距离算法计算两个模型序列之间的两两相似度,进而完成模型相似性计算;相较于其他的主流相似度算法,主要优点在于可以精确计算得到模型部分结构和行为相似度,可以更好地确定流程间映射,从而找到数据映射的解决方法。实验结果表明,该方法较主流的基于模型结构和行为相似性的算法,计算合理性和准确性有很大提升。

加权Petri网的字符串序列相似性度量

由于现有的流程相似性度量方法大多只关注流程的单一维度,缺乏对流程信息的综合考虑,使得流程检索的准确率还有待提高。在综合考虑结构信息和行为信息下,提出了一种高效率、多维度的加权Petri网的字符串序列的相似性度量方法。该方法首先将事件日志信息加权至Petri网,然后使用广度优先遍历将加权Petri网模型转换为字符串序列,再将该序列分为一个带权重的紧邻变迁对集和一个结构序列并分别计算相似度值,最后加权得到流程之间的相似度值。实验结果表明,该度量方法准确率达到99.51%。另外,该方法在时间复杂度上也有着不错的优势。

突发台风事件网络舆情预警机制研究

[研究目的]随着网络社会的不断发展,网络舆情危机不断显现,舆情预警机制在应对突发事件中发挥的作用日益显著。对突发台风事件网络舆情预警机制进行研究,可为政府争取防范时间,降低社会舆论危机。[研究方法]该文在理论分析、文献调查的基础上,建立了舆情预警指标体系,并运用组合赋权法对指标进行定权后采用白化权函数和SAGAFCM算法来分级分类。[研究结论]Ⅰ~Ⅳ级风险指标实时值和Ⅰ’~Ⅳ’级风险指标实时值与舆情危机预警启动概率存在非线性关系,并且后者对其概率影响更大;同时Ⅰ’级、Ⅱ’级、Ⅲ’级风险指标实时值的交互关系产生了预警临界曲面,为政府部门采取相应措施提供了参考。

基于多层级使命任务线程的总体任务成功性评估

针对当前装备体系(system of systems,SoS)任务建模研究深入程度不足问题,提出装备SoS使命任务的概念模型和描述模型,在此基础上,首先对各层级任务的任务线程进行分析与规划,改进传统Petri网,提出一种基于层次确定与随机Petri网(hierarchical deterministic and stochastic Petri nets,HDSPN)的装备SoS任务线程建模方法,构建面向多层级使命任务的装备SoS任务线程模型。然后,结合基于可达性分析算法(reachability analysis algorithm,RAA)的装备SoS总体任务成功性仿真评估算法,启动仿真模型运行,实现对装备SoS总体任务成功性的有效评估,并通过案例分析,验证了模型的适用性。