[发明专利]一种基于UML‑OPN建模的可重组制造系统分析方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制造系统性能分析方法，尤其是涉及一种基于UML-OPN建模的可重组制造系统分析方法。

背景技术

可重组制造系统(RMS)的重组方式包括物理重组与逻辑重组，所建模型要能够体现系统两种重组方式的特征。

针对RMS建模的研究，所采用的方法理论主要分为基于排队网络与马尔科夫过程理论的方法、基于Agent的方法以及基于Petri网及其变体的方法。其中排队网络方法不考虑系统实际布局，一般假定某些指标符合标准的统计分布规律，不符合RMS的实际运行情况，从而在一定程度上限制了它在建模中的应用；Agent技术对于分布式工业系统、工作流领域的建模具有较好的优势；基于Petri网及其变体技术在RMS中较为常用，主要是因为它具备动态分析的特点，适合物理重组模式的状态分析，而对于逻辑重组方面的建模与分析能力明显不足。

目前的研究文献，同时包含物理重组和逻辑重组的模型较少，或者存在模型相互转化造成的信息丢失以及动态特性的不完整。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于UML-OPN建模的可重组制造系统分析方法，通过提供UML模型与OPN模型的映射规则，以避免现有方法中模型相互转化造成的信息丢失以及动态特性的不完整。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于UML-OPN建模的可重组制造系统分析方法，包括以下步骤：

S1，根据系统的制造资源，将系统划分为物理资源和逻辑资源；

S2，以例图为基础，建立系统顺序时序图模型、状态图模型和活动交互图模型，由图模型组成单元模型，利用OPN中的库所、变迁及其相应的活动进行描述，建立物理资源模型；

S3，利用UML建立逻辑资源模型，包括加工工序顺序时序图、调度控制活动图和单元状态图；

S4，建立触发规则，在UML相关视图模型与OPN物理资源模型之间形成映射链，达到相互联系并修正的目的；

S5，对OPN基础定义引入时间参数，根据引入的变迁的时间参数，对系统进行性能分析。基础定义是模型的基础形式，不包括延时变迁的设定。

所述的物理资源包括加工设备、物料辅助运输设备和缓冲存储设备。

所述的逻辑资源包括系统的过程计划、监督控制与调度、管理与辅助信息。

所述的触发规则考虑到UML与OPN模型均为事件驱动派发消息，通过消息触发状态，同时UML事件驱动派发消息可以通过OPN逻辑门接收并触发，因此其规则具体包括：

1)当事件驱动UML活动交互图模型，并派发消息触发UML顺序行为图模型，同时派发的消息从外部触发OPN模型相应位置的逻辑门，进而改变OPN模型状态特性，例如消息触发生产系统中第i个逻辑门，要求变更第i台设备的生产能力，则OPN子网模型需要调整形态以适应新需求的变化；

2)UML其他视图模型均可与其状态交互图、活动交互图以及顺序行为图模型联系，模型发生变化时，也通过消息触发机制，触发OPN相应子网模型的状态，OPN子网模型为系统资源不同模块的模型，包括仓储设备模型，加工设备模型，运输设备模型；

3)以斜升时间表征OPN子网模型状态发生变化并导致该子网模型触发变迁的速率发生变更的过程；

4)利用面向对象的封装机制封装事件驱动。

所述的步骤S5中，对OPN基础定义引入时间参数后给出定义：

S_i＝(O_i,SP_i,T_i,MP_i,F_i,C_i,M_oi,G_i)，

G_i＝(MP_i,DT_i,DM_i,MP_j)