[发明专利]基于概率时间自动机应用于智能工厂流程的设计方法

权利要求书

1.基于概率时间自动机应用于智能工厂流程的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)角色建模

智能工厂环境中包括多个角色，每个角色有一个或多个行为模式，每个角色所有实例的行为模式是相同的；在模型中,用一个概率时间自动机模板表示角色的一个行为模式，一个角色对应一组概率时间自动机模板，该角色的每个实例对应该组概率时间自动机模板的实例；

设A为智能工厂系统中所有角色的集合，对于每一个ak∈A，akn表示角色ak的第n个行为模式，其中S表示一个角色状态集合；s0表示该角色初始状态；T表示该角色处理问题的时间域；G是该角色集合；f表示该角色要进行的动作集合；Φ、P表示该角色将要进行的动作的前提和后续件以及到达后续事件的概率；

用一个概率时间自动机模板表示：设对应akn的概率时间自动机模板为rkn,rkn＝(S,s0,C,V,Act,I,T,P)；其中S是概率时间自动机中状态的集合；s0∈S表示初始状态；C是时钟变量的集合；V是数据变量的集合；Act是动作的集合；I:S→Inv，表示状态的约束，Inv是状态不变式集合；T是有向边的集合，对于tm，n∈T，tm，n＝(sm,gm,n,a,Φm,n,sn)，表示一个状态转移，sm和sn分别是源状态和目标状态，gm，n是状态转移的触发条件，a∈Act是一个动作，Φm，n是一组无冲突赋值；P:T→(0,1]是状态转移的概率；实时系统由一个或多个概率时间自动机表示,多个并发的概率时间自动机构成一个概率时间自动机网；时间自动机中的状态、初始状态、有向边和状态转移的概率分别对应行为模式中的状态、初始状态、状态转移和状态转移概率；行为模式中逻辑表达式集合及赋值集合中的时间变量和环境变量对应时间自动机中的C和V；行为模式中f函数，根据语义转换为状态不变式、状态转移中的触发条件和动作；时间自动机每个状态转移中的赋值包括行为模式中函数用来赋值和时钟变量赋值；

对于ak的每个实例，通过实例化rk，得到该实例第n个行为模式的自动机，自动机的运行轨迹对应角色具体的行为；

(2)事务建模

事务是角色和角色之间的交互，在概率时间自动机中，角色之间的广播通信表示事务；利用共享变量进行同步的传值通信，由输出方给一个共享变量赋值，输入方再直接访问该共享变量获取数值；

事务是角色和角色之间的交互，在概率时间自动机中，角色之间的广播通信表示事务：利用共享变量进行同步的传值通信，由输出方给一个共享变量赋值，输入方再直接访问该共享变量获取数值；事务可分为消息事务和活动事务，设ER是事务的集合，Em、Ea分别是消息事务以及活动事务的集合，则ER＝Em∪Ea；在概率时间自动机中，对于e∈ER，e！和e？分别表示角色发起消息事务e和角色接收消息事务e；

消息事务：瞬时的,用一次广播表示；

活动事务：需要持续一段时间，用两次广播来表示，分别是“活动事务开始”广播和“活动事务结束”广播；活动事务是两个角色之间具有一定持续时间的交互，为便于在自动机中表达，规定任何一个活动事务都是由一个消息事务的“事务开始”开始，并由消息事务“事务结束”结束，因此一个活动事务由两个消息事务表示，即Ea＝Em×Em，对于(e_s,e_f)∈Ea，e_s！和e_f！分别表示角色发起该活动事务的开始消息事务和结束消息事务，e_s？和e_f？分别表示角色接收这两个事务；

(3)流程的自动机模型

在智能工厂环境中,管理员、普通用户需要完成多个工作流程，每个流程可能由一个角色完成，也可能由多个角色完成；流程的自动机模型体现在角色的行为模式中；

单个角色行为模式完成的流程建模

如果一个流程是由一个角色完成的，则流程的模型对应该角色的一个行为模式；

多个行为模式顺序完成的流程建模

如果流程是多个角色完成的，则流程模型是多个行为模式对应的概率时间自动机网；两个分别由两个角色行为模式完成的顺序活动，在模型中对应角色行为自动机中的两个状态，活动的顺序由消息事务协调；先进行活动的角色行为模式完成负责的活动后，发出消息事务给另一个角色的行为模式，后者在接收到消息事务后，继续流程；

多个行为模式协作完成的流程建模

如果流程中的某个活动是由两个及两个以上的角色完成，在模型中，用活动事务表示；设定其中一个角色为主导方，作为活动事务开始和结束的发起方，其他角色作为接收方，同时开启和结束一项活动。