[发明专利]一种多虚拟服务节点统一建模方法及仿真方法

说明书

本发明公开了一种多虚拟服务节点统一建模方法及仿真方法，包括以下步骤：步骤1：将复杂离散制造系统分解为一系列的服务单元，通过虚拟服务节点将每个服务单元内的逻辑模型关联起来；步骤2：将复杂离散制造系统的物流设备、物流路径、物流控制逻辑用物流路径网络模型表达，通过虚拟服务节点将物流路径和步骤1中的服务单元关联起来；步骤3：通过虚拟服务节点将服务单元集、路径网络集和流动实体集关联为整体，形成系统统一模型；本发明提出了一种具有统一性、层次性和可重构的建模方法，实现了多品种小批量制造模型下的离散制造系统生产过程和物流过程仿真，以及加工设备、物流设备利用率等分析和评价。

技术领域

本发明涉及离散制造系统建模技术领域，具体涉及一种多虚拟服务节点统一建模方法及仿真方法。

背景技术

以航空制造业和轨道交通行业为代表的复杂离散制造系统，其复杂性主要体现在：(1)系统组成复杂，设备类型和规模越来越大，设备自身的复杂程度也越来越高；(2)组织结构复杂，主要体现在生产组织关系和物流组织关系日趋复杂；(3)运行机制复杂，制造模式从大批大量生产朝多品种少批量生产转变，系统具有更大的柔性和可重构性；建模和仿真被认为是处理包括制造系统在内的复杂系统的有效途径；上述复杂性要求建模具有统一性、层次性和可重构性。

离散制造系统建模仿真方法主要包括DES(离散事件系统)建模方法和和基于Agent的建模方法(ABM)；DES建模方法可分为三大类：(1)面向活动建模，如ACD、Petri网；(2)面向事件建模，如事件图；(3)面向状态建模，如有限状态机、DEVS、状态图等[B.K.Choi,D.Kang,Modeling and Simulation of Discrete-Event Systems,John Wiley&Sons,2013.]；上述建模方法的优势在于具有图形和代数建模规范，和成熟的建模仿真软件，能较好地满足复杂系统建模统一性和层次性的要求，其缺点在于较难处理柔性制造系统和可重构制造系统。

Agent建模方法不同于传统的自顶向下的建模方式，不再关注系统的事件和活动，而是通过研究个体的属性和行为及个体间的相互作用来研究系统的属性和行为；有效降低了系统复杂度，并且带来很大的建模灵活性；然而Agent建模方法的缺点在于缺乏严格的图形和代数定义，使其具有较大的主观性和随意性，缺乏统一的规范和建模标准。

发明内容

本发明提供能有效处理复杂离散制造系统的复杂性，满足统一性、层次性和可重构性要求的多虚拟服务节点统一建模方法及仿真方法。

本发明采用的技术方案是：

一种多虚拟服务节点统一建模方法，包括以下步骤：

步骤1：将复杂离散制造系统分解为一系列的服务单元，通过虚拟服务节点将每个服务单元内的逻辑模型关联起来；其中每个服务单元包括控制器、处理器、执行器、缓存器、流动实体和物流路径；

步骤2：将复杂离散制造系统的物流设备、物流路径、物流控制逻辑用物流路径网络模型表达，通过虚拟服务节点将物流路径和步骤1中的服务单元关联起来；

步骤3：将步骤1中服务单元抽象为服务单元集，步骤2得到的物流路径网络模型抽象为路径网络集，将复杂离散制造系统的流动实体抽象出来建立流动实体集；通过虚拟服务节点将服务单元集、路径网络集和流动实体集关联为整体，形成系统统一模型。

进一步的，所述步骤3中统一模型定义如下：

CDMS_UM＝＜SC_Set,LPN_Set,F_Set＞

SC_Set＝{SC_i|1＜i＜l}

LPN_Set＝{LPN_j|1＜j＜m}

F_Set＝{F_k|0＜k＜n}