Logisticƒ Industrialƒ ™i Comercialƒ - Departamentul de...

Click here to load reader

download Logisticƒ Industrialƒ ™i Comercialƒ - Departamentul de loredanau/teaching/LIC/Retele Petri.pdf 

of 22

  • date post

    05-Jul-2018
  • Category

    Documents

  • view

    223
  • download

    0

Embed Size (px)

Transcript of Logisticƒ Industrialƒ ™i Comercialƒ - Departamentul de...

  • Logistic Industrial i Comercial Curs pentru master S i s t e m e I n f o r m a t i c e A p l i c a t e n P r o -d u c i e i S e r v i c i i Dr.ing. Loredana STANCIU, PhD

  • Logistic Industrial i Comercial

    Pagina 2

    Cuprins

    1 MODELARE CU REELE PETRI (19) .................................................................................................................. 3

    1.1 INTRODUCERE ......................................................................................................................................................... 3

    1.2 DESCRIEREA REELELOR PETRI ................................................................................................................................... 5

    1.3 PROPRIETI ALE REELELOR PETRI ............................................................................................................................ 9

    1.3.1 Accesibilitate .................................................................................................................................................. 9

    1.3.2 Limitabilitate i siguran ............................................................................................................................ 10

    1.3.3 Conservativitate ........................................................................................................................................... 11

    1.3.4 Nivelul de activare ....................................................................................................................................... 12

    1.3.5 Reversibilitate i starea de pornire ............................................................................................................. 13

    1.4 METODE DE ANALIZ .............................................................................................................................................. 13

    1.4.1 Arborele de acoperire .................................................................................................................................. 14

    1.4.2 Matricea de inciden i ecuaia de stare .................................................................................................. 16

    1.4.3 Un exemplu................................................................................................................................................... 17

    1.5 REELE PETRI: CONCLUZII ........................................................................................................................................ 19

    2 BIBLIOGRAFIE .............................................................................................................................................. 22

  • Logistic Industrial i Comercial

    Pagina 3

    1 Modelare cu reele Petri (1)

    1.1 Introducere

    Creterea n complexitate a sistemelor industriale moderne, precum producia, controlul procesului,

    sisteme de comunicaii etc., a indus apariia a numeroase probleme privind dezvoltarea acestora. n faza

    de planificare apare confruntarea cu capabilitile crescute ale acestor sisteme, datorit combinaiilor

    unice de hardware i software care opereaz sub un numr mare de constrngeri ce rezult din resurse-

    le limitate ale sistemului. n condiiile naturii complexe i intensive a capitalului sistemelor moderne

    industriale, designul i operarea acestora necesit modelare i analiz pentru selectarea alternativei

    optime de design i a politicii de operare. Este binecunoscut faptul c fluxul n procesul de modelare

    poate contribui substanial la timpul i costul de dezvoltare. Chiar i eficiena operaional poate fi afec-

    tat. Din acest motiv, o atenie special trebuie acordat corectitudinii modelor care sunt folosite la

    toate nivelurile de planificare.

    Ca unelte grafice i matematice, reelele Petri asigur un mediu uniform pentru modelare, analiz for-

    mal i design al sistemelor cu evenimente discrete. Unul dintre principalele avantaje al folosirii reelelor

    Petri l constituie faptul c acelai model este folosit att pentru analiza proprietilor comportamentale

    i evaluarea performanelor, ct i pentru construcia sistematic a simulatoarelor i controlerelor cu

    evenimente discrete. Reelele Petri au fost numite dup Carl A. Petri, care a creat n 1962 o unealt ma-

    tematic sub form de reea pentru studiul comunicrii cu automatele. Dezvoltarea lor ulterioar a fost

    uurat de faptul c reelele Petri pot fi folosite pentru modelarea unor proprieti precum sincroniza-

    rea proceselor, evenimente asincrone, operaii concurente, rezolvarea conflictelor sau partajarea resur-

    selor. Aceste proprieti caracterizeaz sistemele cu evenimente discrete care includ sistemele automa-

    te industriale, sistemele de comunicare i sistemele bazate pe calculator. Toate acestea transform ree-

    lele Petri ntr-o unealt promitoare i o tehnologie pentru aplicaii n automatizri industriale.

    Ca unealt grafic, reelele Petri asigur un puternic mediu de comunicare ntre utilizator (de regul,

    inginer) i client. Cerinele complexe din caietele de sarcini pot fi reprezentate grafic folosind reele Petri

    n locul unor descrieri textuale ambigue sau al unor notaii matematice dificil de neles de ctre client.

    Acest aspect, combinat cu existena unor unelte computerizate care permit simularea grafic interactiv

    a reelelor Petri, asigur inginerilor de dezvoltare o unealt puternic ce s i asiste n procesul de dez-

    voltare al sistemelor complexe.

    Ca unealt matematic, un model de reea Petri poate fi descris de un set de ecuaii lineare algebrice

    sau de alte modele matematice care s reflecte comportamentul sistemului. Acest lucru permite o veri-

    ficare formal a proprietilor asociate comportamentului sistemului vizat (relaii de preceden ntre

    evenimente, operaii concurente, sincronizrile necesare, eliminarea situaiilor de blocare (deadlock),

    activitile repetitive i excluderile mutuale ale resurselor partajate, pentru a aminti cteva dintre ele).

  • Logistic Industrial i Comercial

    Pagina 4

    Validarea modelului prin simulare poate doar produce un set limitat de stri ale sistemului modelat, i

    astfel poate arta doar prezena (nu i absena) erorilor din model i specificaiile sale de baz. Abilita-

    tea reelelor Petri de a verifica formal modelul este important n mod special pentru sistemele n timp

    real critice din punct de vedere al securitii, precum sistemele de control al traficului aerian, sistemele

    de control al traficului feroviar, sistemele de control al reactoarelor nucleare etc. Reelele Petri au fost

    folosite pentru modelarea sistemelor de timp real tolerante la defectare i critice din punct de vedere al

    securitii, pentru detectarea erorilor i pentru monitorizarea proceselor.

    Un domeniu de succes de aplicare al reelelor Petri l constituie modelarea i analiza protocoalelor de

    comunicare (nc de la nceputul anilor 70). n ultimii ani au fost propuse cteva abordri care permit

    construirea modelelor de reele Petri pentru protocoale din specificaiile scrise ntr-un limbaj relativ

    nespecializat.

    Reele Petri, ns, au fost folosite n mod extensiv pentru modelarea i analiza sistemelor de producie.

    n acest domeniu, reeaua Petri reprezenta linii de producie cu buffer-e, sisteme automate de producie,

    sisteme flexibile de producie, linii automate de asamblare, sisteme cu partajarea resurselor i, recent,

    sisteme de producie de tip just-in-time.

    Un alt domeniu de succes l constituie aplicarea reelelor Petri n modelarea controlerelor secveniale.

    Controlerele logice programabile (PLC) sunt folosite n mod uzual pentru controlul secvenial al sisteme-

    lor automate. Ele sunt proiectate folosind diagrame logice scar (ladder logic diagrams), care sunt cu-

    noscute ca fiind dificile de depanat i modificat. Controlerele secveniale bazate pe reele Petri, pe de

    alt parte, sunt uor de proiectat, implementat i ntreinut. La nceputul anilor 80, Hitachi Ltd. a dezvol-

    tat un controler secvenial bazat pe reele Petri care a fost folosit cu succes n aplicaii reale pentru con-

    trolul sistemului de asamblare a pieselor i n sistemul automat de ncrcare/descrcare din depozit.

    Utilizatorii reelelor Petri, conform statisticilor, au redus substanial timpul de dezvoltare, n comparaie

    cu metodele tradiionale.

    Reele Petri au fost folosite extensiv i n dezvoltri software. Utilizarea n acest domeniu s-a concentrat

    pe modelarea i analiza sistemelor software, iar cea mai complex dezvoltare a implicat folosirea reele-

    lor Petri colorate. S-a demonstrat c acest tip de reele Petri este un limbaj folositor pentru proiectarea,

    specificarea, simularea, validarea i implementarea sistemelor software complexe.

    Ca unealt matematic, reelele Petri permit evaluarea performanelor sistemelor modelate. Perfor-

    manele deterministice i stocastice pot fi msurate i evaluate folosind o gam larg de modele de ree-

    le Petri care ncorporeaz n definiia lor funcii de timp deterministice i/sau probabilistice. Evaluarea

    performanelor poate fi realizat fie prin tehnici analitice, bazate pe rezolvarea proceselor (semi)Markov

    de baz, sau prin simularea cu evenimente discrete. Folosirea modelelor care ncorporeaz funcii de

    timp cu distribuie probabilistic permit obinerea ratelor de producie pentru modelele sistemelor de

    fabricaie, capacitatea de producie, ntrzieri, capacitatea pentru comunicare i modelele sistemelor cu

    microprocesor, utilizarea resurselor critice i msuri de fiabilizare ale acestora. n ultimii ani, aceast

    clas de reele Petri a fost folosi