一种随机Petri网性能等价化简与分析方法
立体库作业系统的Petri网建模与性能分析

置障 所) , 如图2 ( d ) 所示 。
P’ t
f
P 2
t
2
P3
㈤ o—
P2
加—o
t
台堆垛机和两个货位。如图 3所示 的 P e t r i 网的初始条件如 ( 1 ) A S / R S中有一单 元货 物 ; ( 2 ) A S / R S中有一空着的货位 ;
性能指标 。再如 , 把一个位置集 中的平均标记 数看作一个子系 统任务 队列长度 , 则可 以分析子系统的相应时间和吞吐量等 性
能指标 。
合并关 系 : 两个以上的变迁 同时触发 , 且都 流向同一个位
3 As / R S作 业 系统 建 模 及 性 能 分 析
为了研究方便起 见 ,本文用广义随机 P e t r i 网对 A S / R S作 业系统建模 , 只考虑一个简单 的 A S / R S作业 系统 , 该 系统只有
利用广义随机petri网与马尔可夫链的等价关系得到一种petri网与马尔可夫链理论相结合的工作流性能分析的新方法为工作流性能的有效评估提供了理论依据并通过实例验证该方法可用于分析工作流模型的时间性能和资源利用率本论文拟在总结以上研究成果的基础上将asrs的作业系统映射为随机petri网gspn的方法并利用马尔可夫链的计算特性分析物流中心作业流程的一些动态性能探索一种分析asrs作业系统性能的新方法
态性质 的数学模 型。一个 P e t r i 网实质上是一个带标识 的有 向 偶 图。有 向偶图描述 系统 的静态结构 , 而标识指 出系统所处 的
状 态。当一个 P e t r i 网的标识按一定规律发生变化时 , 就形象地 模 拟了系统的动态行 为。
存在) 、 死 锁关 系 和优先 关系等 , 这 里不一一列 出 , 各个关 系具 体定义可以查看文献[ 5 】 。
一种离散随机Petri网的性能计算和分析方法

析提 供 了一种 有效 的数值 化计算 方法.
关键 词 : 能评价 ; 性 离散 随机 P t 网; e i 随机模 型 ;一 r T 组件 网 ; 网化筒 子
中图分类 号 : P 9 . T 3 17 文献 标识码 : A 文章 编号 :10 — 5 5 2 0 )60 6 -6 0 1 0 0 ( 0 7 0 -9 40
维普资讯
第3 7卷 第 6期
20 0 7年 1 1月
东 南 大 学 学 报 (自然科 学版 )
J UR AL OF S T E T NI R IY ( trl c neE io ) O N OU H AS U VE ST Na a Si c dt n u e i
离散 随机 P t 网 ( P 是 在 2 er i S N) 0世纪 8 0年 代
( P 的系 统描述方 法 , 合 网 的分解 和 化简 技 DS N) 结
初 作为 描述 离 散 事 件 动态 系 统 ( D ) DE S 的形 式 化 建模工 具被提 出来 的 , 有 效 地 为复 杂 系 统建 模 , 能 进行性 能和可 靠性评 价 , 被广泛 地应用 于计算 机 和
Ca c l tn n n l z n e h d f r p r o m a c f lu a i g a d a ay i g m t o o e f r n e o
d s r t t c a tc Pe r e s ic e e so h s i t in t
h g r c so i h p e ii n. Thee o e a fe t e m e o sp o i e rm o ei g a d p ro a c ac lto r f r n e f ci t d i r v d d f d l n e f r n e c l ua i n v h o n m a d a l sso n nay i fDEDS. Ke y wor ds:p ro m a c v l to e f r n ee auai n;so ha t tines t c a t o e s t c si Per c t ;so h si m d l ;T— o p n n s e e c c m o e t ;n tr — d c in ut o
北海计量检定管理信息系统的分析与设计

器收发管理模块、证书管理模块、仪器检定管理模块、标准 管理模块、财务管理模块、系统维护模块。具体如图 3 所示。
北海计量检定管理信息系统
登录模块
计量标准 最次 高级 标标 准准 检 定 项 目 技 术 资 料
仪器收发 仪 器 接 收 仪 器 发 放 仪 器 查 询
- 39 -
仪器检定完毕之后,财务人员根据检定项目和收费标准,进 行财务信息处理,开具收费单据,制作出各种财务统计报表, 以便衡量、考核部门或个人的工作业绩。 3.新系统逻辑模型设计 根据用户需求和计量检定业务处理过程,本文认为新的 北海计量检定管理信息系统的功能必须能满足以下目标: (1)替代业务数据手工处理方式,将日常业务处理自动 化、数据储存电子化。 (2)用户能够处理日常检定、检验业务中的业务数据, 能够录入、校验、统计分析和储存业务数据,合理有效的运 用资源并提高工作效率。 (3)能够提供各种财务统计报表,提供强制检定的报警 信息,为领导的管理提供依据。 (4)发现业务流程中存在的问题,对不符合流程规定的 操作和数据做出相应处理,解决检定工作中出现的数据不统 一、不按规章操作等问题。 为此,根据以上分析,设想在新系统中将原系统使用的 各种登记表、统计表、账册等都集中到一个综合数据库中, 同时增加报警和随机查询功能, 提出的新系统逻辑模型如图 2 所示。
缴费单
账务室
检定项目
技术员
检定记录
领证通知
缴费证明 合格 业务室
不合格
图 1 业务流程图
【收稿日期】2008-02-28 【作者简介】赵冬旭(1974-) ,男,浙江诸暨人,桂林电子科技大学管理学院在读硕士研究生;李军(1958-) ,男,陕 西岐山人,桂林电子科技大学管理学院副教授,研究方向为工业工程。
基于 SCPN 的软件可靠性建模与分析

基于 SCPN 的软件可靠性建模与分析潘峰【摘要】针对软件动态行为复杂难以建模,且可靠性难以评估的问题,提出一种基于随机有色 Petri 网 SCPN(Stochastic Colored Petri Net)的软件可靠性建模与分析方法。
在建立软件可靠性分析的元结构模型的基础上,分别建立软件可靠性分析的串联结构模型和并联结构模型,有效地描述了软件的静态结构和动态行为。
以某工厂采购系统为目标系统,以 TimeNET4.0为平台,建立其基于 SCPN 的软件可靠性分析模型,仿真验证了所提方法的正确性和有效性。
该方法可以为软件可靠性的早期评估提供理论指导。
%In view of the problems that the dynamic behaviour of software is complicated and hard to model,and its reliabilityis also difficult to evaluate,in this paper we present a new modelling and analysis method of software reliability which is based on stochastic coloured Petri net (SCPN).On the basis of building the meta-structure model of software reliability analysis,we build separately the software reliability analysis models with series structure and parallel structure,they effectively describe the static structure and dynamic behaviour of ing the purchasing system in a certain factory as the objective system,and the TimeNET4.0 as the platform,we build the SCPN-based reliability analysis model for it,and verify through the simulation the validity and effectiveness of the proposed method.The method in this paper can provide theoretical guidance for early evaluation of software reliability.【期刊名称】《计算机应用与软件》【年(卷),期】2015(000)003【总页数】5页(P7-10,30)【关键词】随机有色 Petri网;软件;可靠性;建模【作者】潘峰【作者单位】贵州民族大学模式识别与智能系统省级重点实验室贵州贵阳550025; 贵州民族大学计算机与信息工程学院贵州贵阳 550025【正文语种】中文【中图分类】TP391Pan Feng异常处理机制已经成为软件设计过程中不可或缺的重要组成部分,然而异常处理技术在过去的很长一段时间里并没有引起研究者和工程技术人员的重视,往往在软件设计阶段的后期,甚至是程序编写阶段才考虑异常处理的问题,这样导致软件在运行过程中经常报错[1]。
第八章随机Petri网模型与分析1_966307026

6
两种模型的比较
SPN是P/T 系统的扩充: 保证随机Petri网模型和P/T 模型之间有相同的动态 行为 两种模型之间有相同的可能变迁实施序列 SPN的每个变迁所联系的实施时间是随机变量, 它的分布有无限支持,在这个分布内它可能取任 何值。
7
变迁的记忆问题
当时间变迁是可实施时,相联系的活动假定是在处理过 程中。如果在它实施前丢失可实施条件,变迁所联系的 活动就要被中断。在系统评价期间,如果这个变迁又获 得可实施条件,相应的活动也就又获处理。这种情况可 以发生几次,直至时钟值走到零且变迁最后实施。 在时钟中断后,当下一次重新启动时,时钟值是设置为 上次中断时的值,还是重新设置为初始值? 在SPN中,变迁所联系的时钟是无记忆的,亦即,每当 变迁所联系的时钟启动时,它总是设置为初始值。 目的是保证SPN的状态空间与马尔可夫链同构,为SPN 模型的性能分析提供数学基础。
2
第八章 随机Petri网模型与分析3
在SPN中, 变迁实施延时随机变量又分为离散和连续 两种情形: 相关离散时间的随机变量为几何分布; 相关连续时间的随机变量为指数分布。
3
§8.1 时间变迁
直观地理解随机Petri网的特性与动态行为 变迁的实施、实施的语义以及并行和冲突实施。 变迁和变迁的实施: 一个变迁对应真实系统的事件 变迁的实施对应事件对系统状态的改变。 状态的改变可由如下两原因引起 某逻辑条件的验证 某活动的完成
5
瞬时变迁
同逻辑条件验证相关联的变迁叫做瞬时变迁: 这类变迁的实施同时间变迁实施相比需要极小的 时间,可以认为不需要时间。 瞬时变迁的实施比时间变迁的实施有优先级。如 果在一个标识中,时间和瞬时变迁都满足实施条 件,瞬时变迁可实施,时间变迁不可实施。 多个瞬时变迁同时可实施时要规定它们的实施概 率,亦即,随机开关的规定。
随机Petri网分类、相关定义

t1 M1(0,1,1,0,0)
MC t5 t4
t2
t3
{2,1,1,3, 2}
M2(0,0,1,1,0) t3
M3(0,1,0,0,1) t2
M4(0,0,0,1,1)
t4
1 2
1 3
M0
M1
M2
M3
M4
3 1
1 2
SPN模型的性能分析
• SPN应用在系统模型的性能分析中分为三步
① 给出系统的一个SPN模型; ② 构造出该SPN所同构的MC;
p3
·
t2
p1
··
t1
M(p1) ·a
p4
p2
·
t3
p5
p6
t4
b
c t5
p7
t6
t7
随机Petri网分类、相关定义
随机Petri网SPN
• 同构MC的获得方法:
① 求出SPN的可达图
② 将每条弧上标注的ti换成其平均实施速率λi (或与λi 相关的函数)
· p1
t1
p2
p3
{2,1,1,3, 2}
t4
t2 t3
t5
p4
p5
随机Petri网SPN
• SPN到MC转换
· p1
4个瞬时变迁t2,t3,t6,t7
t1的平均速率依赖于M(p1)的 标识数,实际平均速率为 M(p1)Xa
t4和t5的平均速率为常数b和 c
注意:t6和t7冲突;t2和t3冲 突,故t6和t7 、t2和t3需分 别定义一个开关分布,使得 在满足条件发生时,用概率 选择的办法确定其中一个事 件发生。
迁或不包含时间变迁时,只有瞬时变迁能实施, 时间变迁不能实施。选择哪个瞬时变迁实施,要 根据一个概率分布函数。H的全部瞬时变迁构成
第三章 Petri网的分析方法(1)
提纲
一、可达标识图与可覆盖性树 二、关联矩阵与状态方程 三、Petri网语言 四、Petri网进程
一、可达标识图与可覆盖性树
对于有界Petri网,其可达标识集R(M0)是一个有限集合,因此可以以R(M0)作为顶点集,以标识之 间的直接可达关系为弧集构成一个有向图,称为Petri网的可达标识图(reachable marking graph)。 定义3.1. 设PN=(P,T;F, M0)为一个有界Petri网。PN的可达标识图定义为一个三元组 RG(PN)=(R(M0),E, L),其中 E={(Mi,Mj)| Mi, Mj R(M0),tk T: Mi [ tk> Mj } L:E→T,L(Mi,Mj)= tk 当且仅当Mi [ tk> Mj 称R(M0)为顶点集,E为弧(边)集, 若L(Mi,Mj) = tk,则称tk为弧(Mi,Mj)的旁标。
通过引入 ,就可以用有限树来反映无界Petri网的运行情况,称该有限树为 Petri网PN的可覆盖性树(coverability tree),记为CT(PN)。
一、可达标识图与可覆盖性树
算法3.1. Petri网可覆盖性树的构造算法 输入: PN=(P,T;F, M0) 输出:CT(PN) 算法步骤: Step0:以M0作为CT(PN)的根结点,并标之以“新”; Step1:While 存在标注为“新”的结点 Do 任选一个标注为“新”的结点,设为M; Step2: Step3: If 从M0 到M的有向路上有一个结点的标识等于M Then 把M的标注改为“旧”,返回Step1; If tT:M[t> Then 把M的标注改为“端点”,返回Step1
Petri网基本概念和分析方法
(b) t1, t2 是并发的, 且若 t2 在 t1 前点火,
则 t1 与 t3 冲突.
图 1.5. 对称与非对称
Petri 网的可达图是其可能状态和使能迁移关系的图表示.
(a) 一个 Petri 网
(b) 上述网的可达图 图 1.6. 可达图
3
北京师范大学信息科学学院
知识工程研究中心
二. Petri 网的行为
M(p) § M £(p). 对一个迁移 t, 用 Mt 记可以使能的最小状态. 定理. Petri 网(N, M0)中的迁移 t 是 L1-活性的 ‹ Mt 是可覆盖的.
5
北京师范大学信息科学学院
知识工程研究中心
2.6 持续性 Petri 网(N, M)称为持续的, 如果(N, M)中任何两个使能迁移 t1, t2, t1 的点火不 会改变 t2 的使能性. 例如, 所有标记图都是持续的, 但持续的网不一定都是标记图.
北京师范大学信息科学学院
知识工程研究中心
Petri 网: 基本概念和分析方法
记号: N = {0, 1, 2, … }, N+ = {0, 1, 2, … }.
一. 基本概念
一个 Petri 网由五个部分组成 PN = (P, T, F, W, M0), 其中: P 是位置(place)的有限集合; T 是迁移(transition)的有限集合; P … T = «, P » T ∫ «; F Œ (P ä T) » (P ä T)是有向弧的集合; w : F ö N+是弧的权函数; M0 : P ö N 是初始标记(初始状态). 注. 不带初始状态的 Petri 网记为 N = (P, T, F, W), 带有初始状态 M0 的 Petri 网则记为(N, M0). 若 PN 是一个 Petri 网, 则映射 M : P ö N 称为一个状态. 对 p œ P, 若 M(p) = k, 则称位置 p 标记有 k 个符号(token).
基于Petri网的工作流模型时间性能分析
Microcomputer Applications V ol.27,No.8,2011开发应用微型电脑应用2011年第27卷第8期文章编号:1007-757X(2011)08-0047-03基于Petri 网的工作流模型时间性能分析潘海兰摘要:利用高效的建模技术来构建复杂的业务流程,一方面可以提高模型形式化表示的可读性,另一方面便于进行模型性能分析,确保模型在投入使用后的正确性。
阐述了利用Petri 网技术的严格语义,来构建流程模型并进行性能分析的过程。
首先指出时间性能对工作流性能分析的重要性,然后介绍了Petri 网和工作流网的定义、工作流基本路由结构的Petri 网表示,及其对应的性能等价公式,最后在这些基本定理的基础上,通过一个购车流程的实例来构建模型,并对其时间性能进行分析,证明了利用Petri 网技术建模的合理性和优越性。
关键词:工作流网;Petri 网;路由结构;建模;时间性能分析中图分类号:TP302文献标志码:A0引言目前,工作流管理技术已经应用于许多领域,它给企业的流程管理带来巨大的变革。
但是目前在工作流技术中还存在着许多需要解决和改进的问题,如异常处理、流程监控、流程重构等,而这些都与工作流模型的建立相关。
工作流建模是将企业业务流程进行抽象表示,并实现使用计算机进行处理,那么一个优秀的模型定义方式十分重要。
Petri 网是严格定义的数学模型,它具有规范的模型语义,同时Petri网还拥有许多成熟的分析技术和手段,有利于模型性能的分析和评价。
工作流的响应时间是衡量工作流过程优劣的重要指标,也是工作流系统中最重要的性能参数之一。
传统的时间性能分析大多是基于马尔可夫链的,其时间复杂度是指数级别的,很不实用,分析过程过于复杂[1]。
而利用Petri 网建立工作流网模型可以充分利用Petri 网技术进行形式化定义,结合概率论知识实现时间性能分析,降低时间复杂度。
1工作流的建模、分析和执行基于Petri 网的工作流网模型的性能分析大大提高了时间性能分析的复杂度,因此下面首先介绍它们的相关概念。
Petri网化简新技术研究
定 理 设 三=Ⅳ, ) 一 Pt 网 , 中 Ⅳ= S F ; ( M0为 ei 其 r ( , )
互: Ⅳ, ) f ,)其 中 J= , ; =12 ) (l (:12 ( Ⅳ= ) f ,)是通过并分 f ( 解 I得到 的两个 子网 , I 且 () Mo ; 设 ∈Mo> , = (∈ 又 s [ e o> , [ 经过相同变迁序列后 , M, 必有 ) M = 。
fr r e tc oo e o o eten t t olo , l —up ta da pis i yt efut ig o i o p we y tm. owadan w h lg t d c mp s e h n p mut o tu, n p l s en y o h wi o i e t wa t lda n ss f o r se h oh a s
C m u r n i e n d p laos o p t g er g n pi tn计算机 工程与应用 eE n i a A c i
P ti er网化简新 技术研究
陈 曦 周 彦 乐晓波 匡迎春 , , ,
C HE X Z N HOU a YUE Xio o , Y n, a b KUANG n c t Yi g h m
1 引言
近年来 , Pt 网化 简技术方面有 了长足 的进展 , 在 ei r 并取得 了令人鼓 舞 的成绩 。许安 国 、 培 良、 昌俊 、 闯等一批 学 王 蒋 林 者的研 究成 果 , Pt 网 的研 究者提 供 了很好 的化 简思 路 。 为 ei r
Байду номын сангаас
库所 分解 的 ( 即并 分解 I) I的子 网 , 且为单 一输 出库所 的 P t ei r
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other, and obey the exponential distributionthe of the parameters λ1 , λ2 ,…, λn respectively, that is to say that the average time of the n varied times are 1/λ1, 1/λ2, …, 1/λn,the delay time of the equivalent time variation is 1/λ.The equation is shown as follows:
华中科技大学 研究生课程考试答题本
考 生 姓 名 张钰彪 考 生 学 号 D201577685
系 、 年 级 计算机系统结构 类 别 非定向博士 考 试 科 目 计算机系统分析与性能评价 考 试 日 期 2015 年 11 月 16 日
评 分 题 号 得 分 题 号 得 分
总 分 :
评 卷 人 :
2. SPN four basic structure and the time performance equivalent reduction analysis
Here we assumes that you have mastered basic knowledge of the SPN, go here, shut details please refer to the literature on SPN[8]. Being order, concurrency, choice and cycleStochastic Petri Net in four of the most basic structure, including all SPN models.In this paper, the Stochastic Petri net time performance equivalent reduction,and the basic idea is: make every basic structure as a subnet, with a respectively equivalent to represent the time change, the time changes and the original subnet is equalto time expect to get a simplified SPN model, then the model and the original model have the same time performance.In front of the works[9], given sequential and concurrent model time performance equivalent formula derivation, the only to do is that the conclusion supplement for the selection and circulation model is derived its time performance equivalence formulain detail.
1.Introduction
As Stochastic Petri Net[1] is proposed since 1981(Stochastic Petri Net,called SPN), its theory and analysis technology has gained greately used as a powerful tool for analysis of discrete event dynamic system in computer Network[2], resource sharing system[3] and parallel and concurrent computing research[4] domains. But the SPN model of state space explosion problem greatly limits its analysis ability to large and complexSystem model, so the research of performance equivalent reductionmodel technologyhas always been one of the major problems for the study of stochastic Petri net [5,6]. The structures of stochastic Petri net are diverse, but, concurrency, selection and sequencecircular structures arethe four most common basic structures of a stochastic Petri net, by thisfour basic structures and their mutual nesting,we can derive a class of random.Petri net –elementary stochastic Petri net (ESPN), If you don't consider changing the implementation of the rate, and only from the perspective of the structure of network. ESPN is Free Choice nets (Free ChoiceA subset of the set ). Many systems of SPN model itself or some of these subnets are ESPN. Therefore, the performance of the ESPN equivalent reduction will help to solve the SPN.The
problem of state space explosion, and other reduction technology provide a necessary basis.ESPN has the characteristics of hierarchy, and can be applied to the bottom-up hierarchical analysis. Four basic structure of the basic principle of time performance equivalent reduction and performance equivalent, and type is deduced and proved based on these formulas, puts forward the ESPN's time performance, etc.Price reduction algorithms, the complexity of the algorithm that grows along with the model and the linear growth, is a kind of effective stochastic petri net and a performance analysis method. In order to make the method applicable to more general,the SPN model of performance analysis, a kind of thought is through certain transformation rules, the and compoundhybrid of basic structure into four basic structure and its combination, and such general SPN model can be expressed with ESPN model, which can be performance, etc. This article discusses two kinds of basic structure to the transformation of the basic structure of the rules.
注:1.无评卷人签名试卷无效。 2.必须用钢笔或圆珠笔阅卷,使用红色,用铅笔阅卷无效。
A method to stochastic Petri net performance equivalent reduction and analysis
Abstract:Stochastic Petri Net(SPN)are a powerful modeling and analyzing tool for system performance evaluation.But theproblem of state space's explosion of SPNlimits its ability to analyze complex and large-scale systems.So itismore feasible to simplify SPNmodel on the basis of performance equivalence before analyzing it.In this paper,the authors define a class of SPN-ElementarySPN(ESPN)which is composed of four elementary subnets including sequence subnet,parallel subnet,choice subnet and iterationsubnet,and propose a group of performance equivalence formulas for the four elementary subnets,as well as a method of performanceequivalence simplification and analysis for ESPN with linear time complexity.In addition,two transforming rules are put forward totransform non-elementary subnets into combined elementary subnets such that the proposed algorithm can be used in analysis of moregeneral SPN. Key words:stochastic Petri nets;elementary stochastic Petri nets;performance equivalence;performance analysis