一种基于Petri网的制造系统成本最小化资源配置方法技术方案

一种基于Petri网的制造系统成本最小化资源配置方法，首先建立制造系统Petri网模型，然后根据实际情况输入各道工序的加工时间、资源成本、资源数量上限以及生产率下限，并输入原材料数量、随机生成初始资源数量配置，计算系统的生产率是否满足要求，并计算初始资源数量配置的成本并赋值最小成本和最优资源数量配置，然后利用模拟退火算法进行成本优化，优化完成后最终输出最小成本和最优资源数量配置；本发明专利技术解决了制造系统满足生产率的前提下如何配置资源数量使得资源成本最小化问题，在满足生产率的前提下，优化资源数量配置来使得制造系统成本最小化，较大程度的降低了企业的投资成本并合理分配成本，具有良好的应用前景。具有良好的应用前景。具有良好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种基于Petri网的制造系统成本最小化资源配置方法


[0001]本专利技术涉及制造系统
，具体涉及一种基于Petri网的制造系统成本最小化资源配置方法。
技术背景
[0002]制造企业可包括一个或多个制造系统，制造系统是由多个单独的异种制造资源组成，制造资源包括(但不限于)机床和制造机构、测量资源、传感器、制动器、辅助资源等。自90年代早期以来，制造系统的性能优化受到广泛关注，利用各种属性，包括(但不限于)：成本、生产率、安全性、质量、效率和维修，确定制造系统的性能。其中，在满足制造系统一定生产率的前提下，合理配置不同资源的数量，对制造系统的成本最小化的研究能够降低企业的生产成本。通常一个制造系统可以抽象为一个离散事件系统，Petri网作为一种研究离散系统的有效工具，已广泛应用于建模和分析柔性制造系统，如车间系统和装配线。
[0003]目前还没有基于Petri网和智能算法对制造系统成本最小化的相关文献公开。

技术实现思路

[0004]为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术的目的是提出一种基于Petri网的制造系统本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于Petri网的制造系统成本最小化资源配置方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：建立制造系统Petri网模型；步骤二：输入各道工序的加工时间、资源成本、资源数量上限以及生产率下限；步骤三：输入原材料数量、随机生成初始资源数量配置；步骤四：计算制造系统的生产率是否满足要求，计算初始资源数量配置的成本并赋值最小成本和最优资源数量配置；步骤五：利用模拟退火算法进行成本优化；步骤六：输出最小成本和最优资源数量配置。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步骤一具体为：根据实际生产线绘制Petri网模型；Petri网是一个四元组，用N＝(P,T,F,W)来表示，其中：P、T分别是库所和变迁的集合，F∈(P
×
T)∪(T
×
P)表示有向弧集合，表示各个有向弧的权值；如果W(f)＝1，则Petri网又称为普通网，否则称为一般网；令x∈P∪T是Petri网N＝(P,T,F,W)的节点，x的前置集
·
x定义为
·
x＝{y∈P∪T|(y,x)∈F}，x的后置集x
·
定义为x
·
＝{y∈P∪T|(x,y)∈F}，相应地，X∈P∪T是节点的集合，X的前置集
·
X定义为
·
X＝∪
x∈X
·
x，X的后置集X
·
定义为X
·
＝∪
x∈X
x
·
.
；对于一个Petri网系统，为前置关联矩阵，为后置关联矩阵，分别指定从库所到变迁和变迁到库所的弧，其中m为库所数目，n为变迁数目；若库所p的输出弧指向变迁t时，Pre(p，t)＝1，否则Pre(p，t)＝0；若变迁t的输出弧指向库所p时，Post(p，t)＝1，否则Post(p，t)＝0；C＝Post
‑
Pre∈Z
m
×
n
是关联矩阵，其中Z＝{0，
±
1，
±
2，...}表示整数集；定义原始材料库所集台其中m
r
表示原始材料库所数目；定义资源库所集合其中m
e
表示资源的库所数目，库所表示机器M
i
，即在变迁t
i
自环回路中的库所，一个变迁由一个资源库所控制，即，m
e
＝n。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的步骤二具体为：每一个变迁上的自环代表资源回路，变迁触发延迟向量用θ＝[θ(t1)，θ(t2)，...，θ(t
n
)]
T
表示，其中θ(t
i
)表示每个变迁t
i
的触发时间，即该变迁代表的资源M
i
需要的加工时间；资源成本用向量f＝[f(t1)，f(t2)，...，f(t
n
)]
T
表示，其中f(t
i
)表示每个变迁t
i
代表工序所需资源M
i
的成本；资源数量上限用向量U
p
＝[U
p
(t1)，U
p
(t2)，...，U
p
(t
n
)]
T
表示，其中U
p
(t
i
)表示每个变迁t
i
代表工序所需资源M
i
的数量上限；生产率下限用表示。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述的步骤三具体为：3.1)M＝[M(p1)，M(p2)，...，M(p
m
)]
T
是Petri网的数量标识，如果库所p
i
内有原材料或者资源，那么M(p
i
)为原材料或者资源数量，否则M(p
i
)＝0；
3.2)对于每一个原材料库所输入其原材料数量则3.3)根据资源数量上限U
p
，对于每一个资源M
i
的数量是一个随机整数其中N是正整数集，则另外，用表示资源数量配置，其中表示资源M
i
的数量；3.4)根据利特尔法则(Little
′
s law)得到一个线性规划来计算基于当前数量标识下M的最小生产周期γ(M)，具体表示如下：minγ(M)s.t.C
·
v+γ(M)
·
M≥Pre
·
θ其中：C∈Z
m
×
n
是Petri网的关联矩阵；v∈R
n
×1是一个没有物理意义的变量向量；γ(M)是在数量标识M下的生产周期；M是Petri网的数量标识，包含了原材料和资源的数量；Pre∈{0，1}
m
×
n
是Petri网的前置关联矩阵；θ是Petri网的变迁触发延迟向量，包含了每个变迁发射所需要...

【专利技术属性】
技术研发人员：何舟，施威杰，马子玥，古婵，刘苗，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
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