Vestnik of Don State Technical UniversityVestnik of Don State Technical UniversityВестник Донского государственного технического университета1992-59801362710.12737/22157Информатика, вычислительная техника и управлениеINFORMATION TECHNOLOGY, COMPUTER SCIENCE AND MANAGEMENTИнформатика, вычислительная техника и управлениеApplication of colored timed Petri nets for cement production simulation Применение раскрашенных временных сетей Петри для моделирования цементного производстваСедыхИрина АлександровнаSedykhIrina АлександровнаАникеев Евгений СергеевичAnikeev Evgeniy Сергеевич1410201614102016164140145https://zh-szf.ru/en/nauka/article/13627/view
Целью работы является создание модели сложного распреде-ленного объекта — цементного производства на основе раскрашенных временных сетей Петри, ее анализ и оценка с точки зрения эффективности и достоверности. В работе рассмотрены различные виды сетей Петри, способы их задания и динамика работы. Для раскрашенных временных сетей Петри сформулирован алгоритм функционирования в матричной форме. На основе раскрашенных временных сетей построена математическая модель, позволяющая спрогнозировать объем цементного производства за определенный период. Модель реализована на языке программирования C++. Проведено сравнение результатов моделирования с фактическими данными. Установлено, что реализованная модель с достаточной точностью предсказывает объем выпуска продукции цементного производства. Разработанные методы работоспособны и применимы в моделировании производственных процессов в составе автоматизированной системы управления технологическими показателями.
The work objective is to develop a special model of the complex distributed object – the cement production – on the basis of the colored timed Petri nets including its analysis and estimation of effectiveness and correctness. Various kinds of the Petri nets together with the methods of their determination and performance dynamics are considered. An operation algorithm is formulated in the matrix form for the colored timed Petri nets. On the basis of the colored timed nets, a mathematical model that allows predicting the cement production volume for a defined period is built. The discussed model is realized in the C++ language. The simulation results are compared to the factual data. It is found that the implemented model with a reasonable degree of accuracy predicts the output volume of the cement production. The developed methods are operable and applicable in the manufacturing process simulation as part of an automated control system of the technology parameters.
модельмоделированиераскрашенная временная сеть Петрицементное производствоалгоритмпроизводственные процессы.modelsimulationcolored timed Petri netcement productionalgorithmproduction processes.
В работе рассмотрена методика создания модели на примере сложной распределенной системы — технологического процесса функционирования цементного производства. Процесс выпуска цемента является одним из примеров недетерминированных динамических параллельных производственных систем, проблема моделирования которых связана как с возможной хаотичностью системы, так и с необходимостью учитывать динамику подсистем.Для описания и анализа таких систем могут применяться сети Петри [1–3] и их разновидности, например, нечеткие [4], временные [5–6], раскрашенные [7]. В [8–10] рассмотрены окрестностные модели обжига клинкера цементного производства. В [11] при моделировании процесса функционирования цементного производства использованы временные сети Петри, достоинствами которых являются динамическое отражение состояний моделируемой системы и возможность анализа свойств полученной модели.
Питерсон, Дж. Теория сетей Петри и моделирование систем / Дж Питерсон. - Москва : Мир, 1984. - 264 с.Peterson, J. Teoriya setey Petri i modelirovanie system. [Petri Net Theory and the Modeling of Systems.] Moscow: Mir, 1984, 264 p. (in Russian).Котов, В. Е. Сети Петри / В. Е. Котов. - Москва : Наука, 1984. - 160 с.Kotov, V. E. Seti Petri. [Petri nets.] Moscow: Nauka, 1984, 160 p. (in Russian).Васильев, В. В. Сети Петри: параллельные алгоритмы и модели мультипроцессорных систем / В.В. Васильев, В. В. Кузьмук. - Киев : Наукова думка, 1990. - 213 с.Vasiliev, V. V., Kuzmuk V. V. Seti Petri: parallel´nye algoritmy i modeli mul´tiprotsessornykh system. [Petri nets: parallel algorithms and models of multiprocessor systems.] Kiev: Naukova dumka, 1990, 213 p. (in Russian).Леоненков, А. В. Нечеткое моделирование в среде MATLAB и fuzzyTECH / А. В. Леоненков. - Санкт Петербург : БХВ-Петербург, 2005. - 736 с.Leonenkov, A.V. Nechetkoe modelirovanie v srede MATLAB i fuzzyTECH. [Fuzzy modeling in MATLAB and fuzzyTECH software environment.] St.Petersburg: BKhV-Peterburg, 2005, 736 p. (in Russian).Воевода, А. А. Временные сети Петри и диаграммы UML / А. А. Воевода // Науч. вестн. НГТУ. - 2009. - № 4(37). - С. 169-174.Voyevoda, A. A. Vremennye seti Petri i diagrammy UML. [Timed Petri nets and UML activity diagrams.] Scien-tific Bulletin of NSTU, 2009, no. 4(37), рр. 169-174 (in Russian).Wang, J. Timed Petri Nets: Theory and Application / J. Wang. - Norwell : Kluwer Academic Publishers, 1998. - 296 p.Wang, J. Timed Petri Nets: Theory and Application. Norwell: Kluwer Academic Publishers, 1998, 296 p.Ехлаков, Ю. П. Цветные сети Петри в моделировании социально-экономических систем / Ю. П. Ехлаков, В. Ф. Тарасенко, О. И. Жуковский // Доклады Том. гос. ун-та систем управления и радиоэлектроники. - 2013. - №3 (29). - С. 83-92.Ekhlakov, Y. P., Tarasenko, V. F., Zhukovsky, O. I. Tsvetnye seti Petri v modelirovanii sotsial´no-ekonomicheskikh sistem. [Color Petri nets in modeling of socio-economic systems.] Proceedings of TUSUR University, 2013, no. 3 (29), pp. 83-92 (in Russian).Шмырин, А. М. Наличие экстремумов параметрического уравнения печи обжига клинкера / А. М. Шмырин, И. А. Седых, А. П. Щербаков, А. Г. Ярцев // Вести высших учебных заведений Черноземья. - 2015. - №1(39). - С. 62-67.Shmyrin, A. M., Sedykh, I. A., Scherbakov, A. P., Yartsev, A. G. Nalichie ekstremumov parametricheskogo uravneniya pechi obzhiga klinkera. [The presence of clinker furnace parametric equation extrema.] News of Higher Educa-tional Institutions of the Chernozem Region, 2015, no. 1(39), pp. 62-67 (in Russian).Шмырин, А. М. Исследование окрестностной модели печи обжига клинкера с учетом допустимых значе-ний параметров / А. М. Шмырин, И. А. Седых, А. П Щербаков, А. Г. Ярцев // Вестник Липецкого Государственного Технического университета. - 2015. - №2(24). - С. 11-14.Shmyrin, A. M., Sedykh, I. A., Scherbakov, A. P., Yartsev, A. G. Issledovanie okrestnostnoy modeli pechi obzhiga klinkera s uchetom dopustimykh znacheniy parametrov. [Research of a neighborhood model of a clinker kiln taking into account admissible parameter values.] Vestnik LSTU, 2015, no. 2(24), pp. 11-14 (in Russian).Шмырин, А. М. Алгоритмы идентификации и управления функционированием окрестностных систем, по-лученных на основе сетей Петри / А. М. Шмырин, И. А. Седых // Управление большими системами. - 2009. - Вып. 24. - С. 18-33.Shmyrin, A. M., Sedykh I. A. Algoritmy identifikatsii i upravleniya funktsionirovaniem okrestnostnykh sistem, poluchennykh na osnove setey Petri. [Algorithms of identification and operational control of neighborhood systems built on the basis of Petri nets.] Large-scale Systems Control, 2009, iss. 24, pp. 18 - 33 (in Russian).Блюмин, С. Л. Окрестностное моделирование сетей Петри / С. Л. Блюмин, А. М. Шмырин, И. А. Седых, В. Ю. Филоненко. - Липецк : ЛЭГИ, 2010. - 124 с.Blyumin, S.L., Shmyrin, A.M., Sedykh, I.A., Filonenko, V.Y. Okrestnostnoe modelirovanie setey Petri. [Neigh-borhood modeling of Petri nets.] Lipetsk: LEGI, 2010, 124 p. (in Russian).