Тип публикации: статья из журнала
Год издания: 2020
Идентификатор DOI: 10.15593/2499-9873/2020.2.02
Ключевые слова: диаграмма Гантта, временная сеть Петри, оперативно-календарное планирование, NP-трудные задачи, дискретные производственные системы, имитационное моделирование, сетевое планирование и управление, уравнения состояния, инцидентность ресурсов и переходов, автоматизация моделирования, Gantt chart, Timed Petri net, operational scheduling, NP-hard tasks, discrete production systems, simulation, network planning and control, equations of state, incidence of resources and transitions, modeling automation
Аннотация: Рассмотрены вопросы представления результатов имитационных экспериментов с моделями на основе сетей Петри для исследователя. Выявлена и обоснована необходимость качественного пересмотра применяемых способов визуализации сетями Петри как самих процессов, так и результатов моделирования. Анализ публикаций по тематике сетей Петри позвПоказать полностьюолил сделать вывод о том, что визуализация таких моделей и результатов их моделирования является известным слабым местом. Именно этот фактор существенно ограничивает применение сетей Петри как инструмента решения практических задач. Проанализированы характерные особенности задачи календарного планирования и применяемых форм представления результатов ее решения. На основе анализа литературных источников и эмпирических данных обоснована целесообразность решения задачи планирования на основе предварительного имитационного моделирования сетями Петри. Формализован способ автоматического формирования диаграмм Гантта. Определены механизмы идентификации состояния ресурсов системы по переходам сетевой модели. При разработке подхода максимально использованы уже имеющиеся в имитационной сетевой модели атрибуты и характеристики ее элементов. Приведен пример использования предложенного подхода на основе модели типового роботизированного технологического комплекса. По результатам эксперимента выявлено, что программная реализация описанных формальных правил не влияет в значимой степени на скорость имитации. Предложенный подход обладает универсальностью в той же степени, как и используемый математический аппарат временных сетей Петри. Это позволяет описывать результаты моделирования систем и процессов разных видов, например транспортных или информационных. Важным преимуществом реализованного механизма связи сетей Петри и диаграмм Гантта является и перенос динамического характера сетей в процедуры анализа процессов на основе диаграмм. Существует также возможность внесения стохастических характеристик процессов как в имитационную модель, так и в формируемую диаграмму Гантта. Направлением дальнейших исследований по теме статьи может быть применение и соответствующая доработка полученных формальных правил имитации сети с идентификацией ресурсов для других часто применяемых на практике классов сетей Петри, например цветных сетей Петри или E-сетей. The article considers the issues of presenting the results of simulation experiments with models based on Petri nets for a researcher. The need for a qualitative review of the applied methods for visualizing Petri nets of both the processes themselves and the modeling results has been identified and justified. An analysis of publications on the subject of Petri nets allowed us to conclude that the visualization of such models and the results of their modeling is a known weak point. It is this factor that significantly limits the use of Petri nets as a tool for solving practical problems. The characteristic features of the calendar planning problem and the applied forms of presenting the results of its solution are analyzed. Based on the analysis of literary sources and empirical data, the feasibility of solving the planning problem on the basis of preliminary simulation modeling by Petri nets is substantiated. The method of automatic formation of Gantt diagrams is formalized. The mechanisms for identifying the state of system resources by transitions of the network model are determined. In developing the approach, the attributes and characteristics of its elements already existing in the simulation network model were used to the maximum. An example of using the proposed approach based on the model of a typical robotic technological complex is given. According to the results of the experiment, it was revealed that the software implementation of the described formal rules does not significantly affect the speed of model simulation for the presented robotic system. The proposed approach has the same versatility as the mathematical apparatus used timed Petri nets. This allows us to describe the results of modeling systems and processes of different types, for example, transport or information. An important advantage of the implemented mechanism for the connection of Petri nets and Gantt diagrams is the transfer of the dynamic nature of networks to the process analysis procedures based on diagrams. There is also the possibility of introducing stochastic characteristics of the processes both in the simulation model and in the generated Gantt diagram. The direction of further research on the topic of the article may be the application and corresponding refinement of the obtained formal rules for simulating a network with identification of resources for other classes of Petri nets often used in practice, for example, color Petri nets or E-nets.
Журнал: Прикладная математика и вопросы управления
Выпуск журнала: № 2
Номера страниц: 29-40
ISSN журнала: 24999873
Место издания: Пермь
Издатель: Пермский национальный исследовательский политехнический университет