基于有色Petri网的系统综合评估方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于有色Petri网的系统综合评估方法，针对复杂系统进行四性评估时四性之间仍存在“两张皮”现象，首先定义了一种新的综合评估体系，建立了该体系的四性一体化综合评估模型，其次，利用有色Petri网的强大描述能力，将复杂系统的四性状态分为三类：可用性（可靠性、维修性）、测试性和安全性，同时给这三类状态进行染色，将Petri网中代表可用性的托肯定义为黄色；代表安全性的托肯定义为蓝色；代表测试性的托肯定义为紫色，最终，利用建立的四性一体化综合评估模型和四性有色Petri网完成复杂系统的综合评估工作，同时本发明专利技术是设计和评估的循环过程。本发明专利技术提出的基于有色Petri网的系统综合评估方法有效解决目前四性的“割裂”问题。

【技术实现步骤摘要】
基于有色Petri网的系统综合评估方法
本专利技术涉及复杂系统研制阶段的四性一体化综合评估方法领域，尤其涉及一种基于有色Petri网的系统综合评估方法。
技术介绍
随着科学技术的不断进步，各学科之间的不断融合，尤其在计算机信息、智能控制和装备制造等领域，形成了大量多功能的复杂系统。同时，随着复杂系统的大量涌现，针对复杂系统的可靠性、维修性、测试性和安全性的综合评估问题也随之而来，即如何让系统的可靠性，维修性，测试性和安全性等综合性能很高，则需要时刻了解复杂系统的四性状态情况，对系统的设计参数进行调整，进而产生了四性一体化综合评估的问题。目前国内针对复杂系统四性评估的问题，还只停留在单一属性的评估，无法建立四性之间的综合关系和综合模型，无法综合权衡四性之间的设计，即四性之间仍处于“割裂”状态以及四性与产品设计存在“两张皮”现象。然而，良好的四性状态是保证复杂系统更高效、更经济工作的前提，因此，必须解决当前设计四性“割裂”问题，建立复杂系统的四性一体化综合模型，实现复杂系统的四性一体化综合并行设计与评估。Petri网模型方法作为一种数学和图形的描述分析工具，具有直观、形象等优点，可以很好的描述复杂系统中常见的同步、并发、分布、冲突和资源共享等情况，已经广泛用于各种柔性制造系统等领域。Petri网自产生以来，便出现了很多其他类型Petri网，如随机Petri网、时间Petri网和有色Petri网等，其中有色Petri网可以对复杂系统的研制阶段的任务进行分类和染色，对复杂系统具有强大的描述能力。由于复杂系统的四性状态不是随时间变化的，因此采用可视化建模工具有色Petri网来动态地表示复杂系统的可重构特性，进而对其四性状态进行一体化综合评估。针对复杂系统可靠性、维修性、测试性和安全性评估存在的无法综合权衡、无法一体化综合评估的“割裂”问题，本专利技术利用有色Petri网对复杂系统的四性进行分类和染色，建立各个属性之间的综合关系与综合模型，将四性设计参数进行综合权衡，最终完成整个复杂系统的四性并行设计与评估过程，即设计—评估—调整设计—再评估的循环过程。本专利技术提出的基于有色Petri网的复杂系统四性一体化综合评估方法可以有效解决目前产品设计中的四性“割裂”和“两张皮”问题，建立复杂系统的四性一体化综合模型，实时了解系统所处的四性状态，完成对整个系统进行综合权衡设计与评估的工作，提高了系统评估的准确性和实时性。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对
技术介绍
中所涉及的缺陷，提供一种基于有色Petri网的系统综合评估方法，以解决现有技术中复杂系统无法综合权衡、无法建立四性之间的综合关系和综合模型、进而难以进行综合评估与并行设计的问题。本专利技术为解决上述技术问题采用以下技术方案：基于有色Petri网的系统综合评估方法，包括如下步骤：步骤1)，将系统中各部件相应的四性信息即可靠性、维修性、测试性和安全性信息输入到Petri网数据库中，赋予给相应部件库所中的托肯，并将其颜色设置为黑色；所述托肯包含数值、时间和属性，其中，数值为该部件的四性参数值，时间为部件所处生命周期的阶段值，属性为安全标记；步骤2)，设置整个Petri网的初始标识；步骤3)，设置初始触发库所，赋予其相应的动托肯，并设置好输入、输出以及触发条件；所述动托肯用于搜集处理托肯信息并向下一库所进行传递，包含时间参数和数组，其中，时间参数为部件所处生命周期的阶段值，数组用于存储所搜集处理的托肯的四性值；步骤4)，触发初始变迁；步骤5)，分别计算系统的可用度、损失概率和测试性值，返回最终的计算结果到最后一个库所中的动托肯；步骤6)，根据最后一个库所中的动托肯产生三种颜色动托肯：针对可用性的黄色动托肯、针对安全性的蓝色动托肯以及针对测试性的紫色动托肯，并传递给相应的下一级库所；所述三种颜色动托肯分别携带对应的返回值，即系统的可用度、损失概率和测试性值；步骤7)，分别判断系统的可用度、损失概率和测试性值是否满足各自预先设定的阈值范围，如果都满足，则将三种颜色动托肯分别传递给对应的下一库所，执行步骤8)；否则将不满足预先设定的阈值范围的指标值进行排序，根据输出的排序结果分别调整相应部件的设计参数，重新执行步骤1)；步骤8)，计算整个系统的可行度；步骤9)，判断系统的可行度Vs(t)是否大于预先设定的最低可行度阈值，如果是，转向执行步骤12)，否则继续执行步骤10)；步骤10)，发出红色预警，并对四性的指标进行排序输出结果；步骤11)，将系统的可用性和安全性进行比较，并对性能相对差的性质进行排序，并根据排序结果调整各部件相应性质的设计参数，重新执行步骤1)；步骤12)，输出系统的可行度及相应的四性指标值。作为本专利技术基于有色Petri网的系统综合评估方法进一步的优化方案，所述步骤5)中计算系统可用度的具体步骤如下：步骤5.A1)，判断当前变迁是否符合触发条件，如果符合继续执行步骤5.A2)，否则，结束计算系统可用度；步骤5.A2),变迁触发，将初始库所的动托肯传递到下一库所，并将下一库所中托肯携带的可用性参数值放入动托肯的数组中；步骤5.A3),判断当前库所是否为最后部件库所，如果是，对动托肯数组中的可用性参数值按照建立的模型进行计算，将当前计算所得的系统可用度值Vs(t)赋予当前库所的动托肯，然后执行步骤5.A4)，否则重新执行步骤5.A1)；步骤5.A4),返回可用度值Vs(t)。作为本专利技术基于有色Petri网的系统综合评估方法进一步的优化方案，所述步骤5)中计算系统损失概率的具体步骤如下：步骤5.B1)，判断当前变迁是否符合触发条件，如果是，继续执行步骤5.B2)，否则结束计算系统损失概率；步骤5.B2)，根据当前库所中托肯所携带的属性值判断该库所是否为与安全相关的严重部件库所，如果是，执行步骤5.B3)，否则，保持当前动托肯携带的值不变，转向执行步骤5.B5)；步骤5.B3)，判断当前变迁是否符合触发条件，如果符合继续执行步骤5.B4)，否则，结束计算系统损失概率；步骤5.B4)，变迁触发，将初始库所的动托肯传递到下一库所，并将下一库所中托肯携带的损失概率值放入当前动托肯的数组中，然后传递到下一库所；步骤5.B5)，判断当前库所是否为部件最后库所，如果是，对安全性数组中的值按照建立的安全性模型就行计算，将当前计算所得的系统损失概率值Ss赋予当前库所的动托肯，然后执行步骤5.B6)，否则，转向步骤5.B2)；步骤5.B6)，返回当前库所的动托肯携带的系统损失概率Ss。作为本专利技术基于有色Petri网的系统综合评估方法进一步的优化方案，所述步骤5)中计算系统测试性值的具体步骤如下：步骤5.C1)，判断当前变迁是否符合触发条件，如果符合继续执行步骤3.C2)，否则，结束计算系统测试性值；步骤5.C2)，变迁触发，将初始库所的动托肯传递到下一库所，并将下一库所中托肯携带的测试性参数值放入动托肯的数组中；步骤5.C3)，判断当前库所是否为最终部件库所，如果是，对测试性数组中的值按照建立的模型进行计算，将当前计算所得的系统测试性值赋予当前库所的动托肯然后执行步骤5.C4)，否则，转向步骤5.C1)；步骤5.C4)，返回系统的测试性值作为本专利技术基于有色Petri网的系统综合评估本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于有色Petri网的系统综合评估方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1)，将系统中各部件相应的四性信息即可靠性、维修性、测试性和安全性信息输入到Petri网数据库中，赋予给相应部件库所中的托肯，并将其颜色设置为黑色；所述托肯包含数值、时间和属性，其中，数值为该部件的四性参数值，时间为部件所处生命周期的阶段值，属性为安全标记；步骤2)，设置整个Petri网的初始标识；步骤3)，设置初始触发库所，赋予其相应的动托肯，并设置好输入、输出以及触发条件；所述动托肯用于搜集处理托肯信息并向下一库所进行传递，包含时间参数和数组，其中，时间参数为部件所处生命周期的阶段值，数组用于存储所搜集处理的托肯的四性值；步骤4)，触发初始变迁；步骤5)，分别计算系统的可用度、损失概率和测试性值，返回最终的计算结果到最后一个库所中的动托肯；步骤6)，根据最后一个库所中的动托肯产生三种颜色动托肯：针对可用性的黄色动托肯、针对安全性的蓝色动托肯以及针对测试性的紫色动托肯，并传递给相应的下一级库所；所述三种颜色动托肯分别携带对应的返回值，即系统的可用度、损失概率和测试性值；步骤7)，分别判断系统的可用度、损失概率和测试性值是否满足各自预先设定的阈值范围，如果都满足，则将三种颜色动托肯分别传递给对应的下一库所，执行步骤8)；否则将不满足预先设定的阈值范围的指标值进行排序，根据输出的排序结果分别调整相应部件的设计参数，重新执行步骤1)；步骤8)，计算整个系统的可行度；步骤9)，判断系统的可行度Vs(t)是否大于预先设定的最低可行度阈值，如果是，转向执行步骤12)，否则继续执行步骤10)；步骤10)，发出红色预警，并对四性的指标进行排序输出结果；步骤11)，将系统的可用性和安全性进行比较，并对性能相对差的性质进行排序，并根据排序结果调整各部件相应性质的设计参数，重新执行步骤1)；步骤12)，输出系统的可行度及相应的四性指标值。...

【技术特征摘要】
1.基于有色Petri网的系统综合评估方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1)，将系统中各部件相应的四性信息即可靠性、维修性、测试性和安全性信息输入到Petri网数据库中，赋予给相应部件库所中的托肯，并将其颜色设置为黑色；所述托肯包含数值、时间和属性，其中，数值为该部件的四性参数值，时间为部件所处生命周期的阶段值，属性为安全标记；步骤2)，设置整个Petri网的初始标识；步骤3)，设置初始触发库所，赋予其相应的动托肯，并设置好输入、输出以及触发条件；所述动托肯用于搜集处理托肯信息并向下一库所进行传递，包含时间参数和数组，其中，时间参数为部件所处生命周期的阶段值，数组用于存储所搜集处理的托肯的四性值；步骤4)，触发初始变迁；步骤5)，分别计算系统的可用度、损失概率和测试性值，返回最终的计算结果到最后一个库所中的动托肯；步骤6)，根据最后一个库所中的动托肯产生三种颜色动托肯：针对可用性的黄色动托肯、针对安全性的蓝色动托肯以及针对测试性的紫色动托肯，并传递给相应的下一级库所；所述三种颜色动托肯分别携带对应的返回值，即系统的可用度、损失概率和测试性值；步骤7)，分别判断系统的可用度、损失概率和测试性值是否满足各自预先设定的阈值范围，如果都满足，则将三种颜色动托肯分别传递给对应的下一库所，执行步骤8)；否则将不满足预先设定的阈值范围的指标值进行排序，根据输出的排序结果分别调整相应部件的设计参数，重新执行步骤1)；步骤8)，计算整个系统的可行度；步骤9)，判断系统的可行度Vs(t)是否大于预先设定的最低可行度阈值，如果是，转向执行步骤12)，否则继续执行步骤10)；步骤10)，发出红色预警，并对四性的指标进行排序输出结果；步骤11)，将系统的可用性和安全性进行比较，并对性能相对差的性质进行排序，并根据排序结果调整各部件相应性质的设计参数，重新执行步骤1)；步骤12)，输出系统的可行度及相应的四性指标值。2.根据权利要求1所述的基于有色Petri网的系统综合评估方法，其特征在于，所述步骤5)中计算系统可用度的具体步骤如下：步骤5.A1)，判断当前变迁是否符合触发条件，如果符合继续执行步骤5.A2)，否则，结束计算系统可用度；步骤5.A2),变迁触发，将初始库所的动托肯传递到下一库所，并将下一库所中托肯携带的可用性参数值放入动托肯的数组中；步骤5.A3),判断当前库所是否为最后部件库所，如果是，对动托肯数组中的可用性参数值按照建立的模型进行计算，将当前计算所得的系统可用度值Vs(t)赋予当前库所的动托肯，然后执行步骤5.A4)，否则重新执行步骤5.A1)；步骤5.A4),返回可用度值Vs(t)。3.根据权利要求1所述的基于有色Petri网的系统综合评估方法，其特征在于，所述步骤5)中计算系统损失概率的具体步骤如下：步骤5.B1)，判断当前变迁是否符合触发条件，如果是，继续执行步骤5.B2)，否则结束计算系统损失概率；步骤5.B2)，根据当前库所中托肯所携带...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙有朝，崔灿丽，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32