柔性制造系统运行控制软件仿真分析平台

一、引言

由于FMS具有离散性、柔性、资源共享以及运行过程中的不确定性，FMS运控软件是一类十 分复杂的计算机应用软件。在运控系统软件的开发过程中，依靠设计者的经验和人工代码审查测 试很难保证其正确性、有效性和可靠性，建立测试环境的目的是为FMS运控软件提供一种计算机 辅助形式的测试和排错手段以及一个模拟的FMS运行环境，从而使即将投入目标系统应用的软 件产品可以在该环境的模拟运行过程中被测试，同时可以对测试过程中发现的错误进行分析、归 类和定位，从而协助开发者纠正错误。

Petri网理论十分适合于描述离散事件动态系统(DEDS)，几十年来已取得了重大的理论进展， 并广泛地应用于计算机操作系统、通讯协议、决策系统和自动化领域等许多方面。PN理论具有坚 实的理论基础，具有地处理并发现象和非确定性现象能力。以网状图形表示系统模型的方法 [1] 与其 它DEDS建模方法比较，PN模型具有很多优势 [2] 。本文在建立FMS运控软件测试环境过程中，首 先对被测的FMS环境自动建模，在通过一系列的测试用例驱动以后，将运控软件产生的控制指令 转化为模型中的状态变迁，通过监控MPN模型来实现对被测软件的排错。

二、FMS的资源分类和资源结构定义

若将一般的机械加工FMS的资源分为加工设备(加工机床、辅助设备)、运输设备(装卸工、 小车、刀具机器人)、夹具(托盘)、缓冲站以及流动资源(工件、刀具)等，资源可定义为相应 结构。下面是模型中部分资源的结构，模型中其它库所的结构形式可采用类似的方法定义，而且， 资源结构的内容也可以根据应用需要自由扩展。

三、FMS环境的MPN自动建模

建立FMS的客观模型的难点在于：既要使模型简捷直观，又要使模型保留系统中的设备、环 境设置以及FMS中工件和刀具信息，以实现对整个FMS的协调和监控。通常情况下，如果工件 类型不同，加工路径、工序及可选设备都不同，若设备类型不同，则它们可完成的工件工序也不 同，夹具或托盘、缓冲站的情况也类似，所以在建立PN模型的库所和变迁时考虑工件及不同设备 类型，必然使得PN模型规模随这些因素显指数增大；另一方面，如果采用传统有色PN或谓词／ 变迁系统模型又会因为失去一些库所的个性特性而给FMS的协调和控制带来困难 [3，4] 。

FMS中的资源可分两部分：系统资源和流动资源，系统资源在系统的运行过程中数目和特性 不变，它们只有状态的变迁，如加工设备、缓冲站、装卸站、辅助设备、中央刀库及运输设备等； 流动资源作为系统的可变资源，它们在系统中既有物理位置的变更，又有自身特性的变化，如加 工工件和刀具等；两种资源的状态变化的综合构成了FMS的复杂性，换一个视角看，由于FMS的 基本事件并不多，一些典型的事件包括 [5] ：

本文关键字：软件  机床，应用领域 - 机床