基于有色Petri網的系統綜合評估方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及復雜系統研制階段的四性一體化綜合評估方法領域，尤其涉及一種基 于有色Petri網的系統綜合評估方法。
【背景技術】
[0002] 隨著科學技術的不斷進步，各學科之間的不斷融合，尤其在計算機信息、智能控制 和裝備制造等領域，形成了大量多功能的復雜系統。同時，隨著復雜系統的大量涌現，針對 復雜系統的可靠性、維修性、測試性和安全性的綜合評估問題也隨之而來，即如何讓系統的 可靠性，維修性，測試性和安全性等綜合性能很高，則需要時刻了解復雜系統的四性狀態情 況，對系統的設計參數進行調整，進而產生了四性一體化綜合評估的問題。目前國內針對復 雜系統四性評估的問題，還只停留在單一屬性的評估，無法建立四性之間的綜合關系和綜 合模型，無法綜合權衡四性之間的設計，即四性之間仍處于"割裂"狀態以及四性與產品設 計存在"兩張皮"現象。然而，良好的四性狀態是保證復雜系統更高效、更經濟工作的前提， 因此，必須解決當前設計四性"割裂"問題，建立復雜系統的四性一體化綜合模型，實現復雜 系統的四性一體化綜合并行設計與評估。
[0003]Petri網模型方法作為一種數學和圖形的描述分析工具，具有直觀、形象等優點， 可以很好的描述復雜系統中常見的同步、并發、分布、沖突和資源共享等情況，已經廣泛用 于各種柔性制造系統等領域。Petri網自產生以來，便出現了很多其他類型Petri網，如隨 機Petri網、時間Petri網和有色Petri網等，其中有色Petri網可以對復雜系統的研制階 段的任務進行分類和染色，對復雜系統具有強大的描述能力。由于復雜系統的四性狀態不 是隨時間變化的，因此采用可視化建模工具有色Petri網來動態地表示復雜系統的可重構 特性，進而對其四性狀態進行一體化綜合評估。
[0004] 針對復雜系統可靠性、維修性、測試性和安全性評估存在的無法綜合權衡、無法一 體化綜合評估的"割裂"問題，本發明利用有色Petri網對復雜系統的四性進行分類和染 色，建立各個屬性之間的綜合關系與綜合模型，將四性設計參數進行綜合權衡，最終完成整 個復雜系統的四性并行設計與評估過程，即設計一評估一調整設計一再評估的循環過程。 本發明提出的基于有色Petri網的復雜系統四性一體化綜合評估方法可以有效解決目前 產品設計中的四性"割裂"和"兩張皮"問題，建立復雜系統的四性一體化綜合模型，實時了 解系統所處的四性狀態，完成對整個系統進行綜合權衡設計與評估的工作，提高了系統評 估的準確性和實時性。
【發明內容】
[0005] 本發明所要解決的技術問題是針對【背景技術】中所涉及的缺陷，提供一種基于有色 Petri網的系統綜合評估方法，以解決現有技術中復雜系統無法綜合權衡、無法建立四性之 間的綜合關系和綜合模型、進而難以進行綜合評估與并行設計的問題。
[0006] 本發明為解決上述技術問題采用以下技術方案：
[0007] 基于有色Petri網的系統綜合評估方法，包括如下步驟：
[0008]步驟1)，將系統中各部件相應的四性信息即可靠性、維修性、測試性和安全性信息 輸入到Petri網數據庫中，賦予給相應部件庫所中的托肯，并將其顏色設置為黑色；
[0009] 所述托肯包含數值、時間和屬性，其中，數值為該部件的四性參數值，時間為部件 所處生命周期的階段值，屬性為安全標記；
[0010] 步驟2)，設置整個Petri網的初始標識；
[0011] 步驟3)，設置初始觸發庫所，賦予其相應的動托肯，并設置好輸入、輸出以及觸發 條件；
[0012] 所述動托肯用于搜集處理托肯信息并向下一庫所進行傳遞，包含時間參數和數 組，其中，時間參數為部件所處生命周期的階段值，數組用于存儲所搜集處理的托肯的四性 值；
[0013] 步驟4)，觸發初始變迀；
[0014]步驟5)，分別計算系統的可用度、損失概率和測試性值，返回最終的計算結果到最 后一個庫所中的動托肯；
[0015]步驟6)，根據最后一個庫所中的動托肯產生三種顏色動托肯：針對可用性的黃色 動托肯、針對安全性的藍色動托肯以及針對測試性的紫色動托肯，并傳遞給相應的下一級 庫所；
[0016] 所述三種顏色動托肯分別攜帶對應的返回值，即系統的可用度、損失概率和測試 性值；
[0017] 步驟7)，分別判斷系統的可用度、損失概率和測試性值是否滿足各自預先設定的 閾值范圍，如果都滿足，則將三種顏色動托肯分別傳遞給對應的下一庫所，執行步驟8);
[0018] 否則將不滿足預先設定的閾值范圍的指標值進行排序，根據輸出的排序結果分別 調整相應部件的設計參數，重新執行步驟1);
[0019]步驟8)，計算整個系統的可行度；
[0020] 步驟9)，判斷系統的可行度Vs (t)是否大于預先設定的最低可行度閾值，如果是， 轉向執行步驟12)，否則繼續執行步驟10);
[0021] 步驟10)，發出紅色預警，并對四性的指標進行排序輸出結果；
[0022] 步驟11)，將系統的可用性和安全性進行比較，并對性能相對差的性質進行排序， 并根據排序結果調整各部件相應性質的設計參數，重新執行步驟1);
[0023]步驟12)，輸出系統的可行度及相應的四性指標值。
[0024] 作為本發明基于有色Petri網的系統綜合評估方法進一步的優化方案，所述步驟 5)中計算系統可用度的具體步驟如下：
[0025]步驟5.Al)，判斷當前變迀是否符合觸發條件，如果符合繼續執行步驟5.A2)，否 貝1J，結束計算系統可用度；
[0026]步驟5.A2)，變迀觸發，將初始庫所的動托肯傳遞到下一庫所，并將下一庫所中托 肯攜帶的可用性參數值放入動托肯的數組中；
[0027]步驟5.A3)，判斷當前庫所是否為最后部件庫所，如果是，對動托肯數組中的可用 性參數值按照建立的模型進行計算，將當前計算所得的系統可用度值Vs(t)賦予當前庫所 的動托肯，然后執行步驟5.A4)，否則重新執行步驟5.Al);
[0028] 步驟5.A4)，返回可用度值Vs⑴。
[0029] 作為本發明基于有色Petri網的系統綜合評估方法進一步的優化方案，所述步驟 5)中計算系統損失概率的具體步驟如下：
[0030] 步驟5.BI)，判斷當前變迀是否符合觸發條件，如果是，繼續執行步驟5.B2)，否則 結束計算系統損失概率；
[0031] 步驟5.B2)，根據當前庫所中托肯所攜帶的屬性值判斷該庫所是否為與安全相關 的嚴重部件庫所，如果是，執行步驟5.B3)，否則，保持當前動托肯攜帶的值不變，轉向執行 步驟5.B5);
[0032] 步驟5.B3)，判斷當前變迀是否符合觸發條件，如果符合繼續執行步驟5.B4)，否 貝Ij，結束計算系統損失概率；
[0033] 步驟5.B4)，變迀觸發，將初始庫所的動托肯傳遞到下一庫所，并將下一庫所中托 肯攜帶的損失概率值放入當前動托肯的數組中，然后傳遞到下一庫所；
[0034] 步驟5.B5)，判斷當前庫所是否為部件最后庫所，如果是，對安全性數組中的值按 照建立的安全性模型就行計算，將當前計算所得的系統損失概率值SJ武予當前庫所的動托 肯，然后執行步驟5.B6)，否則，轉向步驟5.B2);
[0035] 步驟5.B6)，返回當前庫所的動托肯攜帶的系統損失概率Ss。
[0036] 作為本發明基于有色Petri網的系統綜合評估方法進一步的優化方案，所述步驟 5)中計算系統測試性值的具體步驟如下：
[0037] 步驟5.C