基于Petri网的建模分析

基于Petri网的分析方法简述摘要：对数学和图形进行描述和分析的工具很多，但能用良好的数学性质把一些复杂的现象（例如，同步、并发、分布、冲突、资源共享等）描述的直观、生动形象的工具很少，而Petri网就具有这些优点。

在分布式系统、信息系统、离散事件系统等领域，都可以利用Petri网对离散事件动态系统建模、规范分析和设计，而且非常好。

Petri网有很多分析方法，文章就作简要概述。

关键词：Petri网；Petri网语言；可达性；不变量；死锁Petri网是一种计算模型，也是一种数学模型，最先是由德国的C.A.Petri教授提出来的，之后，得到了深入的研究，对于异步并发系统的描述和模拟，能用非常友好的图形表示出来。

友好的图形表示只是Petri网得到广泛应用的一个原因，更主要的原因是它的分析方法非常完备，而且这些方法对于分析和模拟系统的行为非常有效。

下面就简述一下其丰富的分析方法。

1Petri网语言Petri网语言，是用来解决一个网系统中由于变迁而引发的序列问题。

这种通过变迁引发的序列，可以控制事件发生的顺序，从而对资源进行合理的配置和有效地调度。

最初Petri网语言的目的是利用这种变迁引发的序列来分析系统的行为，并通过其语言来进行计算和模拟，对于系统的设计能有效地进行控制和改进。

随着Petri网语言的发展，它在理论和应用方面都得到很好的应用，成为了Petri网的重要组成部分。

2可达树Petri网是否可达如何判定，可以在一个网系统中设置一个标识，根据这个标识是否能够从初始标识可达来判定Petri网的可达性。

Petri网的很多问题都是通过可达性问题来进行分析的。

判定Petri网的可达性很难，但其可达性问题是可以判定的。

如何去判定？有很多方法，基其中之一是基于可达树或可覆盖树。

如果Petri网有界，那么可达树的节点就有限，其网系统的可达性就能够分析的非常准确。

如果Petri网无界，可达树的节点就无限，所以这样的可达树就没办法构造出来。

Petri网论文：基于Petri网的几个并发问题的建模与分析【中文摘要】Petri网不仅可以采用可视化图形描述而且可被形式化的数学方法所支持,是一种形式化、图形化的分布式系统建模和分析工具。

它不但能够精确地分析系统的静态特性,而且能够很好地分析系统的动态行为性质,从而很好地刻画系统的动态行为、分析系统的性能。

它既可采用形式化直观的图形表示,又可以引入许多数学方法对其性质进行分析与验证。

目前,大多数的软件系统都是并发系统,并发是衡量系统运行效率高低的一个参数标准。

为了达到“事半功倍”的效果,现在的系统环境越来越需要并发,只有这样才能更好地利用系统资源环境,才能使一个系统具有更强的竞争力。

Petri网作为一个优秀的形式化描述和分析工具,能很好地描述和分析这类系统。

采用软件形式化技术,不仅有利于开发人员之间的沟通,提高软件的可靠性,而且可以尽可能地缩短开发的总体时间,减少软件设计早期阶段的错误。

本文的主要工作如下:(1)在Petri网下对哲学家就餐问题模型进行了分析。

哲学家就餐问题是描述在共享资源下同步与并发的经典案例,活性与无饥饿性是求解此问题的前提,效率是基本要求。

由于对资源的竞争使几个哲学家不可能同时处于就餐状态,在考虑公平性的情况下定义了延迟Petri网...【英文摘要】Petri nets can not only use visual graphic description, but also can be supported by formal mathematical methods, it is a kind of formalized, graphical distributedsystem modeling and analysis tools. It can analyze system static characteristics accurately and analyze system dynamic behavior well, thereby good depicting system dynamic behavior and analyzing system performance. It may adopt formalized visual graphics and introduce many mathematical methods to analyze and verify its properties.At present, ...【关键词】Petri网异步并发形式化方法 S-不变量建模系统分析【英文关键词】Petri net Asynchronous concurrent Formal methods S-invariant Modeling System analysis。

基于广义随机Petri网的机场安检流程建模及优化文章通过分析美国某国际机场旅客安检服务流程，利用行李与旅客安检流程的相似性，引入时间参数建立广义随机Petri网（GSPN）模型，根据近世代数同构理论、马尔科夫链等相关理论得出可达图且同构MC，进而得到平均托肯数和变迁利用率并找出瓶颈。

最后给出该机场安检系统流程的性能评价以及为提高旅客安检服务流程效率的明确改进方向和正确性验证。

标签：航空运输；安检流程；广义随机Petri网；同构理论引言我国民航2013年的旅客运输量已经突破3.5亿人次，成为世界第二大航空运输大国[1]。

根据美国中央情报局数据统计显示，该年世界航空公司总量已达41，821家。

随着日均运载任务的不断加重，各航空乘机正点率逐年降低。

因此，为保证旅客出行安全，减少滞留时间以及提高机场安检效率，有必要对机场安检流程进行优化和研究。

其中，国内外在该方面均有相关研究。

例如，美国学者开始从事航站楼旅客服务资源其智能分配以及调度相关理论的研究。

S Takakuwa，T Oyama开发了一套用于国际旅客离港流程的模拟检查系统，仿真结果表明旅客80%的滞留时间耗费在值机等待阶段，并指出合理调用头等舱、商务舱值机柜台和人员资源处理经济舱旅客，可提高旅客离港登机效率。

在国内，对类似体系进行分析与评估，通常采用传统排队论模型。

例如，董晓净运用M/G/c/c排队论模型构建出以北京西直门轨道交通枢纽站为基础的仿真优化模型，找出瓶颈点[2]。

谢红涛，杨健雄，谢敏等为提高电网诊断的准确性和普遍适应性，采用模糊Petri网对电网故障诊断进行策略研究；李厦博士同样利用模糊Petri网对液压系统故障进行研究诊断应用。

但是，目前运用广义随机Petri网研究机场旅客离港服务流程的研究甚少。

因此，本文以美国某国际机场安检流程和所给部分数据为例，引入时间参数形成广义随机网络研究其安检流程及优化。

1 机场安检流程及模型构建前提条件1.1 机场安检流程机场航站楼安检是指旅客来到登机大厅完成值机手续后进行排队等候人身及行李检查程序。

基于Petri网的几个并发问题的建模与分析的开题报告一、选题背景和意义随着计算机技术和信息技术的日益发展，人们所面临的问题越来越复杂。

这就需要计算机科学家设计出能够简化复杂系统之间相互关系的模型来分析并发问题的性能。

Petri网作为一个强大的工具，在分析并发问题上得到了广泛的应用。

Petri网是一种重要的描述并发系统的方法，具有简单明了、客观准确、形式化等特点，可用于系统的建模、仿真和优化等。

因此，本文旨在利用Petri网这一工具，对几个并发问题进行建模和分析。

二、研究方法和思路本文将选取几个具体的并发问题作为研究对象，根据问题的特点建立相应的Petri网模型，并利用Petri网的数学方法和工具进行性能分析和优化。

具体研究方法包括以下几个方面：1. 了解相关的并发问题背景和实际应用情况，确定研究对象；2. 对Petri网的基本理论、方法和工具进行系统学习，了解Petri网的相关知识和技术；3. 根据所选的并发问题建立相应的Petri网模型，对模型进行形式化验证、状态空间分析、性能度量等；4. 对利用Petri网进行建模与分析的相关问题进行深入探讨。

三、预期研究成果本文预期研究的成果如下：1. 建立几个并发问题的Petri网模型，并进行相关的分析和优化；2. 对Petri网在建模与分析中可能存在的问题进行分析和解决，提高Petri网的应用效率；3. 对基于Petri网建模与分析的方法进行总结，为后续的相关研究提供借鉴。

四、论文结构本文将首先介绍Petri网的基本概念、性质和应用，然后针对几个并发问题进行Petri网建模和分析，最后对本文所做的工作进行总结并提出展望。

具体的论文结构如下：1. 引言2. Petri网的基本概念、性质和应用3. 基于Petri网的几个并发问题的建模和分析3.1 生产者-消费者问题的建模和分析3.2 读者-写者问题的建模和分析3.3 哲学家就餐问题的建模和分析4. 基于Petri网建模与分析方法的探讨5. 结论与展望6. 参考文献五、论文进度安排时间节点 | 完成内容:-: | :-第一周 | 了解Petri网的基本理论和方法；查阅相关文献，确定研究对象。

建模与仿真(petri网部分)案例分析建模与仿真是一种将现实世界的系统抽象成数学模型，并通过计算机模拟来分析系统行为和性能的方法。

Petri网是一种常用的建模工具，它能够描述并发系统的行为和状态变化。

以下是一个关于银行取款系统的Petri网建模与仿真案例分析： 1. 系统描述：假设有一个银行取款系统，包括一个ATM机和多个用户。

ATM机有两个状态：空闲和忙碌。

用户可以进行取款操作，当ATM机空闲时可以直接进行取款，当ATM机忙碌时需要等待。

2. 建模：首先，我们需要定义Petri网的元素。

在这个案例中，我们有以下元素：- 位置（Place）：ATM空闲、ATM忙碌、用户等待队列- 变迁（Transition）：用户取款、ATM机空闲、ATM机忙碌、用户离开然后，我们需要定义这些元素之间的关系。

在这个案例中，我们有以下关系：- 用户取款前需要ATM机空闲- 用户取款后ATM机变为忙碌状态- 用户等待队列中有用户时，ATM机空闲时用户可以取款- 用户取款后可以选择离开或继续等待3. 仿真：通过定义好Petri网的元素和关系，我们可以使用仿真工具来模拟系统的行为和性能。

在仿真过程中，我们可以调整系统参数（如用户到达速率、ATM机服务时间等）来观察系统的响应和效果。

例如，我们可以通过仿真来回答以下问题：- 用户平均等待时间是多少？- ATM机的利用率是多少？- 用户离开的平均时间是多少？通过不断调整参数和观察仿真结果，我们可以优化系统设计，提高系统的性能和效率。

总结：建模与仿真是一种重要的系统分析方法，可以帮助我们理解系统的行为和性能。

Petri网是一种常用的建模工具，可以描述并发系统的行为和状态变化。

通过定义Petri网的元素和关系，并使用仿真工具进行模拟，我们可以分析系统的行为和性能，并优化系统设计。

饭店服务系统是一个典型的实体和事件之间相互作用的系统，可以利用Petri网进行建模与仿真。

在这里，我将简要介绍如何利用Petri网对饭店服务系统进行建模和案例分析：
1. 建立Petri网模型
在建立Petri网模型时，需要考虑系统中的各个组成部分、事件和它们之间的关系。

以下是可能包括的一些要素：
-库所（Place）：例如厨房、客房、餐厅等不同的区域或状态。

-变迁（Transition）：例如客人到达、点餐、上菜等事件或动作。

-弧线（Arc）：表示库所与变迁之间的关系，描述了事件发生时库所中物品的流动。

2. 设计Petri网的变迁规则
对于饭店服务系统，可以定义一些变迁规则，例如：
-当客人到达时，触发点餐事件；
-点餐后，触发厨房开始准备食物；
-食物准备完成后，触发上菜事件；
-客人用餐完毕后，触发结账事件等。

3. 进行仿真和分析
通过设置初始状态、变迁规则和库所之间的关系，可以进行Petri网仿真，观察不同事件的触发顺序和系统的运行情况。

可以分析系统的
瓶颈、效率等指标，进而优化服务流程。

4. 案例分析
在仿真过程中，可以针对不同的场景进行案例分析，比如：
-流程优化：通过调整变迁规则或库所之间的关系，优化服务流程，提高效率。

-容量规划：分析不同库所的容量，避免服务瓶颈。

-应急预案：模拟突发情况下的应对措施，保障服务质量。

通过Petri网的建模与仿真，可以帮助饭店管理者更好地了解系统运行情况，发现问题并提出改进方案，从而提升服务水平和用户体验。

希望以上内容对你有所帮助。

基于Petri网的分析方法简述摘要：对数学和图形进行描述和分析的工具很多，但能用良好的数学性质把一些复杂的现象（例如，同步、并发、分布、冲突、资源共享等）描述的直观、生动形象的工具很少，而Petri网就具有这些优点。

在分布式系统、信息系统、离散事件系统等领域，都可以利用Petri网对离散事件动态系统建模、规范分析和设计，而且非常好。

Petri网有很多分析方法，文章就作简要概述。

关键词：Petri网；Petri网语言；可达性；不变量；死锁Petri网是一种计算模型，也是一种数学模型，最先是由德国的C.A.Petri教授提出来的，之后，得到了深入的研究，对于异步并发系统的描述和模拟，能用非常友好的图形表示出来。

友好的图形表示只是Petri网得到广泛应用的一个原因，更主要的原因是它的分析方法非常完备，而且这些方法对于分析和模拟系统的行为非常有效。

下面就简述一下其丰富的分析方法。

1Petri网语言Petri网语言，是用来解决一个网系统中由于变迁而引发的序列问题。

这种通过变迁引发的序列，可以控制事件发生的顺序，从而对资源进行合理的配置和有效地调度。

最初Petri网语言的目的是利用这种变迁引发的序列来分析系统的行为，并通过其语言来进行计算和模拟，对于系统的设计能有效地进行控制和改进。

随着Petri网语言的发展，它在理论和应用方面都得到很好的应用，成为了Petri网的重要组成部分。

2可达树Petri网是否可达如何判定，可以在一个网系统中设置一个标识，根据这个标识是否能够从初始标识可达来判定Petri网的可达性。

Petri网的很多问题都是通过可达性问题来进行分析的。

判定Petri网的可达性很难，但其可达性问题是可以判定的。

如何去判定？有很多方法，基其中之一是基于可达树或可覆盖树。

如果Petri网有界，那么可达树的节点就有限，其网系统的可达性就能够分析的非常准确。

如果Petri网无界，可达树的节点就无限，所以这样的可达树就没办法构造出来。

基于Petri网的行为过程建模研究编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（基于Petri网的行为过程建模研究）的内容能够给您的工作和学习带来便利。

同时也真诚的希望收到您的建议和反馈，这将是我们进步的源泉，前进的动力。

本文可编辑可修改，如果觉得对您有帮助请收藏以便随时查阅，最后祝您生活愉快业绩进步，以下为基于Petri网的行为过程建模研究的全部内容。

基于Petri网的行为过程建模研究摘要:产品设计在制造过程中一直是研究的重点，而产品设计中行为研究作为设计的关键阶段最能激发设计者的创造性思维。

本文在Petri网基础上，引入行为过程分析,提出了以Petri网为基础的行为过程建模，并以家用门铃为实例建立了Petri网模型，较好的描述了机械产品行为的动态过程,进而提出了对产品进行修改或优化的依据和方法。

关键词:制造过程；产品设计；Petri网；行为过程建模0 引言制造过程包括市场分析、产品设计、工艺规划、制造实施、检验出厂、产品销售、回收处理等各个环节。

制造过程建模,就是把制造过程通过模型表示，这样有利于过程的模式化。

设计过程建模在产品设计过程中占有很重要的位置，它是为设计智能化、系统化、科学化打基础。

目前，已有很多建模工具，如eM—Power，Pro—Model，Arena， TaylorⅡ等，利用这些工具可对已有的制造过程或设计的制造过程进行建模与仿真，国内外在过程建模方面已开展了很多研究,提出了很多建模方法，如面向对象方法、多智能体方法、Petri网、集成定义方法、自然信息分析方法（NaturalInformation Analysis Method，NIAM）、EXPRESS数据定义语言等。

本文中将主要利用Petri网进行建模。

1 产品设计与Petri网制造过程中的产品设计一直是人们研究的重点,设计就是根据客观需求，通过人们的创造性思维,经过判断、决策，并用各种设计模型使之定量化，将提供的资源转化为技术装置或系统以满足人类与社会的功能要求的过程。

基于时间P et ri网的建模与分析姜彬（北京交通大学北京100044）[摘要]介绍一种Pe t r i网——时间Pe t ri（T PN）。

用时间Pe t r i网表示工作流模型并对基本工作流模型进行时序分析，给出线性时间推理的规则，运用这些规则，可对复杂的工作流模型进行逐步化简，并在线性时间复杂度内解决时间推理问题。

[关键词]时间Pe t r i有效性线性时间推理中图分类号：T P3文献标识码：A文章编号：1671－7597（2009）0920071－01一、引言A地需要60～70分钟。

而装甲团休整、补给需要30～40分钟，再开往战场A地需要80～90分钟。

对该事件进行建模如图3所示。

P et r i网是一种可用图形表示的组合模型，且是严格定义的数学对象其中，是起始状态，为初始时刻5：30，即。

[1][2]。

借助数学开发的Pet r i网分析方法和技术，既可用于静态结构，又到的结构是自由选择，设其等效为，根据规则3，可用于动态行为分析。

W.M.P.van der A al s t对复杂工作流模型结构进行了分析，给出了工作流模型的顺序、并行、选择和循环等基本结构及复合模型的合理性（Soundnes s），还给出了对模型正确性的判定规则及方法[3]。

复杂的工作流模型都可以由一些基本的结构复合构成，这几种基本结构为顺序、选择、并行和循环等。

二、时间Pet ri网在时间Pet ri网（Ti m e Pet r i N et s）模型中，每个变迁被赋予一个时间区间是相对时间，它们相对于变迁可实施的时刻，这个起始时间由系统决定[4]。

假如变迁在s时刻可实施，实际实施的时间记为t3，则，TPN模型的这种性质可对应于工作流过程模型中的一个由时间触发的基本事件的表示。

相应T PN模型的变迁可实施时刻s为事件可实施时刻，事件在时段内实施并完成。

基本事件X对应的T PN模型如图1所示。

图1T PN模型初始模型为工作流基本模型，表示为从唯一的源位置A出发，经过一子网到达汇位置C。