机械工程学报

作者：邓文章, 张倩, 吴乐, 杨万然, 杨春柳

单位：1. 北京机科国创轻量化科学研究院有限公司 北京 100083;2. 先进成形技术与装备国家重点实验室 北京 100083

关键词：扩展随机Petri网,数字化表征模型,多层级Petri网模型,产能瓶颈分析,产能可靠性；

基金：国家自然科学基金资助项目(92367301)。

数字化表征模型是柔性制造车间优化分析的基础。针对基于排队论构建的数学表征模型在精度不足或过于精细时需重新构建的表征模型问题，对经典的扩展随机Petri网(Extended stochastic Petri nets，ESPN)的定义及触发规则进行了改进，并结合分层建模理论，提出一种基于ESPN的多层级柔性制造车间数字化表征模型。以某航空航天筒段柔性制造车间为例，构建车间层、加工单元层和设备层的多层级Petri网数字化表征模型，并基于蒙特卡洛方法对多层级模型进行了仿真分析。通过1 000 000次模拟仿真，从产能瓶颈分析和产能可靠性分析两个方面评估了不同层级模型的模拟性能。结果表明，各层级Petri网模型具备相似的模拟能力，因此多层级表征模型能够有效解决传统模型在低精度或高计算复杂度情况下表征模型难以重构的问题。这为柔性制造系统车间数字表征模型的构建提供了新的思路和方法，并为切换表征模型的分析层级提供了一种简便的解决方案。

来源：2025年第8期

《机械工程学报》期刊编辑部

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