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Over the last twenty years, Petri nets have been increasingly adopted for modelling and simulating biological systems, as they offer an intuitive and graphical approach for this purpose. Their usability convenience comes from the fact that they offer many types of elements to describe systems in a qualitative and quantitative way. Coloured Petri nets are particularly useful to model systems with repeated components in a compact fashion. Our tool Snoopy for modelling and simulating Petri nets is one of the most well-known tools supporting a family of related Petri net classes comprising stochastic, continuous and hybrid Petri nets, and covering uncoloured and coloured Petri nets alike. However, kinetic information of a biological system, i.e. kinetic parameters may be uncertain, due to many reasons, e.g. environmental factors. Besides, coloured Petri nets as they were previously supported in Snoopy suffered from some inconsistencies. Due to these inconsistencies, exploring the model behaviour using different sizes (scaleability) was not feasible. Both challenges call for a new and more powerful approach integrating the modelling of uncertainties together with modelling features supporting repeated structures in a compact and scalable way.
This thesis comprises two major contributions: Firstly, we introduce the definition and present the simulation algorithm for both uncoloured and coloured fuzzy Petri nets, by extending the existing quantitative uncoloured and coloured Petri nets in Snoopy. This includes discretising the uncertain kinetic parameters to crisp values by using sampling strategies. Secondly, we harmonise coloured Petri nets in Snoopy with their uncoloured counterparts and we extend the Snoopy’s coloured Petri nets by all the features, which are supported by the coloured abstract net description language - an exchange format of coloured Petri nets in our PetriNuts tool family.
By performing fuzzy simulation, one can obtain two kinds of output: fuzzy bands of each output variable and their corresponding timed-membership functions. Each fuzzy band describes the uncertainties associated with the input, whereas membership functions give more accurate information about the associated uncertainties. The most important features that we obtain by harmonising coloured Petri nets are to develop scaleable models, by defining scaling factors as constants and unifying the usage of coloured Petri nets with the other tools in our PetriNuts tool family.
Entwicklung eines Informationssystems mit Reifegradmanagement für automatisierte Schraubprozesse
(2011)
Anspruchsvolle Schraubprozesse in einer modernen Schraubanlage sind durch eine komplexe Parametrierung der Schraubabläufe und durch die Notwendigkeit einer Auswertung der Schraubvorgänge gekennzeichnet. Um hier Verbesserungspotentiale zu erzielen, ist es unabdingbar, die Schraubabläufe mit einer gewissen Strategie zu bearbeiten. Für eine präzise Ermittlung der Prozessparameter und die Verbesserung der Prozessqualität müssen Analysewerkzeuge für die Diagnose der Parametereigenschaften entwickelt werden. Gestiegene Anforderungen an die Schraubprozesse erfordern entsprechende Schulungsmaßnahmen, die auf den jeweiligen Bediener angepasst sein müssen. Ein kontinuierliches Verbesserungskonzept im Rahmen der Steuerung der Prozessabläufe ist für eine qualitativ hochwertige Arbeit hierbei unerlässlich. Diesem Grundsatz folgend, soll in der vorliegenden Arbeit ein neu entwickeltes Informationssystem mit Reifegradmanagement für automatisierte Schraubprozesse vorgestellt werden. Um technische Risiken weitgehend zu vermeiden, ist es erforderlich, Mechanismen zu entwickeln, die die prozessrelevanten Daten automatisiert extrahieren und die dem Benutzer die Daten zielgerichtet zur Verfügung stellen. Mit dem Einsatz eines Informationssystems werden dem Anwender bei der Parametrierung einer Schraubersteuerung Informationen (Bearbeitungs- und Steuerdaten) mit standardisierten Zusammenhängen und einer klaren Verfolgung der Arbeitsschritte zur Verfügung gestellt, sodass das Einfahren, Modifizieren und Optimieren von Schraubprozessen fehlerfrei ausgeführt werden kann.