基于Petri网的柔性制造系统可达性分析

• 作 者: 董一凡
• 出 处: 电子科技大学
• 发表日期: 2020年01期
• 关键词: 柔性制造系统 标签Petri网 隐蔽性 信息安全

在柔性制造系统中经常会通过物联网,通信网络等计算机网络来保证数据之间的传输,但是这些数据的传递与共享会存在一些安全性的问题,因此在网络设计的过程中需要保证这些传递的信息无法被入侵者获取。对于柔性制造系统中的信息安全传输问题,研究者提出了诸多促进系统安全的形式化研究,包括匿名性、不干涉性以及隐蔽性。这些方法都涉及到了系统状态可达性的问题,状态的遍历是安全性问题研究的基础,因为需要通过对系统状态的遍历来判断哪些状态是不允许被入侵的。而状态隐蔽性则描述了信息流的隐藏问题。具体来说,对于一个系统而言,在状态集的计算过程中,存在一些称为“秘密”的状态,基于状态的隐蔽性问题讨论了入侵者无法通过已经观测到的状态推测得到这些“秘密”状态。研究柔性制造系统状态隐蔽性的意义在于设计一个信息传输网络,让入侵者在系统的任何观测下都无法推算出系统需要隐藏的秘密状态信息。在离散事件系统中,基于状态的隐蔽性问题主要包含当前状态隐蔽性和初始状态隐蔽性,本文主要研究当前状态隐蔽性的验证问题。由于传感器的数量有限,观测者通常无法观测到系统的所有状态。要分析系统的隐蔽性问题就需要提出一种灵活且容易理解的模型来对部分可观的离散事件系统进行建模。同样,还需要考虑到系统的状态爆炸问题,因为对于大规模的柔性制造系统,其状态规模规模往往大而复杂,通过穷举的方法来计算系统的所有状态是不符合实际的,不仅效率很低,且计算机也无法存储数量巨大的状态数量。因此迫切需要设计一种更为高效且可实现的方法或者一种数据结构来解决系统分析过程中的状态爆炸问题。本文使用标签Petri网来对离散事件系统进行建模。Petri网是系统建模的有效数学和图形的工具,而标签Petri网能够模拟的系统中出现的不可观测事件。本文的主要贡献是提出了一种基于多值决策图数据结构的算法来解决标签Petri网中的状态估计问题和当前状态隐蔽性验证问题,并通过实验与目前最新的算法进行比较并证明了该算法的有效性。最后,在总结了本论文工作的基础上,对基于多值决策图的隐蔽性研究的未来工作进行了展望。