Forschungsthemen
[BA] Integration of Adaptive Petri nets with a Petri Net Composition System
Titel: Integration von Adaptiven Petrinetzen in ein Petrinetz Kompositions-System Titel: Integration of Adaptive Petri nets with a Petri Net Composition System Aufgabenstellung In dieser Arbeit soll untersucht werden, wie die Konzepte Adaptive Petri Netze (APN) und Petrinetz Komposition vereinigt werden können. APN <1> sind eine Petrinetz-Erweiterung welche es erlaubt eine Teilmenge von Knoten in einem Petrinetz zu definieren, welche aktiviert oder deaktiviert werden können basierend auf der Anzahl von Markierungen in einem Platz. Diese Erweiterung erfordert es die Teilmenge der Knoten manuell zu spezifizieren. Dies eignet sich für theoretische Überlegungen, macht jedoch die Definition solcher Netze sehr umständlich für einen Modellierer. Petrinetz Komposition beschreibt die Vereinigung mehrerer Petrinetze zu einem neuen. Es gibt mehrere Arten von Kompositionen, z.B. Fusion, Folding, Abstraction und Refinement <3>. Beispiele für Kompositionsalgorithmen sind Pages <5>, Netadditions <2> oder Simple Composition <4>. Die Kompositionssprache soll es ermöglichen, die konfigurierten Knoten für die APN zu definieren. Wichtig ist dafür, dass die Komposition eine formale Definition hat, so dass diese sich gut in die bestehenden Adaptiven Petrinetze integrieren lässt. Weiterhin sollte die Kompositionssprache dem Petrinetzmodellierer einen gewissen Mehrwert bieten, wodurch der Einsatz dieser Sprache, neben der vereinfachten Definition von Konfigurationspunkten aus APN, praktikabel wird. Daher soll durch eine Szenario getriebene Analyse festgestellt werden, ob und wie das Konfigurationssystem erweitert werden kann um komplexe Kompositionen zu erlauben. Beispiel für einen funktionalen Mehrwert, währe eine Möglichkeit zum Laden von Standardkomponenten aus einer Bibliothek von Netzen (z.B. ein Netz mit An/Aus Zustand oder aus der Datenbank öffentlicher Petrinetze <6>). Ergebnis dieser Arbeit wird ein Programm sein, welches aus mehreren Petrinetzen sowie einer Kompositionsdefinition ein APN generieren kann. Auf dieser Basis wird gezeigt, dass die Kompositionsdefinition auch für größere und komplexere Kompositionen geeignet ist. Die Evaluation des Software Systems wird durch eine Testsuite vollzogen. In der Evaluation werden Kompositionen von unterschiedlicher Komplexität demonstriert. Fragestellungen: • Welche Petrinetz Kompositionskonzepte eignen sich am besten zur Integration von APN? • Wie lässt sich die gewählte Petrinetz Komposition für komplexe Kompositionen erweitern? Aus den Fragestellungen lassen sich folgende Aufgaben ableiten: • Untersuchung verschiedener Petrinetz Kompositionskonzepte • Integration Adaptiver Petrinetze in Kompositionssystem • Untersuchung Skalierbarkeit des Kompositionssystems hinsichtlich komplexer Kompositionen • Implementierung einiger Erweiterungen um die Skalierung zu unterstützen • Evaluation durch Testsuite Quellen: • <1> Adaptive Petri Nets - A Petri Net Extension for Reconfigurable Structures (Carl Mai, René Schöne, Johannes Mey, Thomas Kühn and Uwe Aßmann), In Adaptive 2018 • <2> Barros, J. P. & Gomes, L. Net Model Composition and Modification by net Operations: A Pragmatic Approach. in 2004 2nd IEEE International Conference on Industrial Informatics, 2004. INDIN ’04 309–314 (2004). doi:10.1109/INDIN.2004.1417350 • <3> Gomes, L. & Barros, J. P. Structuring and Composability Issues in Petri nets Modeling. IEEE Transactions on Industrial Informatics 1, 112–123 (2005). • <4> Reisig, W. Simple composition of nets. in Applications and Theory of Petri Nets 23–42 (Springer, 2009). • <5> Jensen, K. Coloured Petri nets: A High Level Language for System Design and Analysis. in Advances in Petri Nets 1990 342–416 (Springer, Berlin, Heidelberg, 1989). doi:10.1007/3-540-53863-1_31 • <6> Goud, R., van Hee, K. M., Post, R. D. J. & van der Werf, J. M. E. M. Petriweb: A Repository for Petri Nets. in Petri Nets and Other Models of Concurrency - ICATPN 2006 (eds. Donatelli, S. & Thiagarajan, P. S.) 411–420 (Springer Berlin Heidelberg, 2006).
Betreuer: Carl Mai