460-4146/02 – Petriho sítě (PES)

Garantující katedraKatedra informatikyKredity4
Garant předmětuMgr. Pavla Dráždilová, Ph.D.Garant verze předmětuMgr. Pavla Dráždilová, Ph.D.
Úroveň studiapregraduální nebo graduálníPovinnostpovinně volitelný typu A
Ročník1Semestrzimní
Jazyk výukyangličtina
Rok zavedení2022/2023Rok zrušení
Určeno pro fakultyFEIUrčeno pro typy studianavazující magisterské
Výuku zajišťuje
Os. čís.JménoCvičícíPřednášející
SNE10 Mgr. Pavla Dráždilová, Ph.D.
Rozsah výuky pro formy studia
Forma studiaZp.zak.Rozsah
prezenční Zápočet a zkouška 2+2

Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi

Porozumět základním pojmům a metodám systémového modelování pomocí Petriho sítí. Naučit se používat Petriho sítě při řešení problémů spojených s návrhem, analýzou a verifikací složitých systémů. Získat základní praktickou zkušenost s programovými nástroji pro práci s Petriho sítěmi. Dovednost reprezentovat a navrhovat diskrétní systémy s bohatou strukturou, s distribuovanými stavy a s paralelními procesy pomocí modelů ve tvaru Petriho sítí. Schopnost analyzovat tyto systémy prostředky teorie Petriho sítí (metody stavového prostoru, algebraické metody, kompoziční metody). Při práci s Petriho sítěmi umět používat programové nástroje podporujícími návrh, editaci, simulaci a formální analýzu Petriho sítí.

Vyučovací metody

Přednášky
Cvičení (v učebně)
Projekt

Anotace

Petriho sítě jsou jedním z nejpoužívanějších nástrojů pro modelování a návrh složitých systémů s paralelními procesy, distribuovanými stavy a hierarchickou strukturou. Mají mnoho aplikací v oblasti byznys modelování, paralelního programování, operačních systémů, distribuovaných databází a řízení složitých procesů jakéhokoliv druhu. Přednáška seznamuje se základním pojmovým aparátem a metodami teorie Petriho sítí a s metodikou použití této teorie při praktickém návrhu a modelování informačních systémů. Výuka klade důraz na rozvoj schopnosti přecházet od výchozího neformálního slovního popisu systému k jeho formálně přesné a přitom názorné (grafické, síťové) reprezentaci.

Povinná literatura:

1. MARKL, J.: Petriho sítě I. Učební texty v elektronické podobě, VŠB-TU Ostrava, http://drazdilova.cs.vsb.cz/Data/Sites/5/petrinet/petrinetsylabus.pdf 2. REISIG, W.: Understanding Petri Nets, Springer-Verlag, 2013.

Doporučená literatura:

1. K. Jensen, G. Rozenberg: High-level Petri nets: theory and application. Springer Science & Business Media, 2012. 2. R.David, H.Alla: Petri Nets and Grafcet /Tools for modelling discrete event systems/. Prentice Hall Ltd., 1992. 3. W.Resig-G.Rozenberg (Eds.): Lectures on Petri Nets I: Basic Models, LNCS 149, Springer, 1998. 4. W.Resig-G.Rozenberg (Eds.): Lectures on Petri Nets II: Applications, LNCS 1492, Springer, 1998. 5. M.A.Marsan, G.Balbo, G.Conte, S.Donatelli, G.Franceschinis: Modelling with Generalised Stochastic Petri Nets. John Wiley & Sons, 1995.

Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta

Průběžná kontrola studia: Problémy zadávané ve cvičení k samostatnému (domácímu) řešení. Práce s programovými nástroji volně dostupnými na webu pro práci s Petriho sítěmi. Semestrálním práce - návrh Petriho sítě modelující reálný problém a její analýza - rozsah sítě je upřesněn po dohodě s přednášejícím. Prezentace semestrální práce. Zápočtová písemka na konci semestru. Podmínky udělení zápočtu: Získání alespoň 12 bodů (z 25 možných) ze zápočtové písemky na konci semestru. Získání alespoň 7 bodů (z 15 možných) za aktivitu během semestru (řešení zadaných úkolů, znalost práce s programovými nástroji, semestrální práce). Bodové ohodnocení celého předmětu se skládá ze tří položek: - Zápočtová písemka na konci semestru max 25 bodů (min 12 bodů), - Semestrální práce max 15 bodů (min 7 bodů), - Závěrečná písemná zkouška max 60 bodů (min 30 bodů).

E-learning

Další požadavky na studenta

Další požadavky na studenta nejsou kladeny.

Prerekvizity

Předmět nemá žádné prerekvizity.

Korekvizity

Předmět nemá žádné korekvizity.

Osnova předmětu

Přednášky: 1. Problém analýzy, modelování a návrhu distribuovaných systémů se synchronizací, paralelismem a hierarchickou strukturou. Petriho sítě jako vhodný nástroj pro řešení tohoto problému. 2. Úvod do modelování pomocí Petriho sítí. P/T Petriho sítě. Petriho sítě s inhibičními hranami, s prioritami či resetovacími hranami. 3. Struktura a systém Petriho sítě. Statika a dynamika Petriho sítí. Stav (značení) a množina dosažitelných stavů PN-systému. Graf dosažitelnosti. 4. Stupeň proveditelnosti přechodu a relace definované na množině všech přechodů: konflikt, souběžnost, kauzalita, exkluzivita, konfúze. 5. Vlastnosti Petriho sítí: omezenost, bezpečnost, živost, neexistence uzamčení, reverzibilita, konzervativnost. Stavová analýza Petriho sítí pomocí grafu dosažitelnosti či pokrytí. 6. Strukturní analýza Petriho sítí. Metody grafové a metody algebraické. Zámky a pasti. Fundamentální rovnice. 7. P-invarianty a konzervativní komponenty sítě. T-invarianty a repetiční komponenty sítě. Duální Petriho sítě. 8. Speciální typy Petriho sítí: automatové sítě, synchronizační sítě a sítě s volným výběrem. 9. Syntéza bezpečných, živých a reverzibilních Petriho sítí. Jednoduchá hierarchizace metodou substituce míst a přechodů. 10. Jazyky Petriho sítí a jejich vztah k Chomského hierarchii jazyků. 11. Úvod do modelování pomocí Petriho sítí vyšší úrovně. Časované Petriho sítě. 12. Barevné Petriho sítě. 13. Stavová analýza barevných Petriho sítí. Cvičení: 1. Příklady modelování a návrhu systémů s paralelismem a hierarchickou strukturou pomocí Petriho sítí. 2. Příklady na P/T Petriho sítě a Petriho sítě s inhibičními hranami, Petriho sítě s prioritami. 3. Příklady na strukturu a systém Petriho sítě. Statika a dynamika Petriho sítí. Stav (značení) a množina dosažitelných stavů PN-systému. Konstrukce grafu dosažitelnosti či pokrytí. 4. Příklady na stupeň proveditelnosti přechodu a relace definované na množině všech přechodů: konflikt, souběžnost, kauzalita, exkluzivita, konfúze. 5. Příklady na určení vlastností Petriho sítí: omezenost, bezpečnost, živost, neexistence uzamčení, reverzibilita, konzervativnost. Problém dosažitelnosti a problém pokrytí. Stavová analýza Petriho sítí. 6. Příklady na strukturní analýzu Petriho sítí. Metody grafové a metody algebraické. Zámky a pasti. Fundamentální rovnice. 7. Určení P-invariantů a konzervativních komponent sítě. Určení T-invariantů a repetičních komponent sítě. Duální Petriho sítě. Analýza Petriho sítí na základě P(T)-invariantů. 8. Příklady speciálních typu Petriho sítí: automatové sítě, synchronizační sítě a sítě s volným výběrem. 9. Příklady na syntézu bezpečných, živých a reverzibilních Petriho sítí. Jednoduchá hierarchizace metodou substituce míst a přechodů. 10. Generování a rozpoznávání jazyků Petriho sítí. 11. Příklady na speciální rozšíření pojmu Petriho sítě: časované Petriho sítě. CPN tool jako nástroj pro editaci, simulaci a analýzu barevných Petriho sítí. 12. Příklady barevných Petriho sítí. 13. Příklady na stavovou analýzu barevných Petriho sítí.

Podmínky absolvování předmětu

Prezenční forma (platnost od: 2022/2023 zimní semestr)
Název úlohyTyp úlohyMax. počet bodů
(akt. za podúlohy)
Min. počet bodů
Zápočet a zkouška Zápočet a zkouška 100 (100) 51
        Zápočet Zápočet 40  21
        Zkouška Zkouška 60  30
Rozsah povinné účasti: Modelovat pomocí Petriho sítí reálný problém a provést analýzu této sítě. Napsat písemný test.

Zobrazit historii

Výskyt ve studijních plánech

Akademický rokProgramObor/spec.Spec.ZaměřeníFormaJazyk výuky Konz. stř.RočníkZLTyp povinnosti
2022/2023 (N0613A140035) Informatika TI P angličtina Ostrava 1 povinně volitelný typu A stu. plán
2022/2023 (N2647) Informační a komunikační technologie (2612T025) Informatika a výpočetní technika P angličtina Ostrava 1 povinně volitelný stu. plán

Výskyt ve speciálních blocích

Název blokuAkademický rokForma studiaJazyk výuky RočníkZLTyp blokuVlastník bloku