Analysis of Petri Nets and Transition Systems

This paper describes a stand-alone, no-frills tool supporting the analysis of (labelled) place/transition Petri nets and the synthesis of labelled transition systems into Petri nets. It is implemented as a collection of independent, dedicated algorithms which have been designed to operate modularly, portably, extensibly, and efficiently.Comment: In Proceedings ICE 2015, arXiv:1508.0459

Mining structured Petri nets for the visualization of process behavior

Visualization is essential for understanding the models obtained by process mining. Clear and efficient visual representations make the embedded information more accessible and analyzable. This work presents a novel approach for generating process models with structural properties that induce visually friendly layouts. Rather than generating a single model that captures all behaviors, a set of Petri net models is delivered, each one covering a subset of traces of the log. The models are mined by extracting slices of labelled transition systems with specific properties from the complete state space produced by the process logs. In most cases, few Petri nets are sufficient to cover a significant part of the behavior produced by the log.Peer ReviewedPostprint (author's final draft

Synthesis of Bounded Choice-Free Petri Nets

This paper describes a synthesis algorithm tailored to the construction of choice-free Petri nets from finite persistent transition systems. With this goal in mind, a minimised set of simplified systems of linear inequalities is distilled from a general region-theoretic approach, leading to algorithmic improvements as well as to a partial characterisation of the class of persistent transition systems that have a choice-free Petri net realisation

Bisimilarity and Behaviour-Preserving Reconfigurations of Open Petri Nets

We propose a framework for the specification of behaviour-preserving reconfigurations of systems modelled as Petri nets. The framework is based on open nets, a mild generalisation of ordinary Place/Transition nets suited to model open systems which might interact with the surrounding environment and endowed with a colimit-based composition operation. We show that natural notions of bisimilarity over open nets are congruences with respect to the composition operation. The considered behavioural equivalences differ for the choice of the observations, which can be single firings or parallel steps. Additionally, we consider weak forms of such equivalences, arising in the presence of unobservable actions. We also provide an up-to technique for facilitating bisimilarity proofs. The theory is used to identify suitable classes of reconfiguration rules (in the double-pushout approach to rewriting) whose application preserves the observational semantics of the net.Comment: To appear in "Logical Methods in Computer Science", 41 page

Process windows

We describe a method for formally representing the behaviour of complex processes by process windows. Each window covers a part of the system behaviour, i.e. a part of the underlying transition system, and is easier to understand and analyse than the complete transition system. Process windows can overlap and have shared states and transitions so that the complete system behaviour is the union of window behaviours. We demonstrate the advantage of such representations when dealing with complex system behaviours, and discuss potential applications in circuit design and process mining. As a motivational example we consider the problem of covering transition systems by marked graphs, or more generally choicefree Petri nets. The obtained windows correspond to choice-free behavioural scenarios of the system, wherein one window can take over, or wake up, after another window has become inactive. The corresponding wake-up conditions and wake-up markings can be derived automatically.Peer ReviewedPostprint (author's final draft

Fluidization of Petri nets to improve the analysis of Discrete Event Systems

Las Redes de Petri (RdP) son un formalismo ampliamente aceptado para el modelado y análisis de Sistemas de Eventos Discretos (SED). Por ejemplo sistemas de manufactura, de logística, de tráfico, redes informáticas, servicios web, redes de comunicación, procesos bioquímicos, etc. Como otros formalismos, las redes de Petri sufren del problema de la ¿explosión de estados¿, en el cual el número de estados crece explosivamente respecto de la carga del sistema, haciendo intratables algunas técnicas de análisis basadas en la enumeración de estados. La fluidificación de las redes de Petri trata de superar este problema, pasando de las RdP discretas (en las que los disparos de las transiciones y los marcados de los lugares son cantidades enteras no negativas) a las RdP continuas (en las que los disparos de las transiciones, y por lo tanto los marcados se definen en los reales). Las RdP continuas disponen de técnicas de análisis más eficientes que las discretas. Sin embargo, como toda relajación, la fluidificación supone el detrimento de la fidelidad, dando lugar a la pérdida de propiedades cualitativas o cuantitativas de la red de Petri original. El objetivo principal de esta tesis es mejorar el proceso de fluidificación de las RdP, obteniendo un formalismo continuo (o al menos parcialmente) que evite el problema de la explosión de estados, mientras aproxime adecuadamente la RdP discreta. Además, esta tesis considera no solo el proceso de fluidificación sino también el formalismo de las RdP continuas en sí mismo, estudiando la complejidad computacional de comprobar algunas propiedades. En primer lugar, se establecen las diferencias que aparecen entre las RdP discretas y continuas, y se proponen algunas transformaciones sobre la red discreta que mejorarán la red continua resultante. En segundo lugar, se examina el proceso de fluidificación de las RdP autónomas (i.e., sin ninguna interpretación temporal), y se establecen ciertas condiciones bajo las cuales la RdP continua preserva determinadas propiedades cualitativas de la RdP discreta: limitación, ausencia de bloqueos, vivacidad, etc. En tercer lugar, se contribuye al estudio de la decidibilidad y la complejidad computacional de algunas propiedades comunes de la RdP continua autónoma. En cuarto lugar, se considera el proceso de fluidificación de las RdP temporizadas. Se proponen algunas técnicas para preservar ciertas propiedades cuantitativas de las RdP discretas estocásticas por las RdP continuas temporizadas. Por último, se propone un nuevo formalismo, en el cual el disparo de las transiciones se adapta a la carga del sistema, combinando disparos discretos y continuos, dando lugar a las Redes de Petri híbridas adaptativas. Las RdP híbridas adaptativas suponen un marco conceptual para la fluidificación parcial o total de las Redes de Petri, que engloba a las redes de Petri discretas, continuas e híbridas. En general, permite preservar propiedades de la RdP original, evitando el problema de la explosión de estados

Application of hypergraphs in decomposition of discrete systems

seria: Lecture Notes in Control and Computer Science ; vol. 23