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基于Multi-Agent的并行工程过程管理系统

发表时间:2009/5/26  特约撰稿人: 朱全敏 来源:e-works
本文简介了基于Multi-Agent的并行工程过程管理,以某导弹系统开发为实例,说明了CE中过程管理系统的使用。

1. 简介

    Multi-Agent技术是分布式人工智能的重要分支,它实际是分布式对象互操作技术与分布式知识工程的接合,通过若干年的发展,已经形成了一个较为完善的体系,包含了从单个Agent建模、Agent通讯语言到多Agent系统协调机制等一整套方法。并由于其分布式、自治性、智能化、模块化等特点,开始在企业集成中得到广泛应用。总的来说,用于过程管理和并行工程的MAS主要解决以下的问题:

    知识表达和知识集成:如斯坦福大学的SHADE、PACT等项目,通过KQML/KIF/Ontology的三层结构,建立统一的Agent的通讯语言,实现多学科设计团队之间底知识交互,解决产品设计的可制造等问题;

    计划和调度:如加拿大Calgary大学的ABCDE,通过对制造资源的Agent的封装,采用合同网机制,实现实时的工艺规划和调度;

    协作和协调:如Worcester Polytechnic Institute的SiFA通过所谓单一功能的Agent,试图解决并行工程中的交互、通讯模式和冲突化解问题;

    循序渐进的信息处理自动化:通过PA(Personal Assistant)来实现对人的封装,把一些程序性的工作逐渐转移,又计算机来完成,从而实现以人为基础的企业向人机集成的企业转变。这一点几乎在所有的以Multi-Agent为基础的企业集成项目中都有所体现;

    从目前的情况来看,基于Multi-Agent的并行工程系统偏重于解决下游制造知识的集成,多学科团队之间的知识交互和冲突化解等问题,并开始研究设计过程本身的计划和调度问题,但是对于并行工程过程管理的某些特殊问题,如多项目环境下的工作负荷仿真分析、对于不同类型的产品开发过程的并行度和迭代的控制等,还没有形成完善的工具。

2.1 引言

    过程管理作为PPORF(产品、过程、组织、资源和资金视图)的一部分,描述了从产品设计、制造、销售到产品服务的企业活动全过程中所有可能涉及到的过程进行建模,从而为企业产品开发过程中应用的过程进行管理,也为企业的经营管理提供资源使用状况、成本跟踪核算与仿真提供基础数据。因此通过过程视图可以提供给企业系统集成者、开发者及最终用户对企业过程的查询和资源申请使用的服务。

    如前所述,过程管理作为PPORF(产品、过程、组织、资源和资金视图)的一部分,它与产品、组织、资源和资金视图都有一定的关系(如图1)。具体如下:


 
图1  过程与其它视图的关系

    1)产品视图作为PPORF模型的基础。产品的开发过程和团队组织形式不是人为制定的,它必然受到所开发产品的约束。虽然产品开发过程具有某些共性,如都要经过设计、审核等步骤,但是不同的产品其开发过程不尽相同、开发团队的组织也会有所区别。

    2)支持企业过程重组(BPR),实现过程集成是并行工程的重要思想之一,过程集成支持产品生命全周期各个阶段和活动的建模和管理。活动(Activity)是过程集成模型的核心,过程的各种对象及资源都围绕活动来组织。产品是过程中各活动执行的结果。而组织(团队)又是活动的执行者。所以,过程视图是PPO模型的核心。

    3)建立跨学科、跨部门的集成团队(组织)是并行工程实施的另一重要思想。组织是过程的执行者。提倡以Teamwork(团队)工作模式取代传统的部门分割的模式,为并行工程的有效实施提供有力保障。

    4)资源是产品开发不可缺少的。没有资源,进行产品开发就不可能。在过程建模和管理中同样也需要资源。

    5)资金可以说是一个企业的最重要的因素之一。在产品开发过程中,进行资金管理,有助于节省开支;同时,也可以指导产品开发人员进行合理地项目开发。

    PPORF模型不是简单地一步完成的,而是在产品全生命周期中自顶向下逐渐生长的。

2.2 功能

    2.2.1 基本概念

    本系统采用与IDEF0图类似的建模方法,对一个开发活动进行自顶向下的分解,每个活动都可以分解新的一层过程流图。每个活动用一个矩形表示(见图3),活动之间的产品数据传递以流(即一条折线)的形式表达。每个活动所占用的资源与人员以活动的属性来表达,流是产品元数据的载体。活动有启动和结束条件,流也有成立条件,分别以各自的属性出现。

图2 产品过程管理设计结构

    2.2.2 过程建模与管理方法

    每个活动由建立这层活动流图的创建分配它的向下分解者和活动的执行者,其中活动的执行者可以由多个角色组成(注:过程视图中的人员都以角色名出现)。每个活动如果要向下分解(即过程建模)必须由该活动的分解者来完成。而活动的完成、结束则由活动的执行者来负责。

    每个活动除基本属性外(见图4)还有启动和结束条件,这两个条件是用来决定活动是否可以开始和结束,主要以产品元数据的与、或式来表达。流也有成立条件用来决定流上的元数据是否可以供下游活动使用。

    活动的开始与结束需要在过程流图上手动完成,流是否成立也由手动完成。

    过程管理从建模和过程库中得到有关过程的信息,与系统中的组织管理、产品管理和资源管理相互作用,管理整个产品的开发过程。

    下面是某系统开发时,产品开发过程建模与管理的运行总界面如下(如图3)

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