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基于软件Agent的虚拟工艺设计系统的研究

2009/9/20    来源:万方数据库    专家:谢胜利  黄强  林兰芬  董金祥      
关键字:CAPP  Agent  Agen联邦  
敏捷制造对传统的工艺设计提出了异地协同设计的要求。为此,文章提出了工艺设计的三层体系结构,在此基础上,通过软件Agent技术的引入,设计了一个能有效实现异地协同设计的虚拟工艺设计系统,并构造了可嵌套的Agent联邦结构,来增强系统的柔性和可扩展性。关键技术在自主开发的商品化软件GS-CAPP系统中得以实现,并在实际应用中取得了良好的效果。

1 引言

    敏捷制造是面向21世纪的企业发展战略和模式,虚拟企业(或企业动态联盟)是实现敏捷制造的主要途径。虚拟企业克服了传统企业的封闭性、局限性和设计、制造能力的不完备性,强调充分利用社会上已有的设计、制造资源,通过组织动态联盟,减少资源的重复投入,缩短生产准备周期,提高产品从设计、制造到销售全过程的整体柔性和敏捷性,增强企业(群体)的竞争能力。

    如上所述,在虚拟企业中,由于组织的分散化和国际化,产品的工艺设计将由核心企业和合作企业分别完成,跨地域的联合工艺设计将成为虚拟企业工艺设计的主要方式。

2 基于多Agent的虚拟工艺设计系统一VPPS
 
2.1 虚拟工艺设计的三层体系结构

    传统的工艺设计系统采用的是二级体系——车间级、企业级,企业级进行总体工艺设计,主要包括:产品结构工艺性审查,产品工艺零件组划分,产品工艺流程(亦称分工计划)制定;车间级进行专项工艺设计,包括毛坏制造工艺设计,零件加工工艺设计,各种热处理、表面处理等工艺设计,焊接、装配等工艺设计,监测、试验等其他工艺设计等。

    在虚拟企业中,异地联合设计将成为工艺设计的主要方式,传统的工艺设计系统已无法适应新形势下的要求,为此,在传统的一级体系基础上,增加一个企业合作级,构建了虚拟工艺设计系统的二级体系结构—车间级、企业级和企业合作级。具体地说,当某一新产品的工艺设计任务下达给某一企业后,企业首先根据自身的加工能力、工艺设计要求、原材料供应状况等做出判断是否承接,当自身能力不足或部分满足时,可将工艺设计任务的个部或部分转让给其他协科企业(企业合作级),以保证工艺设计任务顺利、高效的完成。

2.2 Agent和多Agent联邦

    作为一种能代表用户去执行计算和信息处理任务的智能化软件实体,Agent一般都具有社交和领域知识,能依据心理状态(信念、期望和意向)自主工作,并具有语义互操科和合作的协调能力。

    定义1: Agent可表示为一个五元组,Agent=(Activity-Mod-el,Self-Model,Behavior-Controller,Info-Blackboard,Commnnication-Interface),其中:

    Activity-Model——描述一组由该Agent调度和监控的活动,活动(参见定义2)可以是基本的(不可分解)或复合的,复合活动往往需要由多Agent系统(Multi-agent System,MAS)中的多个Agent协作执行。

    Self-Model——描述该Agent拥有的执行基本活动的技能和执行复合活动的意向。

    Behavior-Controller负责控制Agent的行为,分两个层次:协作层和领域层,协作层实行对复合活动的联合,领域层则启动执行面向基本活动的技能。

    Info-Blackboard—记载该Agent接受的外部信息和自身运行时产生的中间结果或信息。

    Communication-Interface—支持与其它Agent(或人)间的通信。

    多Agent系统是由多个Agent组成的集合,其中每个Agent都能作用于自身和环境,并与其他Agent进行通讯。在MAS中,Agent之间的合们起着极重要的们用,通过合作,MAS提高了整个系统求解问题的水平。

    定义2:作为一类特殊的Agent系统(Multi-agent Sys-tem,MAS),Agent联邦(Agent-Federation)可以定义为一个两元组(Manager-Agent,Member-Agent-Set),其中:

    Manager-Agent代表该联邦的管理Agent,负责过程的调度、规划和分配,是本Agent联邦的核心;

    Member-Agent-Set代表该联邦内除管理Agent外其它成员Agent组成的集合,以BNF范式描述为:

    ::={}

    成员Agent在Manager-Agent中注册并接受Manager-Agent分配的子过程并加以执行。

    类似于MAS,在Agent联邦中,Agent之间的合作起着极重要的作用,通过合作,Agent联邦提高了求解问题的水平,表现出比单个Agent更优越的性能。

    定义3:Agent之间的合作(Agent-Collaboration)分纵向合们(Vertical-Collaboration)和横向合作(Horizontal-Collabora-tion)两种,以BNF范式描述为:

    其中,Composite-Process代表需要通过多个Agent合作才能完成的复合过程;Manager代表发起该复合过程的Agent,通常为Agent联邦中的Manager-Agent:Other-Manager-Set代表参与横向合作的其它Agent联邦中的Manager-Agent所组成的集合。

    通常情况下,Agent之间的纵向合作发生在Agent联邦内部,为简化起见,这种纵向合作以Manager-Agent对Member-Agent的调度方式进行,也就是说,Member-Agent只是负责接受Manager-Agent分配的Sub-Process并加以执行;而Agent之间的横向合作发生在Agent联邦之间,由各联邦的Manager-Agent和互协商确定是否参与合作。

责任编辑:黄菊锋
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