[摘要]在已有理論基礎(chǔ)上，提出一種新的先進(jìn)智能制造系統(tǒng)Holon-Agent制造系統(tǒng)。Holon是HMS的基本單元，能夠?qū)?nèi)部的人員、設(shè)備、物料進(jìn)行有效管理；而agent利用協(xié)作理論進(jìn)行相互之間的合作。因此，將holon和經(jīng)過智能構(gòu)建的agent集成，形成智能的HAMS是一種相當(dāng)靈活、具有廣泛應(yīng)用前景的先進(jìn)制造系統(tǒng)。

[關(guān)鍵詞]Holon HMS Agent

中圖分類號：TP2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7597（2009）0110069-01

一、引言

基于Agent的制造和HMS是為動態(tài)適應(yīng)市場需求和制造環(huán)境變化而出現(xiàn)的，它們都強(qiáng)調(diào)組成模塊的自治性、協(xié)作性和自組織特性，它們克服了傳統(tǒng)生產(chǎn)系統(tǒng)和CIMS嚴(yán)格的遞階結(jié)構(gòu)和剛性化的集成所帶來的決策復(fù)雜和缺乏快速響應(yīng)環(huán)境變化能力的缺陷，因此一經(jīng)提出就引起了廣泛的重視[1]。Agent是一種抽象實(shí)體，能作用于自身和環(huán)境，并能對環(huán)境做出反應(yīng)，Agent之間可以聯(lián)合、重組，以便更好地滿足制造變化的需求[2]。事實(shí)證明，采用基于多Agent的分布式、非等級式的系統(tǒng)是使制造系統(tǒng)具有良好柔性的一種有效方法[3]。全能體強(qiáng)調(diào)每個(gè)全能體都能獨(dú)立自主和協(xié)同，它可以轉(zhuǎn)換、傳遞、存儲和確認(rèn)信息和物理對象，HMS中的全能體可以動態(tài)地創(chuàng)造和改變控制遞階層次，甚至參與到多個(gè)遞階結(jié)構(gòu)中去，從而形成一種松散而柔性的結(jié)構(gòu)層次。因此被認(rèn)為是一種具有廣泛應(yīng)用前景的新技術(shù)[4]。

HMS主要研究整個(gè)制造過程的結(jié)構(gòu)，尤其是帶有設(shè)備、控制和人的集成系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，而AMS偏重于一個(gè)控制系統(tǒng)信息處理的設(shè)計(jì)與執(zhí)行[5]。作者使用多Agent系統(tǒng)作為在HMS中信息處理的使用技術(shù)，提供必要的推理、控制、信息通訊和決策技術(shù)以完成全能體結(jié)構(gòu)的信息處理，并作為Holon制造單元必要的協(xié)同技術(shù)與其它Holon制造單元構(gòu)成Holon制造系統(tǒng)（HMS），進(jìn)而形成Holon-Agent-MS。

二、HAMS體系結(jié)構(gòu)

（一）HAMS結(jié)構(gòu)

提出holon概念到現(xiàn)在，學(xué)者們提出了不同的holon分類方法，其中最著名的是比利時(shí)的Van Brussel等人提出了PROSA參考體系結(jié)構(gòu)[6]，把制造系統(tǒng)信息歸結(jié)為資源信息、產(chǎn)品信息、訂單信息三個(gè)方面的內(nèi)容，并建立了相應(yīng)的訂單Holon、產(chǎn)品Holon、資源Holon三類基本Holon，此外，還可以設(shè)立Staff Holon向以上三種Holon提供專家知識，輔助它們的決策。本文作者在PROSA參考體系結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上將其演化為由七個(gè)holon組成的新的體系結(jié)構(gòu)。

分別是計(jì)劃、訂單、產(chǎn)品、資源、加工、運(yùn)輸和外協(xié)七個(gè)合弄。他們共同構(gòu)成了企業(yè)級合弄。這七個(gè)合弄整體協(xié)調(diào)共同完成企業(yè)生產(chǎn)任務(wù)，囊括了生產(chǎn)制造企業(yè)的所有運(yùn)轉(zhuǎn)過程，從接到訂單到制訂計(jì)劃、到生產(chǎn)加工的全過程。各層次上的合弄單元可以動態(tài)變化， 通過溝通、重整組合，最終能夠兼顧全局優(yōu)化的完成本合弄的任務(wù)。

（二）集成agent的合弄結(jié)構(gòu)

基本的制造合弄包括人員、智能控制系統(tǒng)、制造設(shè)備三個(gè)部分以及對外的人員、信息、物料三個(gè)接口。人員與物理實(shí)物是合弄體的實(shí)體資源，而合弄中的agent和人員所具有的智能則是合弄體的智力資源。物理實(shí)物可以是訂單、貨物、加工中心、自動機(jī)床等等，它們在不同的環(huán)境、不同的合弄中與外界進(jìn)行實(shí)物和信息的“交換”；人員是根據(jù)不同的合弄的配置要求配備的，包括計(jì)劃員、編程人員、操作工、維修工等等，他們在與其他合弄保持溝通的情況下高效的完成自己的任務(wù)。在HAMS中，合弄利用了agent的作用，agent是合弄中最智能的部分，它根據(jù)不同合弄的要求形成不同信息，并加以記錄；同時(shí)可以智能的得出對應(yīng)的決策方案，進(jìn)行設(shè)備操控與監(jiān)測、制訂對外協(xié)作方案；對各種資源進(jìn)行調(diào)度；同時(shí)負(fù)責(zé)對外協(xié)作等等。

三、合弄中的Agent的內(nèi)部構(gòu)成

在HAMS中，agent的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是非常重要的。為了更好的實(shí)現(xiàn)它的智能性，作者在它的結(jié)構(gòu)中加入了智能人機(jī)接口、知識庫管理系統(tǒng)和推理機(jī)，具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的如圖3所示，這樣即實(shí)現(xiàn)了agent的智能信息處理與調(diào)度，又實(shí)現(xiàn)了決策的智能化，同時(shí)極大的方便了人機(jī)的交互。

其中通訊模塊是這里面的通訊中心，通過它與外界的合弄進(jìn)行溝通。智能人機(jī)接口是采用AI方法和技術(shù)實(shí)現(xiàn)的為進(jìn)行人機(jī)交互所需要的物理設(shè)備和軟件，使用戶可以通過以自然語言或類似自然語言的方式描述決策問題和決策目標(biāo)。推理機(jī)和知識庫管理系統(tǒng)是智能的核心，知識庫是用來存放決策經(jīng)驗(yàn)和決策知識，或是某一領(lǐng)域?qū)＜姨峁┑倪M(jìn)行問題求解的經(jīng)驗(yàn)和知識；而推理機(jī)的操作對象主要是知識庫，其根據(jù)一定的推理策略從知識庫中選擇知識，對它的“用戶”提供相應(yīng)的推理結(jié)果。智能控制模塊是根據(jù)得到的指令進(jìn)行智能的控制，包括命令的實(shí)施、監(jiān)督和反饋。計(jì)劃、調(diào)度優(yōu)化與投標(biāo)模塊是agent智能計(jì)劃、調(diào)度優(yōu)化和投標(biāo)的關(guān)鍵模塊，通過各個(gè)數(shù)據(jù)庫和得到的信息，進(jìn)行自動設(shè)計(jì)并發(fā)出指令，實(shí)現(xiàn)agent的智能處理（如圖1）。

四、結(jié)束語

本文是在前人的基礎(chǔ)上進(jìn)行的理論演化和改進(jìn)，其中主要針對合弄中的agent進(jìn)行了創(chuàng)新的智能化的構(gòu)建。本文提出的集成的holon-agent制造系統(tǒng)能夠綜合地體現(xiàn)合弄與代理的優(yōu)點(diǎn)，這樣的合弄體結(jié)構(gòu)具有很大的靈活性， 適用于各種不同的制造環(huán)境。

參考文獻(xiàn)：

[1]Markus A.et al ，A Market Approach to Holonic Manufacturing， Annals of CIRP， 1996，45（1）1.

[2]李建民、石純一，DAI中多Agent協(xié)調(diào)方法及其分類，計(jì)算機(jī)科學(xué)，1998，25（2）1.

[3]Hidehiko Wada， Shuhei Okada. An Autonomous Agent Approach for Manufacturing Execution Control Systems，Integrated Computer-Aided Engineering，2002，9（3）：251～262.

[4]Stefan B.et al1 An Agent-Oriented Architecture for Holonic Manufacturing， First Open workshop IMS Europe，switzerland，1998.

[5]Van Brussel H，et al. Reference Architecture for Holonic Manufacturing Systems： PROSA[J]. Computers in Industry，1998，37（2）：255-274.

作者簡介：

張曉勝，男，漢族。中國海洋大學(xué)管理學(xué)院研究生，研究方向：先進(jìn)制造模式/技術(shù)，制造供應(yīng)鏈管理。