集成智能Ｈｏｌｏｎ－Ａｇｅｎｔ－ＭＳ研究

[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(guò)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(lèi)號(hào)：TP2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2009）0110069-01

一、引言

基于Agent的制造和HMS是為動(dòng)態(tài)適應(yīng)市場(chǎng)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(lái)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(duì)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(jí)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(chǔ)和確認(rèn)信息和物理對(duì)象，HMS中的全能體可以動(dòng)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(guò)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(lèi)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(lèi)基本Holon，此外，還可以設(shè)立Staff Holon向以上三種Holon提供專(zhuān)家知識(shí)，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(jí)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(guò)程，從接到訂單到制訂計(jì)劃、到生產(chǎn)加工的全過(guò)程。各層次上的合弄單元可以動(dòng)態(tài)變化， 通過(guò)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(duì)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(dòng)機(jī)床等等，它們?cè)诓煌沫h(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?cè)谂c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(duì)應(yīng)的決策方案，進(jìn)行設(shè)備操控與監(jiān)測(cè)、制訂對(duì)外協(xié)作方案；對(duì)各種資源進(jìn)行調(diào)度；同時(shí)負(fù)責(zé)對(duì)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(shí)庫(kù)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(guò)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(guò)以自然語(yǔ)言或類(lèi)似自然語(yǔ)言的方式描述決策問(wèn)題和決策目標(biāo)。推理機(jī)和知識(shí)庫(kù)管理系統(tǒng)是智能的核心，知識(shí)庫(kù)是用來(lái)存放決策經(jīng)驗(yàn)和決策知識(shí)，或是某一領(lǐng)域?qū)＜姨峁┑倪M(jìn)行問(wèn)題求解的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)；而推理機(jī)的操作對(duì)象主要是知識(shí)庫(kù)，其根據(jù)一定的推理策略從知識(shí)庫(kù)中選擇知識(shí)，對(duì)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(guò)各個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)和得到的信息，進(jìn)行自動(dòng)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(yǔ)

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(duì)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(lèi)，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(jiǎn)介：

張曉勝，男，漢族。中國(guó)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。