車間管理控制系統分布式控制方式構造研究

1 敏捷化生產的要求與多Agent理論與方法敏捷制造將是21世紀主導性的生產模式，它對制造系統有3個方面的要求：Reusable，Reconfig-urable，Scalable。實現了這3個方面要求的制造系統可稱之為敏捷化的制造系統，其實現關鍵則在于其生產過程能否實現動態快速重組。在制造自動化系統中，車間層具有重要的作用，企業的產品最終將在這里物化出來：車間控制系統負責在制造車間環境中協調物流和信息流，它是上層生產計劃、生產管理模塊與底層的接口。因而車間的敏捷化對整個企業的敏捷化起著重要的承上啟下的作用。 Agent及Multi-Agent系統（MAS：Multi-A-gentSystem）理論與方法的研究已成為分布式人工智能（DAI）研究的一個熱點。它們是解決分布、異構復雜系統的有力工具。且因其具有適應環境的動態自組織功能，MAS在許多領域受到重視。 把車間管理控制系統分解為多個相互作用、交互的代理機，將其視為一個MAS系統，既易于系統設計，也易于系統重組，且可充分利用MAS系統的種種優點。因而可以借助MAS理論與方法，實現車間管理控制系統的敏捷化。 2 引入多Agent理論與方法的必要性和可行性傳統CIMS中車間管理控制系統因存在結構剛性，修改、擴充困難以及遞階式控制系統部分出現故障易導致全局失效等弱點，而不能夠適應連續不斷的市場環境的變化（如定單的變化、供應商的變化、產品設計的變化、急件、特定的市場機遇的出現等）以及車間內部的各種變化（如設備發生故障、缺料等偶發事件）[4]，而這恰恰是敏捷化的基本要求。故需將其改造成具有一定柔性的開放系統，將其集中遞階式控制結構改造為分布式協調控制結構。 MAS系統具有如下特點：

分布性。各Agent的分布可以不受地域限制，在邏輯上都只是網絡上的一個節點，其調度及控制是通過采用分布式人工智能（DAI）技術來實現的。自主性。每個Agent都具有自己的局部智能，可以自主地解決自己局部子系統的問題，可以動態地響應外界環境的變化，并且可以實現同其它的Agent之間的協調。在多Agent系統中不采用遞階式集中控制方式，各Agent之間是一種平等的關系，系統的運行是基于合同、協議、標準等的并行操作。互操作性。Agent之間可以互相通信，獲得自己所需的信息或者別的Agent的服務，以解決自己局部無法解決的問題。開放性。多Agent是一個非常開放的系統，其結構只具有相對穩定性。它因任務而產生，也因任務的結束而解散，即使在任務的執行過程中，也可根據情況的變化而增加或刪除某些Agent。

由此可看出，可以借助MAS理論與方法，實現這些改造。從系統設計、開發的角度看，MAS方法的應用則可降低設計的復雜性，減小開發的工作量與難度。 我們可以將車間內的計劃、管理、加工等模塊看成一個個具有一定權限的，以一定協議互相協調訪問的互相獨立的平等實體，每個實體有類似的結構模式，它們在自己的局部數據的驅動下完成各自不同的工作，即將它們視為各個Agent，然后為它們建立一個集成管理平臺，為Agent的管理及它們之間的通信、互操作提供支撐，由此而建立起一個MAS系統。在此系統中，各個Agent獨立完成各自的工作，并通過它們之間的相互通信與協調達成系統整體的目標。對于復雜的實體，則用類似思想對其進行進一步的分解。 由于各Agent都是基于自己的利益自主地工作的，各Agent都是局部最優的，這往往同系統的整體最優發生沖突，因此MAS系統內需建立各Agent間的協調機制，這也是MAS系統建立的關鍵之一。 3 敏捷化車間管理控制系統的功能與結構敏捷化對車間的具體要求可歸結為如下三個方面：

能夠面向任務組織生產，即能夠根據任務的不同，動態組織生產過程。