【正文】 n 當(dāng)前文檔修改密碼：8362839基于多Agent的制造執(zhí)行系統(tǒng)的功能模塊設(shè)計(jì)摘要離散型制造企業(yè)其生產(chǎn)產(chǎn)品種類(lèi)多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、數(shù)據(jù)信息量大，生產(chǎn)過(guò)程包含眾多變化和不確定因素，這些使得企業(yè)的過(guò)程控制復(fù)雜、多變?；诙郃gent的制造執(zhí)行管理系統(tǒng)MES（Manufacturing Execution System）能夠提高計(jì)劃過(guò)程的實(shí)時(shí)性和有效性，增強(qiáng)生產(chǎn)管理過(guò)程的響應(yīng)能力，同時(shí)改善資源管理的運(yùn)行效率，是與之相適應(yīng)的現(xiàn)代生產(chǎn)管理方式。本課題以某軟包裝設(shè)備總廠有限公司機(jī)加工車(chē)間為應(yīng)用背景，使用某一機(jī)型印刷機(jī)生產(chǎn)的歷史數(shù)據(jù)，采用Java語(yǔ)言編程，以AgentBuilder為平臺(tái)，在已建立的系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)上，通過(guò)基于單件小批量生產(chǎn)模式的簡(jiǎn)單車(chē)間調(diào)度算法，進(jìn)行MES車(chē)間調(diào)度功能模塊的設(shè)計(jì)仿真實(shí)現(xiàn)，得出相應(yīng)結(jié)果并對(duì)其進(jìn)行分析。在通過(guò)了解Agent的結(jié)構(gòu)、通信語(yǔ)言的基礎(chǔ)上，研究了Agent的封裝及各個(gè)Agent之間的通信。通過(guò)Agent的封裝和通信來(lái)實(shí)現(xiàn)MES的調(diào)度功能模塊，從而形成一個(gè)基于多Agent的制造執(zhí)行系統(tǒng)的功能模塊。關(guān)鍵詞：MES；多Agent系統(tǒng)；調(diào)度算法；仿真；Agent封裝Design of the Function Module of Multiagent Based Manufacturing Execution System AbstractThe process control in discrete manufacturing enterprises is plicated and variable. Because products of the enterprises are great variety, plex structure and enormous information, besides its production process contains many changes and uncertain factors. Multiagent based Manufacturing Execution System (MES) can improve the realtime and effectiveness of planning process and enhance the response ability of the Production Management Process, at the same time, it can improve the operation efficiency of resource management. In short, it’s a modernized production management method that fits to discrete manufacturing enterprises.This topic chooses a machining workshop of flexible packaging equipment Co., Ltd as its application background, an AgentBuilder as its platform. To achieve the simulation of planning, we use the historical data of a printing machine’s production and Java programming language. Based on already established the system database, the simulation design of MES shop scheduling function modules can be carried out by using the shop scheduling algorithm which is based on the pattern of single and small batch production. Then we obtain the simulation results which are use to analyze the accuracy of the function modules. Thorough understanding the structure and munication language of Agents, we do a research in how to encapsulate Agents and municate between different Agents. Then the multiagent based MES shop scheduling function modules are built through the research.Keywords: MES。 MultiAgent System。 shop scheduling algorithm。 simulation。 encapsulate Agents目錄緒論 1 1 1 MES介紹 1 MES國(guó)內(nèi)外應(yīng)用現(xiàn)狀 2 車(chē)間調(diào)度 2 基于多Agent的制造執(zhí)行系統(tǒng) 2 本研究課題的主要內(nèi)容 3基于多Agent的MES介紹 3 Agent的介紹 3 Agent的定義 3 Agent的特性 4 4 MAS 4 5基于單件小批量生產(chǎn)模式的車(chē)間調(diào)度模塊 6 6 單件小批量生產(chǎn)模式概述 6 車(chē)間調(diào)度概述 6 7 7 7 7 8 12 14 4x4的數(shù)據(jù)仿真 14 實(shí)例仿真 15 仿真總結(jié) 18Agent的通信及封裝 18 AgentBuilder介紹 18 Agent間的通信 21 Agent的封裝 22總結(jié)與展望 25 25 25致謝： 25參考文獻(xiàn)： 26附錄： 2734 / 38緒論伴隨著經(jīng)濟(jì)全球化的發(fā)展，制造業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，當(dāng)前越來(lái)越多的制造企業(yè)通過(guò)信息化提高自身綜合競(jìng)爭(zhēng)力。計(jì)劃生產(chǎn)是以前制造業(yè)的傳統(tǒng)生產(chǎn)方式：企業(yè)通過(guò)訂單、市場(chǎng)情況等制定生產(chǎn)計(jì)劃→計(jì)劃下放→組織生產(chǎn)→產(chǎn)品派送，這種生產(chǎn)模式的底層控制沒(méi)有實(shí)時(shí)的動(dòng)態(tài)指導(dǎo)，使上層計(jì)劃與車(chē)間實(shí)際產(chǎn)生較大誤差，最后制約其自身生產(chǎn)效率的提高。制造執(zhí)行系統(tǒng)（Manufacturing Execution Systems，MES）正好解決這一問(wèn)題，它可以有效地實(shí)現(xiàn)上層計(jì)劃與車(chē)間實(shí)際的信息交互，從而使車(chē)間的計(jì)劃、調(diào)度、生產(chǎn)更合理。對(duì)于離散型制造業(yè)想提高綜合競(jìng)爭(zhēng)力，就更要采用以 MES為核心的技術(shù)來(lái)整合自身。Agent又稱(chēng)代理，是一種具有自主性、交互性、反應(yīng)性和主動(dòng)性的高度自治的實(shí)體[1]?；诙郃gent的制造執(zhí)行系統(tǒng)能滿足敏捷制造環(huán)境下，工廠、車(chē)間和設(shè)備單元等不同管理層次自主能動(dòng)、協(xié)調(diào)工作的要求；具有易于擴(kuò)充、靈活性好、可靠新高等特點(diǎn)。隨著制造系統(tǒng)向市場(chǎng)快速反應(yīng)、分布自治方向發(fā)展，基于Agent的制造執(zhí)行系統(tǒng)被認(rèn)為是替代傳統(tǒng)分級(jí)制造系統(tǒng)的最有前途的選擇[2]?；诙郃gent的MES能有力提高制造企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力，因此對(duì)于基于多Agent的MES技術(shù)的研究就十分有意義。調(diào)度作為MES的核心功能之一，其是否合理直接影響到MES在企業(yè)應(yīng)用中的成敗。本課題選MES車(chē)間作業(yè)調(diào)度功能模塊為研究對(duì)象，將多Agent技術(shù)引入到調(diào)度模型，使調(diào)度系統(tǒng)具有高度的柔性、敏捷的反應(yīng)性和較強(qiáng)可擴(kuò)充性,能夠適應(yīng)復(fù)雜多變的車(chē)間生產(chǎn)環(huán)境,以提高M(jìn)ES的性能和實(shí)用價(jià)值。 MES介紹從上世紀(jì)90年代，美國(guó)先進(jìn)制造研究機(jī)構(gòu)（Advanced Manufacturing Research，AMR）首次提出制造執(zhí)行系統(tǒng)的概念，許多國(guó)際組織都對(duì)MES的功能給出了明確的定義，并且還相繼開(kāi)發(fā)了相應(yīng)模型，用于描述和標(biāo)準(zhǔn)化這類(lèi)軟件系統(tǒng)。但是，這些MES模型給出的定義都不夠全面，對(duì)生產(chǎn)實(shí)體的大部分選件和系統(tǒng)并沒(méi)有做出明確的闡述[3]。為了規(guī)范MES系統(tǒng)，美國(guó)儀表協(xié)會(huì)(ISA)編制了ISA95企業(yè)控制系統(tǒng)集成標(biāo)準(zhǔn)，在ISA95標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)MES系統(tǒng)給出詳細(xì)定義。其第1部份“模型和專(zhuān)用術(shù)語(yǔ)”詳細(xì)規(guī)定了業(yè)務(wù)經(jīng)營(yíng)和后勤支持系統(tǒng)與生產(chǎn)運(yùn)行系統(tǒng)之間的接口，目前已被國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織IEC/ISO所接受，正在發(fā)展成為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。第2部分提供了系統(tǒng)之間的信息交換的基礎(chǔ)。正在編制中的第3部分試圖通過(guò)定義和詳細(xì)規(guī)定發(fā)生在管理層與制造層之間的數(shù)據(jù)流和功能來(lái)重點(diǎn)解決互操作性的問(wèn)題[4]。 MES國(guó)內(nèi)外應(yīng)用現(xiàn)狀MES在發(fā)達(dá)國(guó)家已實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化，其應(yīng)用覆蓋了離散與流程制造領(lǐng)域，并給企業(yè)帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。MESA在93和96年兩次對(duì)若干典型行業(yè)進(jìn)行有關(guān)MES應(yīng)用情況的調(diào)查，結(jié)果表明企業(yè)使用MES后，可有效縮短制造周期，縮短生產(chǎn)提前期，減少數(shù)據(jù)輸入時(shí)間，改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量或減少次品等。據(jù)權(quán)威咨詢公司AMR完成的一份市場(chǎng)調(diào)查顯示：2004年，與2001年相比，增長(zhǎng)超過(guò)50%；2006年全球制造業(yè)在管理軟件方面的投資，MES位居第二，僅次于ERP。在國(guó)外很多行業(yè)應(yīng)用中MES已和ERP相提并論，而且MES已成為目前世界工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的重點(diǎn)研究?jī)?nèi)容之一[5]。國(guó)內(nèi)“十五”期間，流程工業(yè)領(lǐng)域MES成為技術(shù)研究突破口，在面向鋼鐵和石化兩個(gè)典型流程制造業(yè)中已得到應(yīng)用，開(kāi)發(fā)出若干自主產(chǎn)權(quán)的MES系統(tǒng)?！笆濉逼陂g還對(duì)離散制造MES進(jìn)行了探索性研究，并針對(duì)汽車(chē)、航空等典型離散行業(yè)進(jìn)行了重點(diǎn)開(kāi)發(fā)應(yīng)用，已取得一定成果?？傮w來(lái)說(shuō)，與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)無(wú)論在MES技術(shù)開(kāi)發(fā)深度還是在應(yīng)用廣度上都存在一定差距，特別是對(duì)離散制造業(yè)MES系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用。當(dāng)前我國(guó)面向中小規(guī)模輕工設(shè)備制造行業(yè)的MES研究還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。 車(chē)間調(diào)度 車(chē)間生產(chǎn)過(guò)程的調(diào)度問(wèn)題,是制造系統(tǒng)統(tǒng)籌、管理、優(yōu)化三項(xiàng)技術(shù)發(fā)展的核心。車(chē)間作業(yè)調(diào)度及控制是實(shí)現(xiàn)高效率、高柔性和高可靠性生產(chǎn)的關(guān)鍵，有效實(shí)用的調(diào)度方法己成為先進(jìn)制造技術(shù)的基礎(chǔ)。由于調(diào)度問(wèn)題的復(fù)雜性和現(xiàn)實(shí)世界的多樣性,任何一個(gè)調(diào)度系統(tǒng)都很難解決所有加工車(chē)間的調(diào)度問(wèn)題[6]。車(chē)間調(diào)度作為制造系統(tǒng)的研究熱點(diǎn)，人們研究和發(fā)展了許多調(diào)度和優(yōu)化算法，如遺傳算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、禁忌搜索等，其思想和內(nèi)容涉及數(shù)學(xué)、人工智能、物理學(xué)等眾多領(lǐng)域，為解決復(fù)雜車(chē)間問(wèn)題提供了許多新的思路。 基于多Agent的制造執(zhí)行系統(tǒng)多Agent系統(tǒng)（MultiAgent System，MAS）是一種分布式自治系統(tǒng)，各Agent之間通過(guò)智能行為協(xié)調(diào)自身的知識(shí)、目標(biāo)、規(guī)劃，聯(lián)合起來(lái)解決特定問(wèn)題。由于其具有對(duì)開(kāi)放、動(dòng)態(tài)的現(xiàn)實(shí)環(huán)境良好的靈活性和適應(yīng)性，因此MAS理論受到廣泛重視，在制造領(lǐng)域，例如車(chē)間資源配置、生產(chǎn)調(diào)度與控制、生產(chǎn)管理決策等，獲得越來(lái)越多的應(yīng)用。基于多Agent的制造系統(tǒng)信息集成管理平臺(tái)不同于傳統(tǒng)企業(yè)管理平臺(tái)，它是通過(guò)集成企業(yè)內(nèi)部各個(gè)多Agent系統(tǒng)，使之相互構(gòu)成一個(gè)動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)化多層系統(tǒng)[7]。由于生產(chǎn)調(diào)度特別是動(dòng)態(tài)調(diào)度，且其中存在許多不確定性因素，這些導(dǎo)致其很難采用數(shù)學(xué)建模來(lái)模擬，MAS技術(shù)的采用可大大降低動(dòng)態(tài)調(diào)度的復(fù)雜性，基于MAS的調(diào)度系統(tǒng)能夠更好地適應(yīng)車(chē)間制造環(huán)境的不斷變化，從而增強(qiáng)了調(diào)度系統(tǒng)的敏捷性和魯棒性[8]。 本研究課題的主要內(nèi)容隨著企業(yè)向離散生產(chǎn)模式發(fā)展，傳統(tǒng)的運(yùn)作與管理方式已經(jīng)無(wú)法滿足發(fā)展要求，企業(yè)迫切需要采用與之相適應(yīng)的現(xiàn)代生產(chǎn)管理方式。基于多Agent的制造執(zhí)行系統(tǒng)成為企業(yè)對(duì)整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化管理，實(shí)現(xiàn)敏捷制造的重要選擇，成為企業(yè)提高管理效率的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。 本課題研究主要完成以下內(nèi)容： (1) 了解Agent、MES、AgentBuilder開(kāi)發(fā)平臺(tái)、Java編程語(yǔ)言及Agent的通信和封裝功能。 (2) 選取基于單件小批量車(chē)間調(diào)度為MES系統(tǒng)的一個(gè)功能模塊，選擇適宜算法，運(yùn)用Java語(yǔ)言將其編程實(shí)現(xiàn)。(3) 了解某軟包裝設(shè)備總廠有限公司機(jī)加工生產(chǎn)車(chē)間的生產(chǎn)流程，并使用某一機(jī)型印刷機(jī)生產(chǎn)過(guò)程中的歷史數(shù)據(jù)對(duì)功能模塊進(jìn)行仿真實(shí)現(xiàn)，得出仿真結(jié)果并進(jìn)行分析。(4) 用AgentBuilder平臺(tái)將已設(shè)計(jì)好