【正文】 爭力，就更要采用以 MES為核心的技術(shù)來整合自身。通過Agent的封裝和通信來實(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。在通過了解Agent的結(jié)構(gòu)、通信語言的基礎(chǔ)上，研究了Agent的封裝及各個(gè)Agent之間的通信。制造執(zhí)行系統(tǒng)（Manufacturing Execution Systems，MES）正好解決這一問題，它可以有效地實(shí)現(xiàn)上層計(jì)劃與車間實(shí)際的信息交互，從而使車間的計(jì)劃、調(diào)度、生產(chǎn)更合理。 MES介紹從上世紀(jì)90年代，美國先進(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，許多國際組織都對MES的功能給出了明確的定義，并且還相繼開發(fā)了相應(yīng)模型，用于描述和標(biāo)準(zhǔn)化這類軟件系統(tǒng)。據(jù)權(quán)威咨詢公司AMR完成的一份市場調(diào)查顯示：2004年，與2001年相比，增長超過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。由于調(diào)度問題的復(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間的調(diào)度問題[6]。 本課題研究主要完成以下內(nèi)容： (1) 了解Agent、MES、AgentBuilder開發(fā)平臺、Java編程語言及Agent的通信和封裝功能。[10]當(dāng)前對Agent的典型定義大致有兩類：(1) FIPA(Foundation for Intelligent Physical Agent) 對Agent的定義：Agent是駐留于環(huán)境中的實(shí)體，它可以解釋環(huán)境中所發(fā)生事件的數(shù)據(jù)，并執(zhí)行對環(huán)境產(chǎn)生影響的行為[11]。應(yīng)用上主要研究多Agent技術(shù)在科學(xué)計(jì)算、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、機(jī)器人、制造業(yè)、電力系統(tǒng)、交通控制等中的應(yīng)用。圖22 面向中小規(guī)模包裝設(shè)備制造企業(yè)的MES系統(tǒng)結(jié)構(gòu)基于單件小批量生產(chǎn)模式的車間調(diào)度模塊 設(shè)計(jì)基于單件小批量生產(chǎn)模式的車間調(diào)度模塊作為本課題研究的主體部分，其設(shè)計(jì)算法如何，實(shí)現(xiàn)狀態(tài)如何將直接影響課題結(jié)果，對課題有決定性作用。車間調(diào)度指根據(jù)車間加工過程中即時(shí)情況，對車間作業(yè)計(jì)劃做出相應(yīng)調(diào)整，使車間生產(chǎn)能夠順利進(jìn)行，保證產(chǎn)品按期交貨。 單件車間作業(yè)調(diào)度問題（Job Shop Scheduling Problem，JSSP）是一個(gè)典型求優(yōu)化解的問題，即從問題可行解集合中選出最優(yōu)。(2) 以交貨期為目標(biāo)：包括交貨期最早、松弛量最小、拖期罰款分派最小等。設(shè)有n種工件需在m臺設(shè)備上加工，為方便編程，對部分變量做如下定義：workPieceNumber(n)為工件數(shù)，processNumber(m)為工序數(shù)。工件工序采用如圖31標(biāo)記：例如 本標(biāo)記是根據(jù)實(shí)際數(shù)據(jù)每個(gè)工件的工序數(shù)不超過10來進(jìn)行假設(shè)的，不適用工序數(shù)超過10的情況。 調(diào)節(jié)排序： 在初排后，每臺設(shè)備的調(diào)度指針Lk記錄著該設(shè)備上的最后一個(gè)加工任務(wù)的結(jié)束時(shí)間，這時(shí)可根據(jù)王鳳儒，徐蔚文，徐洪副[21]提出的調(diào)節(jié)算法進(jìn)一步縮短加工路徑和時(shí)間。 圖35 UltraEdit32編寫環(huán)境 在UltraEdit32編程工具環(huán)境下將車間調(diào)度算法編寫為java代碼，如圖36。表311 YA800AⅡ型印刷機(jī)機(jī)頭部分部件工序工時(shí)與設(shè)備關(guān)系表將實(shí)際數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化程序可接受數(shù)據(jù)形式，如表312：零件名稱工件編號工序1工序2工序3工序4心軸1M01M02M03M04914主軸2M01M03————肖座3M05M01M02——臂4M05M01M02——軸襯5M01M02————緊定套座6M01M04M02——?dú)飧孜沧?M01M02————底板8M05M02M03—2—表312 YA800AⅡ型印刷機(jī)機(jī)頭部分部件仿真數(shù)據(jù)表其中M01代表車所需設(shè)備，M02代表鉗所需設(shè)備M03代表磨所需設(shè)備，M04代表銑所需設(shè)備M05代表刨所需設(shè)備。由于AgentBuilder的工具箱和運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)兩部分所有組件都是通過Java語言實(shí)現(xiàn)的，因此在任何支持Java并且擁有一個(gè)Java開發(fā)環(huán)境的機(jī)器或者操作系統(tǒng)上都可以進(jìn)行Agent的應(yīng)用和開發(fā)。開發(fā)智能Agent與其它開發(fā)活動相類似，開發(fā)人員同樣要進(jìn)行系統(tǒng)分析、設(shè)計(jì)、執(zhí)行、測試/調(diào)試、整合和維護(hù)等步驟。KQML是目前被廣泛采用的Agent通信語言之一，KQML其既是一種消息格式，也是一種消息處理協(xié)議，它提供了一套標(biāo)準(zhǔn)的Agent通信原語。實(shí)體Agent的基本交互模式如圖44所示。協(xié)議編輯器使得開發(fā)者能夠容易確定代理間所需的消息和握手規(guī)則。最后將代理程序載入錯綜實(shí)時(shí)代理引掣，創(chuàng)建代理應(yīng)用程序。將來應(yīng)加深對AgentBuilder開發(fā)平臺的了解，能夠熟練的運(yùn)用它開發(fā)出智能化的Agent，并有效合理的封裝，便于企業(yè)客戶使用。 double surplusrij[][] = new double[4][4]。 k = j。 } } //每臺設(shè)備所要加工的任務(wù)表（未排序） double M01[] = {, , , }。 double temp[] ={0}。 d = (int)(M01[j]*10)%10 1。 } ( )。 d = (int)(M02[j]*10)%10 1。 } ( )。 d = (int)(M03[j]*10)%10 1。 } ( )。 d = (int)(M04[j]*10)%10 1。 } ( )。 i++) { sumTij[i] = new double[processNumber[i]]。 i++) { rij[i] = new double[processNumber[i]]。 k++) { sumTij[i][j] += timeij[i][k]。 double M02[] = {, , , , , , }。 double temp[] ={0}。 i 。 i 。 i 。 M02[i] = M02[j]。 j++) { c = (int)(M02[j]) 1。 i++) { (M02[i] + )。 j++) { c = (int)(M03[j]) 1。 i++) { (M03[i] + )。 j++) { c = (int)(M04[j]) 1。 i++) { (M04[i] + )。 j++) { c = (int)(M05[j]) 1。 i++) { (M05[i] + )。 M05[j] = temp[0]。 i++) { a = (int)(M05[i]) 1。 M04[j] = temp[0]。 i++) { a = (int)(M04[i]) 1。 M03[j] = temp[0]。 i++) { a = (int)(M03[i]) 1。 M02[j] = temp[0]。 i++) { a = (int)(M02[i]) 1。 j 。 b = (int)(M01[j]*10)%10 1。 temp1[i] = temp1[j]。 i++) { a = (int)(M01[i]) 1。 int a。 j timeij[i].length。 j timeij[i].length。 i++) { surplusrij[i] = new double[processNumber[i]]。 double sumTi[] = new double[8]。 } } } (M04 )。 b = (int)(M04[i]*10)%10 1。 } } } (M03 )。 b = (int)(M03[i]*10)%10 1。 } } } (M02 )。 b = (int)(M02[i]*10)%10 1。 } } } //輸出M01加工任務(wù)結(jié)果 (M01 )。 b = (int)(M01[i]*10)%10 1。 int a。 i++) { for(int j = 0。 i++) { for(int j = 0。 //輸入總工件數(shù) int processNumber =4。通過本次設(shè)計(jì)讓自己學(xué)習(xí)到了Agent、MES、AgentBuilder開發(fā)平臺、調(diào)度算法等許多新的知識，更讓自己了解到機(jī)械知識在企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用的重要性。在代理行為庫中確定代理的行為，主要有以下幾步：首先定義行為的名稱和參數(shù)，接著將行為和對象模式中定義的對象方法關(guān)聯(lián)，最后導(dǎo)入已有類庫或者開發(fā)能夠?qū)崿F(xiàn)任務(wù)的Java類并在代理的行為庫中存儲這此類。也就是說，Agent是一個(gè)封裝的有獨(dú)立功能的模塊，它包括自己的數(shù)據(jù)和對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行操作的算法，它能夠接受和處理其它 Agent發(fā)送來的消息，也能向其它 Agent發(fā)送消息，是一個(gè)有獨(dú)立解決問題能力、并隨環(huán)境變化而變化的實(shí)體。由于KQML既是一種通信語言，又是一種通信協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)，故每個(gè)Agent只要遵守該協(xié)議，就可受到它所提供的通信支持，而要遵守KQML協(xié)議，每個(gè)Agent都必須添加一個(gè)KQML語言解釋器。用戶界面庫可用于構(gòu)建Agent的用戶界面，Agent行為庫中可確定Agent的行為。圖41 AgentBuilder主要組件之間的關(guān)系圖本課題采用AgentBuilder作為開發(fā)平臺，實(shí)現(xiàn)MES調(diào)度功能模塊設(shè)計(jì)，其主要特征如下：(1) 提供了可視化編程工具來制定Agent的行為和運(yùn)行；(2) 容易創(chuàng)建軟件智能Agent，不需要Agent和網(wǎng)絡(luò)通信方面的專門知識；(3) 構(gòu)建的Agent內(nèi)置有自主運(yùn)行、跟蹤環(huán)境、推理、與別的Agent通信的能力；(4) 使用高層次的面向Agent的編程語言，通過制定Agent的信念、承諾、行為等直接概念就可以完成軟件Agent的設(shè)計(jì)；(5) 提供問題域的分析、Agent群的定義、Agent間相互作用的定義、Agent測試和調(diào)試等工具；(6) 基于Java語言，對于創(chuàng)建跨平臺的Agent應(yīng)用提供了工具包；(7) 支持多種編程語言，如Java、C++、C語言等。首先要了解Agent之間的通信機(jī)制及如何封裝，有一定理論知識后結(jié)合本課題研究所采用AgentBuilder平臺，嘗試對車間調(diào)度功能模塊進(jìn)行封裝。課題選取了兩組數(shù)據(jù)作為仿真輸入，根據(jù)不同情況編寫了相應(yīng)代碼，在附件中附錄了本課題所編寫的兩個(gè)java代碼。Setp4：令在該設(shè)備Pbc的前一加工任務(wù)為Pfg，后一為Pst，若Fst1＜Sbc且max{Ffg，F(xiàn)st1 }+Tst +Tbc≤Sbc+1，則交換Pbc與Pst在該設(shè)備上的加工順序，則Sst＝max{Ffg，F(xiàn)st1 }，進(jìn)入Setp5；否則暫時(shí)置Wbc＝0，轉(zhuǎn)Step1。ij插入到設(shè)備k的任務(wù)隊(duì)列QueueTk的隊(duì)尾；步驟4：分別按下式計(jì)算Pij的開始時(shí)間Sij、完工時(shí)間Fij，選定設(shè)備在工序的空閑時(shí)間Wij，然后更新相應(yīng)設(shè)備的Lk，令Lk＝Fij；Sij＝max{Lk,Fij1}。本調(diào)度過程中要考慮：對于每臺加工設(shè)備，確定要用該設(shè)備的各道工件工序前后順序，對于多道工序競爭同一臺設(shè)備的情況，為使各工件的加工進(jìn)度均衡，且加工流程總時(shí)間較短，應(yīng)優(yōu)先安排未加工工序的工時(shí)之和最長的工件先進(jìn)行加工。 基于單件車間調(diào)度問題可以做如下描