【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 k相等，則任選一臺(tái)；步驟3：將工序Pij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(kāi)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}。 Fij＝Sij＋Tij。 Wij＝Sij－Lk。步驟5：遍歷數(shù)組Move(i)，若Move(i)≠NULL，轉(zhuǎn)步驟1，若所有的Move(i)=NULL，則初排結(jié)束。 調(diào)節(jié)排序： 在初排后，每臺(tái)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。Setp1：求加工路徑最長(zhǎng)（即滿足max(Lk)）的設(shè)備，此設(shè)備存在且不一定唯一；Setp2：對(duì)其中任一設(shè)備k，判斷其任務(wù)隊(duì)列queueTk，若所有工序開(kāi)始前Wij均為零，則排序結(jié)果不可調(diào)節(jié)，算法結(jié)束。Setp3：求第一個(gè)Wij不為零的工序，記為Pbc，若此結(jié)點(diǎn)不是隊(duì)列的隊(duì)尾，則進(jìn)入Setp4。若此是該隊(duì)列的隊(duì)尾，且該設(shè)備上一加工任務(wù)結(jié)束時(shí)間大于工序Pbc1的結(jié)束時(shí)間，則將Pbc的開(kāi)工時(shí)間提前至該設(shè)備上一加工任務(wù)的結(jié)束時(shí)間，更新工序的開(kāi)始時(shí)間Sbc、結(jié)束時(shí)間Fbc和設(shè)備空閑時(shí)間Wbc，轉(zhuǎn)Setp1，否則此道工序不可提前，暫設(shè)Wbc＝0，轉(zhuǎn)Setp1。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。Setp5：更新隊(duì)列QueueTk中Pst及其后所有工序的開(kāi)工時(shí)間、完工時(shí)間、設(shè)備空閑時(shí)間和Lk，若Lk＜max(Lk)，恢復(fù)前面所有暫時(shí)置工序等待時(shí)間在置零前的值，轉(zhuǎn)Step1；若Lk= max(Lk)，算法結(jié)束。車間調(diào)度算法初步排序流程圖如32，調(diào)整排序算法流程圖如33：圖32 初步排序算法流程圖圖33 車間調(diào)度調(diào)整排序算法流程圖 編程采用java語(yǔ)言，如圖34。 圖34 JDK版本及環(huán)境調(diào)度排序功能代碼在UltraEdit32(圖35)工具中編寫。 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。圖36 在windows xp cmd環(huán)境下編譯執(zhí)行，算法結(jié)果輸出形式如圖37。圖37 算法輸出形式圖 由于本次所采用華鷹軟包裝設(shè)備總廠的仿真數(shù)據(jù)中每道工序只有單一設(shè)備可選，所以編寫程序時(shí)假設(shè)每道工序只一臺(tái)加工設(shè)備，結(jié)合上述算法和實(shí)際數(shù)據(jù)，對(duì)其進(jìn)行了編寫簡(jiǎn)化，即根據(jù)輸入數(shù)據(jù)算出所有Rij，將每臺(tái)設(shè)備所要加工的不同設(shè)備工序作為輸入(工序未排序)，通過(guò)工序的Rij進(jìn)行初步排序。本課題只對(duì)初排算法進(jìn)行編寫仿真，調(diào)整算法不作為本課題對(duì)象。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。 4x4的數(shù)據(jù)仿真 工件數(shù)為4，各工件工序數(shù)都為4，4臺(tái)設(shè)備（M01，M02，M03，M04），加工工時(shí)與設(shè)備時(shí)間表如下：工序1工序2工序3工序4工件1M01M02M04M014435工件2M02M03M01M033456工件3M03M02M04M026244工件4M04M01M03M044266表38 工序工時(shí)與設(shè)備關(guān)系表將數(shù)據(jù)輸入程序，運(yùn)行得出如下結(jié)果：圖39 4x4數(shù)據(jù)仿真輸出 通過(guò)輸出結(jié)果運(yùn)用Microsoft Office Visio 工具將其轉(zhuǎn)化為甘特圖，結(jié)果如圖310。圖310 4x4排序結(jié)果甘特圖 實(shí)例仿真 表311為華鷹軟包裝設(shè)備總廠有限公司YA800AⅡ型印刷機(jī)機(jī)頭的部分部件工序、工時(shí)、設(shè)備情況：序號(hào)零件圖號(hào)零件名稱數(shù)量工序1工序2工序3工序41YA800AⅡ心軸20車鉗磨銑901024402YA800AⅡ主軸1車磨——166——3YA800AⅡ肖座1刨車鉗——4臂2刨車鉗—271—5軸襯4車鉗——86——6緊定套座2車銑鉗—474—7YA800AⅡ氣缸尾座2車鉗——73——8YA800AⅡ底板8刨鉗磨—20128—注：上表的工時(shí)沿用公司的表示方法，即為方便統(tǒng)計(jì)工資。如：工件一的工序1，車工時(shí)實(shí)為9個(gè)工時(shí)，10元/小時(shí)，90元為加工這零件工資。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(hào)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。 輸入數(shù)據(jù)表寫調(diào)度程序，執(zhí)行程序返回圖313 結(jié)果：圖313華鷹數(shù)據(jù)仿真輸出結(jié)果轉(zhuǎn)化成如圖313的甘特圖：圖313 YA800AⅡ型印刷機(jī)機(jī)頭部分部件排序結(jié)果甘特圖 仿真總結(jié) 本課題仿真基于車間單件小批量生產(chǎn)模式，研究針對(duì)工件的每道工序可在一臺(tái)設(shè)備上進(jìn)行加工的情況，主要考慮不同工序競(jìng)爭(zhēng)同一加工設(shè)備時(shí)的資源分配方法，采用時(shí)間復(fù)雜度較小的優(yōu)先分配方法和啟發(fā)式規(guī)則求得較優(yōu)解。根據(jù)理論算法分析和實(shí)例數(shù)據(jù)驗(yàn)證，可總結(jié)出此調(diào)度功能算法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，時(shí)間復(fù)雜度較小，易于實(shí)現(xiàn)，通過(guò)對(duì)實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證，得出算法可行且能夠求得較為滿意的解這一結(jié)論，該調(diào)度算法在傳統(tǒng)的Job Shop車間作業(yè)調(diào)度問(wèn)題的基礎(chǔ)上，做了一定假設(shè)，這些假設(shè)可根據(jù)實(shí)際情況加以改變，使之能夠適合企業(yè)復(fù)雜的生產(chǎn)環(huán)境，讓其能更好的適合大多數(shù)企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)，提高使用價(jià)值。Agent的通信及封裝 如何將設(shè)計(jì)好的車間調(diào)度功能模塊進(jìn)行封裝，形成一個(gè)基于多Agent的MES車間調(diào)度功能模塊，也是本次課題研究的內(nèi)容。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(shí)后結(jié)合本課題研究所采用AgentBuilder平臺(tái)，嘗試對(duì)車間調(diào)度功能模塊進(jìn)行封裝。本章分別介紹了Agent的封裝、通信以及AgentBuilder開(kāi)發(fā)平臺(tái)，在此基礎(chǔ)上簡(jiǎn)單的敘述了車間調(diào)度功能模塊的封裝過(guò)程。 AgentBuilder介紹AgentBuilder是一套用于構(gòu)建智能Agent的集成開(kāi)發(fā)工具，它由運(yùn)行系統(tǒng)（Runtime System）和工具箱（Tools Box）兩部分組成，其中工具箱包括用于管理基于Agent軟件開(kāi)發(fā)工程的全部工具，例如分析Agent操作領(lǐng)域的工具，設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)通信Agent的網(wǎng)絡(luò)工具，定義Agent行為的工具，調(diào)試和測(cè)試工具等等；運(yùn)行系統(tǒng)則包括Agent引擎及它提供執(zhí)行Agent軟件的環(huán)境。Agent程序與Agent引擎共同組成可執(zhí)行的Agent[22]。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(guò)Java語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)的，因此在任何支持Java并且擁有一個(gè)Java開(kāi)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(kāi)發(fā)。同時(shí)，由AgentBuilder工具箱所創(chuàng)建的Agent也是基于Java語(yǔ)言的，所以它們可以在任何一個(gè)Java的虛擬機(jī)上執(zhí)行。通過(guò)Java語(yǔ)言創(chuàng)建出來(lái)的智能Agent，可以在各種各樣的計(jì)算機(jī)平臺(tái)執(zhí)行[23]。圖41所示為AgentBuilder主要組件之間的關(guān)系。圖41 AgentBuilder主要組件之間的關(guān)系圖本課題采用AgentBuilder作為開(kāi)發(fā)平臺(tái)，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(lái)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(shí)；(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(yǔ)言，通過(guò)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(wèn)題域的分析、Agent群的定義、Agent間相互作用的定義、Agent測(cè)試和調(diào)試等工具；(6) 基于Java語(yǔ)言，對(duì)于創(chuàng)建跨平臺(tái)的Agent應(yīng)用提供了工具包；(7) 支持多種編程語(yǔ)言，如Java、C++、C語(yǔ)言等。(8) 支持CORBA和IIOP協(xié)議。AgentBuilder所創(chuàng)建的Agent使用KQML語(yǔ)言通信機(jī)制，故其支持KQML所確定的行為。另外，AgentBuilder允許開(kāi)發(fā)者定義新的內(nèi)部Agent通訊命令以滿足特殊的要求[24]。開(kāi)發(fā)智能Agent與其他開(kāi)發(fā)活動(dòng)相類似，開(kāi)發(fā)人員同樣要進(jìn)行系統(tǒng)分析、設(shè)計(jì)、執(zhí)行、測(cè)試/調(diào)試、整合和維護(hù)等步驟。圖42所示為AgentBuilder開(kāi)發(fā)Agent的過(guò)程。圖42 用AgentBuilder開(kāi)發(fā)Agent的過(guò)程Agent的開(kāi)發(fā)過(guò)程實(shí)際上就是定義Agent行為的過(guò)程。AgentBuilder支持創(chuàng)建用戶界面庫(kù)和Agent行為庫(kù)，以及創(chuàng)建Agent定義文件。用戶界面庫(kù)可用于構(gòu)建Agent的用戶界面，Agent行為庫(kù)中可確定Agent的行為。用戶界面庫(kù)和行為庫(kù)包含工程附屬類（Project Accessory Class，PAC）庫(kù)。定義好Agent的行為后，要把Agent程序載入運(yùn)行Agent引擎（Reticular’s Runtime Agent Engine）中，它是一種高績(jī)效的執(zhí)行機(jī)制，可以解釋Agent程序，執(zhí)行用戶界面庫(kù)和Agent行為庫(kù)中的行為。圖43為AgentBuilder的環(huán)境界面圖43 AgentBuilder的環(huán)境界面 Agent間的通信 在MAS中，Agent之間的協(xié)同是實(shí)現(xiàn)問(wèn)題求解的關(guān)鍵，而Agent之間的合作和協(xié)調(diào)離不開(kāi)Agent之間的通信，所以了解Agent間的通信有利于實(shí)現(xiàn)問(wèn)題的解決。KQML是目前被廣泛采用的Agent通信語(yǔ)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(yǔ)。KQML分為內(nèi)容層、消息層和通信層等三個(gè)層次，其中，內(nèi)容層以KIF (knowledge Interchange Format)為語(yǔ)法對(duì)需要傳輸?shù)闹R(shí)進(jìn)行編碼；消息層包括行為類型、資格等，其行為類型主要從言語(yǔ)行為(Speech Acts)理論[Nilsson1999]演化而來(lái)，該層的基本功能是確定消息傳遞時(shí)所使用的協(xié)議、動(dòng)作或原語(yǔ)(如判斷、查詢、命令，或是一組已知的原語(yǔ))；通信層包含底層的通信參數(shù)，例如消息的發(fā)送者、接收者、唯一標(biāo)識(shí)、同步等。KQML的基本格式如圖43所示：圖43 KQML的基本格式一般地，被發(fā)送的語(yǔ)言段稱為消息，消息的形成就如同一個(gè)編碼過(guò)程，消息的解釋執(zhí)行則似一個(gè)解碼過(guò)程。KQML類似于高級(jí)語(yǔ)言，其編碼既可直接由編程人員完成，也可由