【正文】 一個MES Project，在其目錄下建立一個Machining WorkShop Agency Properties，最后建立一個車間調(diào)度Agent(SchedulingAgent)，如圖45.圖45 創(chuàng)建MES車間調(diào)度算法Agent接著定義SchedulingAgent的各項屬性，如圖46：圖46 定義SchedulingAgent的各項屬性接著創(chuàng)建一個JobShop Ontology, 通過Ontology Manager—ToolsObject ModelerFilesimport classes路徑導(dǎo)入用戶自己寫的類（）如圖47：最后將創(chuàng)建出來的JobShop Ontology 加入到SchedulingAgent中(圖48)圖48 JobShop Ontology 加入SchedulingAgent過程圖總結(jié)與展望本課題以華鷹公司機加工車間為應(yīng)用背景，選取YA800AⅡ型印刷機生產(chǎn)過程的歷史數(shù)據(jù)作為仿真對象，在了解多Agent技術(shù)和AgentBuilder開發(fā)平臺的基礎(chǔ)上，設(shè)計出MES系統(tǒng)的一個車間功能調(diào)度模塊，并通過對 Agent的封裝實現(xiàn)以及Agent之間的通信的了解，對功能模塊進行初步封裝。這樣就完成了利用AgentBuilder開發(fā)和封裝Agent過程。這三部分構(gòu)成了代理程序。代理定義文檔包含詳細的代理初始精神模型和行為的詳細說明。用戶接口和行為類組成了工程輔助類(Project Accessory Class)庫，用戶接口庫能夠構(gòu)建代理的用戶接口。完成代理定義后，便確定代理行為。在確定了代理和他們的角色后，開發(fā)者便定義代理間的通信協(xié)議。在利用AgentBuilder平臺開發(fā)Agent時，開發(fā)者首先需要對問題域進行分析，了理解代理和基于代理的解決方案的功能和性能需求，完成域分析后，開發(fā)者還要對代理結(jié)構(gòu)進行定義，將問題分解為能夠用一個或多個代理完成的功能。圖44 Agent的基本交互模式 Agent的封裝Agent是一個具有自適應(yīng)性和智能性的軟件實體，能代表用戶或其它程序，以主動服務(wù)的方式完成一項工作。實體Agent通過KQML描述的消息實現(xiàn)多Agent間的通信。在多Agent系統(tǒng)中輔助器也可能有多個。由于基本交互原語只完成一些基本操作，故普通Agent只需實現(xiàn)基本原語解釋即可。KQML類似于高級語言，其編碼既可直接由編程人員完成，也可由程序其自身生成，解碼則完全由程序內(nèi)部執(zhí)行。KQML分為內(nèi)容層、消息層和通信層等三個層次，其中，內(nèi)容層以KIF (knowledge Interchange Format)為語法對需要傳輸?shù)闹R進行編碼；消息層包括行為類型、資格等，其行為類型主要從言語行為(Speech Acts)理論[Nilsson1999]演化而來，該層的基本功能是確定消息傳遞時所使用的協(xié)議、動作或原語(如判斷、查詢、命令，或是一組已知的原語)；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、同步等。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)同是實現(xiàn)問題求解的關(guān)鍵，而Agent之間的合作和協(xié)調(diào)離不開Agent之間的通信，所以了解Agent間的通信有利于實現(xiàn)問題的解決。用戶界面庫和行為庫包含工程附屬類（Project Accessory Class，PAC）庫。AgentBuilder支持創(chuàng)建用戶界面庫和Agent行為庫，以及創(chuàng)建Agent定義文件。圖42所示為AgentBuilder開發(fā)Agent的過程。另外，AgentBuilder允許開發(fā)者定義新的內(nèi)部Agent通訊命令以滿足特殊的要求[24]。(8) 支持CORBA和IIOP協(xié)議。圖41所示為AgentBuilder主要組件之間的關(guān)系。同時，由AgentBuilder工具箱所創(chuàng)建的Agent也是基于Java語言的，所以它們可以在任何一個Java的虛擬機上執(zhí)行。Agent程序與Agent引擎共同組成可執(zhí)行的Agent[22]。本章分別介紹了Agent的封裝、通信以及AgentBuilder開發(fā)平臺，在此基礎(chǔ)上簡單的敘述了車間調(diào)度功能模塊的封裝過程。Agent的通信及封裝 如何將設(shè)計好的車間調(diào)度功能模塊進行封裝，形成一個基于多Agent的MES車間調(diào)度功能模塊，也是本次課題研究的內(nèi)容。 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型印刷機機頭部分部件排序結(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，研究針對工件的每道工序可在一臺設(shè)備上進行加工的情況，主要考慮不同工序競爭同一加工設(shè)備時的資源分配方法，采用時間復(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。如：工件一的工序1，車工時實為9個工時，10元/小時，90元為加工這零件工資。 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臺設(shè)備（M01，M02，M03，M04），加工工時與設(shè)備時間表如下：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 工序工時與設(shè)備關(guān)系表將數(shù)據(jù)輸入程序，運行得出如下結(jié)果：圖39 4x4數(shù)據(jù)仿真輸出 通過輸出結(jié)果運用Microsoft Office Visio 工具將其轉(zhuǎn)化為甘特圖，結(jié)果如圖310。本課題只對初排算法進行編寫仿真，調(diào)整算法不作為本課題對象。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。Setp5：更新隊列QueueTk中Pst及其后所有工序的開工時間、完工時間、設(shè)備空閑時間和Lk，若Lk＜max(Lk)，恢復(fù)前面所有暫時置工序等待時間在置零前的值，轉(zhuǎn)Step1；若Lk= max(Lk)，算法結(jié)束。若此是該隊列的隊尾，且該設(shè)備上一加工任務(wù)結(jié)束時間大于工序Pbc1的結(jié)束時間，則將Pbc的開工時間提前至該設(shè)備上一加工任務(wù)的結(jié)束時間，更新工序的開始時間Sbc、結(jié)束時間Fbc和設(shè)備空閑時間Wbc，轉(zhuǎn)Setp1，否則此道工序不可提前，暫設(shè)Wbc＝0，轉(zhuǎn)Setp1。Setp1：求加工路徑最長（即滿足max(Lk)）的設(shè)備，此設(shè)備存在且不一定唯一；Setp2：對其中任一設(shè)備k，判斷其任務(wù)隊列queueTk，若所有工序開始前Wij均為零，則排序結(jié)果不可調(diào)節(jié)，算法結(jié)束。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。 Fij＝Sij＋Tij。初步排序：步驟1：選取Move(i)中滿足max(1Rij)的工序Pij，并將工序Pij+1賦予Move(i)；步驟2：選擇數(shù)組queueM[i][j]中滿足min(Lk)的設(shè)備k，若該數(shù)組中所有設(shè)備的Lk相等，則任選一臺；步驟3：將工序P173。 圖31 工件工序標(biāo)記為每個工件Pi設(shè)一個變量Move(i)指向該工件下一步要加工的工序，每調(diào)度完一道工序后將工序數(shù)組的下一個元素賦予Move(i)；為每道工序建立一個設(shè)備數(shù)組queueM[][]，用以存放工序Pij的可用設(shè)備集合；其中設(shè)備標(biāo)記直接用M0M0M0整數(shù)表示，代表不同的加工設(shè)備。算法初始化：根據(jù)Rij公式計算Rij及surplusrij；根據(jù)工藝路線，為每個工件建立一個工序數(shù)組queuePi[][]，先加工的工序排在數(shù)組前面，后加工的工序排在數(shù)組后面。為了便于比較引入剩余加工時間的概念：令sumTimeij(SumTij)為工件i在加工到工序Pij時前j道工序（包括第j道工序）的工時之和，表達式如下： (1)令sumTimei(SumTi)為工件i所有工序的工時之和，表達式如下： (2) 工序Pij的加工效率為Rij (3)用surplusrij=1－Rij代表相對剩余加工時間。本調(diào)度過程僅考慮單目標(biāo)的車間作業(yè)排序問題，調(diào)度目標(biāo)是確定工序Pij的加工設(shè)備Mij，通過求得工序Pij的開始時間Sij和結(jié)束時間Fij，確定加工過程總流程時間最短，即最后完工工件的結(jié)束時間最小。processij(Pij)表示工件i的第j道工序；allProcessNumberi(Qi)表示工件i的總工序數(shù)；machineij(Mij)表示工序Pij占用的加工設(shè)備；timeij(Tij)表示工序Pij的加工時間；startTimeij(Sij)表示工序Pij的開始時間；finishTimeij(Fij)表示工序Pij的完工時間；freeTimeij(Wij)表示在工序Pij開始加工之前所選定加工設(shè)備的空閑時間；finalFinishTimei(Fi)表示工件i最后一道工序的完工時間。 本課題研究算法參考許文硯[20]所提出基于單件小批量的車間調(diào)度算法。該調(diào)度問題應(yīng)當(dāng)滿足以下幾點約束：(1) 工件必須按其工藝路線加工，后道工序只有前道工序完成后方可開始；(2) 每道工序一旦在一臺設(shè)備上開始加工，便不能中斷；(3) 一臺設(shè)備不能同時加工不同工件(4) 同一工件不能同時在兩臺設(shè)備上加工(5) 每道工序加工時只指定一臺設(shè)備以上為理論研究所歸納的約束，能夠解決一些單件小批量車間的加工排序。1：根據(jù)各工件其工序所要占用的不同加工設(shè)備，建立各個設(shè)備的可排加工順序作業(yè)集合；2：為每臺可利用的設(shè)備分配加工作業(yè)，當(dāng)有多個工件同時要在同一臺設(shè)備上加工時，根據(jù)優(yōu)化目標(biāo)選擇合適的優(yōu)先規(guī)則或組合規(guī)則，計算作業(yè)工序的優(yōu)先級，將優(yōu)先級最高的作業(yè)分配給該設(shè)備加工；3：當(dāng)全部可利用設(shè)備都安排各自加工任務(wù)后，進入第1步循環(huán)，直至所有加工任務(wù)都計劃完畢。(3) 以工件、設(shè)備狀態(tài)為目標(biāo)：包括先進先出、工件優(yōu)先權(quán)、設(shè)備利用率最高等。羅耀揮[19]根據(jù)生產(chǎn)調(diào)度的優(yōu)化目標(biāo)將法則做如下歸納：(1) 以加工時間為目標(biāo)：包括處理時間最短、剩余工序加工時間最短、剩余工序加工時間最長等。多年來人們對優(yōu)先法則進行了大量的研究，總結(jié)出許多條優(yōu)先規(guī)則，但目前還沒有哪一種規(guī)則能在動態(tài)的環(huán)境中滿足多種目標(biāo)同時最好。 優(yōu)先規(guī)則是以某方式測評待加工的作業(yè)使加工設(shè)備在空閑時，能夠選擇下一個要執(zhí)行的作業(yè)，這種加工調(diào)度規(guī)則適用于n個工件在m臺設(shè)備上加工的調(diào)度問題，利用此法則能夠有效排序加工流程。最優(yōu)解問題有三個基本要素：變量、約束和目標(biāo)函數(shù)。Job Shop調(diào)度適合單件小批量生產(chǎn)模式，其在滿足工件工藝路線要求的前提下，確定每臺設(shè)備上不同加工任務(wù)的先后加工順序，使得所有工件能在一個合理的時間內(nèi)加工完畢，并達到一定的性能指標(biāo)。 在單件車間調(diào)度過程中，不同工件有各自工藝路線。 車間調(diào)度根據(jù)設(shè)備種類和數(shù)量的不同，可分為單臺設(shè)備的調(diào)度和多臺設(shè)備的調(diào)度。車間調(diào)度對生產(chǎn)管理具有重要意義，能夠起到對生產(chǎn)計劃補充和完善的作用。 車間調(diào)度概述 調(diào)度，就是指為了實現(xiàn)某一目標(biāo)而對公共資源實行時間分配的一種行為。在此情況下，制造業(yè)所面臨的市場是一個由消費者占主導(dǎo)地位、變化迅速且無法預(yù)測的市場。單件小批量產(chǎn)品通常是根據(jù)用戶特殊需求專門設(shè)計和生產(chǎn)的產(chǎn)品，適用范圍小，需求量也小，通常應(yīng)用于研制樣機、試驗件，某些大型產(chǎn)品的生產(chǎn)[16]。本章將從調(diào)度功能模塊的含義入手，分別介紹單件小批量生產(chǎn)模式、車間調(diào)度，著重對車間調(diào)度算法的描述，通過畫出的算法流程圖編寫相關(guān)程序，最后將實際數(shù)據(jù)應(yīng)用與程序，得出相應(yīng)結(jié)果并對其進行分析。多Agent系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)如圖22所示。 根據(jù)中小規(guī)模包裝設(shè)備制造企業(yè)實際情況，基于多Agent的MES大致由七類Agent組成，分別為用戶接口Agent、調(diào)度A