关键词:网络
引言
现代制造业要求具备快速响应研制、快速试制的能力,以缩短产品的研制周期,降低成本。网络化制造作为可提供快速响应研制能力的一种制造模式,受到各国高度 重视,它以数字化、柔性化、敏捷化为基本特征,表现为结构上的分布性、组织上的快速动态可重构性、执行上的并行性以及时间上的快速响应。作为支持制造网络 中的底层制造设备的系统/单元控制技术,支持网络化制造的控制系统研究是网络化制造的核心技术之一。 支持网络化制造的控制系统,应满足以下条件:1)在网络化制造的底层,实现对制造过程各种设备(包括加工设备、测试设备等)的控制、维护,并可以根据生产 任务需要,快速实现柔性生产线的组线和任务调度;2)在网络化制造的上层,直接支持单个设备或生产线联网,构成网络化制造系统中的子系统,并可方便接入 Intranet和Internet,支持多领域专家联合、异地对系统安装、调试、改进,并实现制造过程和制造设备的异地控制和监测。
支持网络化制造的控制系统需处理来自生产计划系统和生产加工现场的信息,协调控制制造系统中的物流和信息流。在功能方面,支持网络化制造的控制系统可以与 生产管理信息系统、产品设计系统等子系统结合,构成网络化制造系统。支持网络化制造的控制系统具有系统的安装维护、重构、数据和信息的获取、异地仿真、调 试诊断等功能,以完成快速构建柔性生产线以投入试制和生产所必经的系统安装配置、调试改进、仿真监控等任务。在结构方面,支持网络化制造的控制系统主要解 决网络制造系统的异构性问题,支持各种设备的独立入网。支持网络化制造的控制系统提出网络化制造系统的接口规范,使处于不同平台不同操作系统下具有不同通 讯方式的节点,只要其具有符合该规范的通讯接口就可以透明的接入系统。
研究了支持网络化制造的控制系统在结构和功能上的特点,本文针对支持网络化制造的控制系统的实现方法展开研究,通过建立一个具有上述结构和功能特点的实验 系统,验证使用多智能体代理结构对支持网络化制造的控制系统进行建模简化,以CORBA规范作为对象接口规范,以VC++和ORBIX作为开发工具,实现 支持网络化制造的控制系统的实现方法的可行性和实现过程。
1 基于多智能体系统的网络化控制系统模型
1.1多智能体系统概述
90年代以来 ,对多智能体系统的研究已经成为分布式人工智能领域的研究热点。智能体(Agent)是一种具有自主性、交互性、反应性、主动性的高度自治的实体。自主 性,可以控制它自身的行为,能够用各自的软件和实现方法保证运行,具有局部的知识库或推理决策功能,可控制内部的状态和动作;交互性,拥有其他智能体的信 息和知识,能通过某种方式与其它智能体交互通讯、协调与合作;反应性,能够感知和理解周围的环境,并对环境的变化作出响应,具有传感功能;主动性,采取主 动行动,表现出有目标的行为,并通过行为改变周围环境或影响其他智能体[5]。
1.2 支持网络化制造的控制系统的多智能体建模
根据支持网络化制造的控制系统的功能要求,按照合适的粒度将支持网络化制造的控制系统中的现场设备、功能模块等进行合理的归类和分化,抽象成一系列功能实体,用多智能体系统来对控制系统进行建模,以智能体来实现各功能实体。智能体的典型结构示意图如图1所示:
智能体协作管理和通讯管理模块执行各智能体之间的协作关系和信息交互的指令;网络接口,封装本地的通 讯接口和协议等,对外提供符合规范要求的通讯接口,与分布式环境进行交互;任务规划模块执行智能体内部的决策推理和算法,表述内部的智能和知识;本地接口 用于控制和调用被封装的功能实体的原有

功能。各智能体之间的协作关系抽象为两种基本协作模型:“对等”协作模型和“主 -从”协作模型。“对等”模型中,各智能体之间具有等同的感知和协调能力,协作管理相对复杂。 “主 -从”模型中,主控智能体处主导地位和作用,感知和协同主要限于“主 -从”之间,协同关系简单[2]。支持网络化制造的控制系统就是各智能体依照对等模式或主从模式,根据系统的分布式特点,将各智能体所能和所需要提供的协 作和服务,在协作管理模块中分别加以实现,从而使系统的结构得以简化。
多智能体系统中的每个智能体可以独立完成各自的工作,并且通过它们之间的相互通信与协调达成系统整体的目标。利用这种技术建立的系统具有分布、开放、智能 等一系列特性,在局部自治的基础上能够实现全局优化。支持网络化制造的控制系统由于分布式的数据和知识、开放式和分布式控制的要求,不能用传统的集中控制 模型或“自顶向下”的分层递阶模型来表述。它的全局目标和过程控制,与多智能体系统相互作用的过程自然吻合。采用多智能体协作来解决,多智能体按照特定的 协作关系并行完成自己的局部来实现一共同目标任务。整个系统不是各个智能体的简单叠加,而是同步运行的多个智能体求解个体所不能解决的问题的松散耦合网 络。