基于軟件Agent的虛擬工藝設計系統的研究

1 引言

　　敏捷制造是面向21世紀的企業(yè)發(fā)展戰略和模式，虛擬企業(yè)(或企業(yè)動(dòng)態(tài)聯(lián)盟)是實(shí)現敏捷制造的主要途徑。虛擬企業(yè)克服了傳統企業(yè)的封閉性、局限性和設計、制造能力的不完備性，強調充分利用社會(huì )上已有的設計、制造資源，通過(guò)組織動(dòng)態(tài)聯(lián)盟，減少資源的重復投入，縮短生產(chǎn)準備周期，提高產(chǎn)品從設計、制造到銷(xiāo)售全過(guò)程的整體柔性和敏捷性，增強企業(yè)(群體)的競爭能力。

　　如上所述，在虛擬企業(yè)中，由于組織的分散化和國際化，產(chǎn)品的工藝設計將由核心企業(yè)和合作企業(yè)分別完成，跨地域的聯(lián)合工藝設計將成為虛擬企業(yè)工藝設計的主要方式。

　　2 基于多Agent的虛擬工藝設計系統一VPPS

　　2.1 虛擬工藝設計的三層體系結構

　　傳統的工藝設計系統采用的是二級體系——車(chē)間級、企業(yè)級，企業(yè)級進(jìn)行總體工藝設計，主要包括：產(chǎn)品結構工藝性審查，產(chǎn)品工藝零件組劃分，產(chǎn)品工藝流程(亦稱(chēng)分工計劃)制定;車(chē)間級進(jìn)行專(zhuān)項工藝設計，包括毛壞制造工藝設計，零件加工工藝設計，各種熱處理、表面處理等工藝設計，焊接、裝配等工藝設計，監測、試驗等其他工藝設計等。

　　在虛擬企業(yè)中，異地聯(lián)合設計將成為工藝設計的主要方式，傳統的工藝設計系統已無(wú)法適應新形勢下的要求，為此，在傳統的一級體系基礎上，增加一個(gè)企業(yè)合作級，構建了虛擬工藝設計系統的二級體系結構—車(chē)間級、企業(yè)級和企業(yè)合作級。具體地說(shuō)，當某一新產(chǎn)品的工藝設計任務(wù)下達給某一企業(yè)后，企業(yè)首先根據自身的加工能力、工藝設計要求、原材料供應狀況等做出判斷是否承接，當自身能力不足或部分滿(mǎn)足時(shí)，可將工藝設計任務(wù)的個(gè)部或部分轉讓給其他協(xié)科企業(yè)(企業(yè)合作級)，以保證工藝設計任務(wù)順利、高效的完成。

　　2.2 Agent和多Agent聯(lián)邦

　　作為一種能代表用戶(hù)去執行計算和信息處理任務(wù)的智能化軟件實(shí)體，Agent一般都具有社交和領(lǐng)域知識，能依據心理狀態(tài)(信念、期望和意向)自主工作，并具有語(yǔ)義互操科和合作的協(xié)調能力。

　　定義1： Agent可表示為一個(gè)五元組，Agent=(Activity-Mod-el，Self-Model，Behavior-Controller，Info-Blackboard，Commnnication-Interface)，其中：

　　Activity-Model——描述一組由該Agent調度和監控的活動(dòng)，活動(dòng)(參見(jiàn)定義2)可以是基本的(不可分解)或復合的，復合活動(dòng)往往需要由多Agent系統(Multi-agent System，MAS)中的多個(gè)Agent協(xié)作執行。

　　Self-Model——描述該Agent擁有的執行基本活動(dòng)的技能和執行復合活動(dòng)的意向。

　　Behavior-Controller負責控制Agent的行為，分兩個(gè)層次：協(xié)作層和領(lǐng)域層，協(xié)作層實(shí)行對復合活動(dòng)的聯(lián)合，領(lǐng)域層則啟動(dòng)執行面向基本活動(dòng)的技能。

　　Info-Blackboard—記載該Agent接受的外部信息和自身運行時(shí)產(chǎn)生的中間結果或信息。

　　Communication-Interface—支持與其它Agent(或人)間的通信。

　　多Agent系統是由多個(gè)Agent組成的集合，其中每個(gè)Agent都能作用于自身和環(huán)境，并與其他Agent進(jìn)行通訊。在MAS中，Agent之間的合們起著(zhù)極重要的們用，通過(guò)合作，MAS提高了整個(gè)系統求解問(wèn)題的水平。

　　定義2：作為一類(lèi)特殊的Agent系統(Multi-agent Sys-tem，MAS)，Agent聯(lián)邦(Agent-Federation)可以定義為一個(gè)兩元組(Manager-Agent，Member-Agent-Set)，其中：

　　Manager-Agent代表該聯(lián)邦的管理Agent，負責過(guò)程的調度、規劃和分配，是本Agent聯(lián)邦的核心;

　　Member-Agent-Set代表該聯(lián)邦內除管理Agent外其它成員Agent組成的集合，以BNF范式描述為：

　　::={}

　　成員Agent在Manager-Agent中注冊并接受Manager-Agent分配的子過(guò)程并加以執行。

　　類(lèi)似于MAS，在A(yíng)gent聯(lián)邦中，Agent之間的合作起著(zhù)極重要的作用，通過(guò)合作，Agent聯(lián)邦提高了求解問(wèn)題的水平，表現出比單個(gè)Agent更優(yōu)越的性能。

　　定義3：Agent之間的合作(Agent-Collaboration)分縱向合們(Vertical-Collaboration)和橫向合作(Horizontal-Collabora-tion)兩種，以BNF范式描述為：

　　其中，Composite-Process代表需要通過(guò)多個(gè)Agent合作才能完成的復合過(guò)程;Manager代表發(fā)起該復合過(guò)程的Agent，通常為Agent聯(lián)邦中的Manager-Agent：Other-Manager-Set代表參與橫向合作的其它Agent聯(lián)邦中的Manager-Agent所組成的集合。

　　通常情況下，Agent之間的縱向合作發(fā)生在A(yíng)gent聯(lián)邦內部，為簡(jiǎn)化起見(jiàn)，這種縱向合作以Manager-Agent對Member-Agent的調度方式進(jìn)行，也就是說(shuō)，Member-Agent只是負責接受Manager-Agent分配的Sub-Process并加以執行;而Agent之間的橫向合作發(fā)生在A(yíng)gent聯(lián)邦之間，由各聯(lián)邦的Manager-Agent和互協(xié)商確定是否參與合作。