车间管理控制系统分布式控制方式构造研究

车间管理控制系统各Agent之间的协调机制包括两大部分：一是过程Agent之间及过程Agent与任务Agent间的协调：二是过程Agent内各单元Agent之间及他们同过程Agent间的协调。 在加工过程中，若有单元Agent对应的设备发生故障，过程Agent首先将其承担的任务在本过程内重新分配，若分配不下去，则将其退回任务Agent重新处理。过程Agent之间也有负载平衡问题，当某过程Agent内的各设备负荷过重时，可与某些负荷很轻的过程Agent协商，将其承担的部分任务移交给他们完成。 一个生产过程内Agent间协调的一个重要内容就是确定该加工路线中各单元Agent的开工时间，这由过程Agent与各单元Agent以及各单元Agent之间协商确定（如图3所示）。具体过程描述如下：过程Agent首先将有先后顺序的子任务中的第一道子任务的开工时间确定，并将结果通知承担该子任务的单元Agent。该单元Agent计算出可能的任务交付时间（要考虑工件传至下个单元的运输时间），并将其通知到下个单元Agent。后续子任务的任务交付时间则根据前道子任务的任务交付时间、本道子任务的加工时间及本单元Agent的加工任务计划相应确定，并通知后续单元Agent。如此类推。对无先后顺序的各加工任务由各单元Agent自行确定。 最后，由过程Agent根据任务的优先级、交货期约束，从整体优化的目标出发对各单元Agent的开工时间进行调整，如对于优先级较高的急件、可能误期的子任务或瓶颈子任务，应优先安排，而将其他任务向后推延。

图4 车间管理控制系统的软件体系结构

图5 基于多Agent的车间管理控制原型系统

4 软件原型系统的体系结构基于多Agent的车间管理控制软件原型系统采用符合公共对象请求代理结构（CORBA）规范的中间软件作为集成管理和开发平台，原型软件的体系结构如图4 所示。各Agent都是一个个的应用程序。各Agent通过CORBA总线进行通信和互操作。通信语言采用KQML，通信接口则用IDL语言定义描述。各单元Agent内部则通过WinSock接口实现其同控制和内部各自动化设备的控制工作站通信。对应于普通设备的单元Agent则通过其人机接口向操作人员下达操作指令并接收操作人员的反馈从而实现对设备的控制。 原型系统的逻辑配置图如图5所示，软件的运行环境是由PC机构成的计算机网络。网络中单元Agent所在PC机与加工设备相连或与另外一些PC机相连，这些PC机作为工作站级控制器控制相应加工设备。 5 结论本文提出了一种基于多Agent的车间管理控制系统，它能借助于MAS系统的种种优点，克服传统CIMS下车间管理控制系统的一些缺点，实现车间的敏捷化，具有自适应能力，动态重构能力，对外交流、协作能力。从本文的研究可以看出，随着分布对象技术及支撑软件的成熟，车间管理控制系统从递阶式控制结构转向分布式控制结构是可行的，也是必要的。也只有采用分布式的控制结构，车间管理控制系统才能在车间范围内更有效地支持敏捷制造或别的先进制造模式的实现。