车间管理控制系统分布式控制方式构造研究

1 敏捷化生产的要求与多Agent理论与方法敏捷制造将是21世纪主导性的生产模式，它对制造系统有3个方面的要求：Reusable，Reconfig-urable，Scalable。实现了这3个方面要求的制造系统可称之为敏捷化的制造系统，其实现关键则在于其生产过程能否实现动态快速重组。在制造自动化系统中，车间层具有重要的作用，企业的产品最终将在这里物化出来：车间控制系统负责在制造车间环境中协调物流和信息流，它是上层生产计划、生产管理模块与底层的接口。因而车间的敏捷化对整个企业的敏捷化起着重要的承上启下的作用。 Agent及Multi-Agent系统（MAS：Multi-A-gentSystem）理论与方法的研究已成为分布式人工智能（DAI）研究的一个热点。它们是解决分布、异构复杂系统的有力工具。且因其具有适应环境的动态自组织功能，MAS在许多领域受到重视。 把车间管理控制系统分解为多个相互作用、交互的代理机，将其视为一个MAS系统，既易于系统设计，也易于系统重组，且可充分利用MAS系统的种种优点。因而可以借助MAS理论与方法，实现车间管理控制系统的敏捷化。 2 引入多Agent理论与方法的必要性和可行性传统CIMS中车间管理控制系统因存在结构刚性，修改、扩充困难以及递阶式控制系统部分出现故障易导致全局失效等弱点，而不能够适应连续不断的市场环境的变化（如定单的变化、供应商的变化、产品设计的变化、急件、特定的市场机遇的出现等）以及车间内部的各种变化（如设备发生故障、缺料等偶发事件）[4]，而这恰恰是敏捷化的基本要求。故需将其改造成具有一定柔性的开放系统，将其集中递阶式控制结构改造为分布式协调控制结构。 MAS系统具有如下特点：

分布性。各Agent的分布可以不受地域限制，在逻辑上都只是网络上的一个节点，其调度及控制是通过采用分布式人工智能（DAI）技术来实现的。自主性。每个Agent都具有自己的局部智能，可以自主地解决自己局部子系统的问题，可以动态地响应外界环境的变化，并且可以实现同其它的Agent之间的协调。在多Agent系统中不采用递阶式集中控制方式，各Agent之间是一种平等的关系，系统的运行是基于合同、协议、标准等的并行操作。互操作性。Agent之间可以互相通信，获得自己所需的信息或者别的Agent的服务，以解决自己局部无法解决的问题。开放性。多Agent是一个非常开放的系统，其结构只具有相对稳定性。它因任务而产生，也因任务的结束而解散，即使在任务的执行过程中，也可根据情况的变化而增加或删除某些Agent。

由此可看出，可以借助MAS理论与方法，实现这些改造。从系统设计、开发的角度看，MAS方法的应用则可降低设计的复杂性，减小开发的工作量与难度。 我们可以将车间内的计划、管理、加工等模块看成一个个具有一定权限的，以一定协议互相协调访问的互相独立的平等实体，每个实体有类似的结构模式，它们在自己的局部数据的驱动下完成各自不同的工作，即将它们视为各个Agent，然后为它们建立一个集成管理平台，为Agent的管理及它们之间的通信、互操作提供支撑，由此而建立起一个MAS系统。在此系统中，各个Agent独立完成各自的工作，并通过它们之间的相互通信与协调达成系统整体的目标。对于复杂的实体，则用类似思想对其进行进一步的分解。 由于各Agent都是基于自己的利益自主地工作的，各Agent都是局部最优的，这往往同系统的整体最优发生冲突，因此MAS系统内需建立各Agent间的协调机制，这也是MAS系统建立的关键之一。 3 敏捷化车间管理控制系统的功能与结构敏捷化对车间的具体要求可归结为如下三个方面：

能够面向任务组织生产，即能够根据任务的不同，动态组织生产过程。