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世紀的企業發展戰略和模式，虛擬企業(或企業動態聯盟)是實現敏捷制造的主要途徑。虛擬企業克服了傳統企業的封閉性、局限性和設計、制造能力的不完備性，強調充分利用社會上已有的設計、制造資源，通過組織動態聯盟，減少資源的重復投入，縮短生產準備周期，提高產品從設計、制造到銷售全過程的整體柔性和敏捷性，增強企業(群體)的競爭能力。

　　如上所述，在虛擬企業中，由于組織的分散化和國際化，產品的工藝設計將由核心企業和合作企業分別完成，跨地域的聯合工藝設計將成為虛擬企業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——車間級、企業級，企業級進行總體工藝設計，主要包括：產品結構工藝性審查，產品工藝零件組劃分，產品工藝流程(亦稱分工計劃)制定;車間級進行專項工藝設計，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。

　　在虛擬企業中，異地聯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，增加一個企業合作級，構建了虛擬工藝設計系統的二級體系結構—車間級、企業級和企業合作級。具體地說，當某一新產品的工藝設計任務下達給某一企業后，企業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足時，可將工藝設計任務的個部或部分轉讓給其他協科企業(企業合作級)，以保證工藝設計任務順利、高效的完成。

　　2.2 Agent和多Agent聯邦

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

　　定義1： Agent可表示為一個五元組，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，活動(參見定義2)可以是基本的(不可分解)或復合的，復合活動往往需要由多Agent系統(Multi-agent System，MAS)中的多個Agent協作執行。

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

　　Behavior-Controller負責控制Agent的行為，分兩個層次：協作層和領域層，協作層實行對復合活動的聯合，領域層則啟動執行面向基本活動的技能。

　　Info-Blackboard—記載該Agent接受的外部信息和自身運行時產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Agent組成的集合，其中每個Agent都能作用于自身和環境，并與其他Agent進行通訊。在MAS中，Agent之間的合們起著極重要的們用，通過合作，MAS提高了整個系統求解問題的水平。

　　定義2：作為一類特殊的Agent系統(Multi-agent Sys-tem，MAS)，Agent聯邦(Agent-Federation)可以定義為一個兩元組(Manager-Agent，Member-Agent-Set)，其中：

　　Manager-Agent代表該聯邦的管理Agent，負責過程的調度、規劃和分配，是本Agent聯邦的核心;

　　Member-Agent-Set代表該聯邦內除管理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分配的子過程并加以執行。

　　類似于MAS，在Agent聯邦中，Agent之間的合作起著極重要的作用，通過合作，Agent聯邦提高了求解問題的水平，表現出比單個Agent更優越的性能。

　　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代表需要通過多個Agent合作才能完成的復合過程;Manager代表發起該復合過程的Agent，通常為Agent聯邦中的Manager-Agent：Other-Manager-Set代表參與橫向合作的其它Agent聯邦中的Manager-Agent所組成的集合。

　　通常情況下，Agent之間的縱向合作發生在Agent聯邦內部，為簡化起見，這種縱向合作以Manager-Agent對Member-Agent的調度方式進行，也就是說，Member-Agent只是負責接受Manager-Agent分配的Sub-Process并加以執行;而Agent之間的橫向合作發生在Agent聯邦之間，由各聯邦的Manager-Agent和互協商確定是否參與合作。