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| 当前位置：管理信息化 -> MES |
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| | 基于多agent的分布式制造执行系统 | | 发表时间：2005-7-29 乔东平 来源：e-works | | 关键字：agent 分布式 制造执行系统 mes | | | 生产管理及运行的敏捷化是实施敏捷制造战略的重要环节,制造执行系统(MES)是实现生产敏捷化的基本途径。在全球化制造形势下，传统的MES不能很好的发挥作用，采用多agent构建支持敏捷制造的分布式制造执行系统框架,并给出了框架的详细描述。 |
| | 敏捷制造是使制造企业适应不断变化、不可预测的经营环境的先进制造模式,被称为“21世纪制造企业战略”。敏捷制造将柔性的先进制造技术，熟练掌握生产技能、有知识的劳动力，以及促进企业内部和企业之间的灵活管理三者集成在一起，利用信息技术对千变万化的市场机遇作出快速响应，最大限度地满足顾客的需求[1]。生产过程作为制造企业业务过程的重要环节，其管理及相应信息系统的敏捷性在很大程度上影响着整个企业的敏捷性。MES(Manufacturing Execution System)作为生产管理的有效工具，它接收上层计划系统（如ERP/MRPII）的任务信息和下层控制系统的反馈信息，保证了计划系统和控制系统的双向通信，提供了企业制造过程的实时管理，有效的弥补了企业上层计划系统在生产管理方面的限制和不足，填补了上层计划系统和下层自动化设备之间的断层，使整个企业的生产计划管理形成闭环系统，是制造企业实施敏捷制造战略的有效技术手段。
当前MES面临着以下挑战：首先，在复杂产品的生产过程中，参与生产的各个单位在地理位置上是分布的；其次，生产中用到的数据存储在不同的地方，通过网络（internet/intranet/extranet）进行访问；另外，企业有大量的信息化孤岛的应用，新的系统要求与遗留系统较好的集成；最后企业的生产管理模式处于不断改善的过程中，是动态变化的。传统的MES是针对一个特定的、规范化的环境而设计的，缺少通用性、可重构性和广泛的集成能力，在网络化制造环境中不能很好的发挥作用，因此，建立分布式的、支持网络化制造的分布式MES是必要的。
多代理系统(Multi Agent System MAS)是从分布式人工智能发展而来的，它为解决分布式环境下的动态协同问题提供了新的思路，ＭＡＳ具有分布式并行处理、强壮性、可伸缩性、可维护性等特点[2],为了提高MES在分布式环境下的敏捷性，文章提出基于多代理技术构建支持敏捷制造的分布式制造执行系统（Distributed Manufactutring Execution System DMES ）框架。第一部分简单的介绍了分布式制造执行系统的架构、agent和多agnet系统；第二部分介绍了支持敏捷制造的基于多代理的DMES结构、agent组成和运行模式；最后给出了结论。
1、分布式制造执行系统和多代理系统介绍
1.1分布式制造执行系统
MES是从零星级车间应用发展起来的具有一定集成功能的复杂应用系统，传统MES可以简单的分为两类：一类是自成一体的专用系统，这种专用系统只能解决生产管理中某一方面的问题；一类是针对某一个行业规范化环境设计的集成系统，这类系统具有一定的集成功能，但其缺乏通用性和可重构性。传统MES通常是针对单个生产单位的应用设计的，在传统的生产模式和管理模式下，系统可以实现生产现场的实时管理，实现上层计划系统和下层控制系统之间集成。但是，要保持在全球制造形势下企业的敏捷性，如何对异地的制造过程进行实时管理和协同、集成异地的上层计划系统和下层的控制系统以及支持生产管理模式的持续改善都是传统MES面临的挑战。
与传统的MES系统不同，DMES是在制造企业经营和制造活动全球化形势下发展起来的，充分考虑企业制造执行过程和制造数据异地分布性, 采用分布式对象技术和网络技术构建的分布、异构、松散耦合的系统，系统具有模块化、结构开放等特点，从而保证系统的集成性和可重构性。DMES通常采用分层的浏览器/服务器（B/S）模式，系统结构如图1所示。整个系统分为四个组件，它们在地理位置上可以是分布的，通过网络进行连接，任何两个组件之间的访问都是透明的，与地理位置无关，最终用户可以在任何地方通过网络访问WEB服务器，获得相应的应用服务。MES数据服务器访问分布在不同地方的制造执行支持数据源（如工艺数据、产品结构数据、资源数据等），形成单一的生产数据源，提供给MES应用服务器；MES应用服务器负责与地理位置分散的上层计划系统和下层控制系统进行通信；MES WEB服务器负责将各种应用通过浏览器提供给用户。
1.2 agent与多agent系统
agent通常是指在一定环境下能够持续自主的运行的实体，agent技术起源于分布式人工智能[3]。到目前为止，不同的研究者对agent提出了不同的定义，其中FIPA(Foundation for Intelligent Physical Agent)是一个致力于agent技术标准化的组织，对aengt的定义为：agent是驻留于环境中的实体，它可以解释从环境中获得的反映环境中所发生事情的数据，并执行对环境产生影响的行为。从agent的定义可以看出，它具有以下属性[6]：
1、自主性 Agent是一独立自主的计算实体，可以在没有与环境的相互作用或来自环境的命令情况下自主执行任务。
2、响应性 Agent可以对来自环境的影响和信息做出适当的反映。
3、主动性 根据用户的需求或当前的环境状态以主动方式提供服务。
4、交互性 在有多个Agent组成的系统中，各个Agent具有标准的外部接口,采用统一的通信语言进行信息交流,则多个Agent可以通过相互协商和协作来共同完成复杂的任务
另外，agent还具有时间连续性（Temporal Continurity）、自适应性（Adaptivity）、可移动性(Mobility)等属性，根据应用的不同，agent设计时侧重于不同的属性，形成不同类型的agent，如合作agent、界面agent、移动agent、信息agent、响应agent和混合agent等。
为了弥补单个代理在解决问题时的功能不足，使用多个agent组成的松散耦合系统，称为多agent系统。在多agent系统中，为保证多个agent之间进行有效的合作，在agent设计中要考虑下面一些问题：
* 使用的网络通讯协议和agent间的通讯方式
* 使用的通信语言
* 使用的组织结构和协调技术
基于多agent进行DMES设计，可以使系统具有分散自制性、网络协作性和结构开放性的特点，满足在全球制造环境下对MES敏捷性的要求。 | | 本文系e-works专稿，未经授权严禁转载。 | | | | | 责任编辑：林卿 |
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