基于软件Agent的虚拟工艺设计系统的研究

1 引言

　　敏捷制造是面向21世纪的企业发展战略和模式，虚拟企业(或企业动态联盟)是实现敏捷制造的主要途径。虚拟企业克服了传统企业的封闭性、局限性和设计、制造能力的不完备性，强调充分利用社会上已有的设计、制造资源，通过组织动态联盟，减少资源的重复投入，缩短生产准备周期，提高产品从设计、制造到销售全过程的整体柔性和敏捷性，增强企业(群体)的竞争能力。

　　如上所述，在虚拟企业中，由于组织的分散化和国际化，产品的工艺设计将由核心企业和合作企业分别完成，跨地域的联合工艺设计将成为虚拟企业工艺设计的主要方式。

　　2 基于多Agent的虚拟工艺设计系统一VPPS

　　2.1 虚拟工艺设计的三层体系结构

　　传统的工艺设计系统采用的是二级体系——车间级、企业级，企业级进行总体工艺设计，主要包括：产品结构工艺性审查，产品工艺零件组划分，产品工艺流程(亦称分工计划)制定;车间级进行专项工艺设计，包括毛坏制造工艺设计，零件加工工艺设计，各种热处理、表面处理等工艺设计，焊接、装配等工艺设计，监测、试验等其他工艺设计等。

　　在虚拟企业中，异地联合设计将成为工艺设计的主要方式，传统的工艺设计系统已无法适应新形势下的要求，为此，在传统的一级体系基础上，增加一个企业合作级，构建了虚拟工艺设计系统的二级体系结构—车间级、企业级和企业合作级。具体地说，当某一新产品的工艺设计任务下达给某一企业后，企业首先根据自身的加工能力、工艺设计要求、原材料供应状况等做出判断是否承接，当自身能力不足或部分满足时，可将工艺设计任务的个部或部分转让给其他协科企业(企业合作级)，以保证工艺设计任务顺利、高效的完成。

　　2.2 Agent和多Agent联邦

　　作为一种能代表用户去执行计算和信息处理任务的智能化软件实体，Agent一般都具有社交和领域知识，能依据心理状态(信念、期望和意向)自主工作，并具有语义互操科和合作的协调能力。

　　定义1： Agent可表示为一个五元组，Agent=(Activity-Mod-el，Self-Model，Behavior-Controller，Info-Blackboard，Commnnication-Interface)，其中：

　　Activity-Model——描述一组由该Agent调度和监控的活动，活动(参见定义2)可以是基本的(不可分解)或复合的，复合活动往往需要由多Agent系统(Multi-agent System，MAS)中的多个Agent协作执行。

　　Self-Model——描述该Agent拥有的执行基本活动的技能和执行复合活动的意向。

　　Behavior-Controller负责控制Agent的行为，分两个层次：协作层和领域层，协作层实行对复合活动的联合，领域层则启动执行面向基本活动的技能。

　　Info-Blackboard—记载该Agent接受的外部信息和自身运行时产生的中间结果或信息。

　　Communication-Interface—支持与其它Agent(或人)间的通信。

　　多Agent系统是由多个Agent组成的集合，其中每个Agent都能作用于自身和环境，并与其他Agent进行通讯。在MAS中，Agent之间的合们起着极重要的们用，通过合作，MAS提高了整个系统求解问题的水平。

　　定义2：作为一类特殊的Agent系统(Multi-agent Sys-tem，MAS)，Agent联邦(Agent-Federation)可以定义为一个两元组(Manager-Agent，Member-Agent-Set)，其中：

　　Manager-Agent代表该联邦的管理Agent，负责过程的调度、规划和分配，是本Agent联邦的核心;

　　Member-Agent-Set代表该联邦内除管理Agent外其它成员Agent组成的集合，以BNF范式描述为：

　　::={}

　　成员Agent在Manager-Agent中注册并接受Manager-Agent分配的子过程并加以执行。

　　类似于MAS，在Agent联邦中，Agent之间的合作起着极重要的作用，通过合作，Agent联邦提高了求解问题的水平，表现出比单个Agent更优越的性能。

　　定义3：Agent之间的合作(Agent-Collaboration)分纵向合们(Vertical-Collaboration)和横向合作(Horizontal-Collabora-tion)两种，以BNF范式描述为：

　　其中，Composite-Process代表需要通过多个Agent合作才能完成的复合过程;Manager代表发起该复合过程的Agent，通常为Agent联邦中的Manager-Agent：Other-Manager-Set代表参与横向合作的其它Agent联邦中的Manager-Agent所组成的集合。

　　通常情况下，Agent之间的纵向合作发生在Agent联邦内部，为简化起见，这种纵向合作以Manager-Agent对Member-Agent的调度方式进行，也就是说，Member-Agent只是负责接受Manager-Agent分配的Sub-Process并加以执行;而Agent之间的横向合作发生在Agent联邦之间，由各联邦的Manager-Agent和互协商确定是否参与合作。