敏捷制造资源集成系统设计与研究

敏捷制造资源集成系统设计与研究

彭 观 傅勇辉 李卓刚 彭永红 

0 引言

敏捷制造是21世纪的生产与管理战略，其目标是建立一种对用户需求作出灵敏快速反应的市场竞争力强的制造组织和活动。敏捷制造系统是一种动态的生产系统，其重要的特征之一就是能够根据市场的变化，通过信息交换网络将不同地域、不同企业的制造资源进行组合，以最快捷的方式生产市场所需要的产品。因此，实现敏捷制造的首要任务就是如何能够有效地寻找具有所需制造资源的企业，实现制造资源的集成。

全球性网络Internet的迅速发展为现代制造企业跨越地域限制，实现信息的实时传递提供了必要的条件。但对于大多数制造企业来说，制造资源信息存放格式，数据库管理系统乃至计算机的操作系统都不尽相同，同时由于信息的开放性、保密性和安全性等因素，使得在现有网络环境下，难于有效实现制造资源的搜索和集成。本文提出应用智能代理技术，开发敏捷制造资源集成系统，使系统能够在现有网络环境下，实现制造资源的搜索与集成，为敏捷制造的实现提供强有力的技术支持。

1 基于智能代理技术的制造资源集成系统

如图1所示为作者所设计的基于智能代理技术的敏捷制造资源集成系统原理图。在该系统中，所有挂接在Internet网络上的企业之间具有相互平等的关系。每一个企业的资源信息数据库均由一数据库代理作为其在Internet中的代表，对于采用与其一致通讯语言的其他智能代理所发出的数据资源查询请求，数据库代理在允许的权限范围内进行具体的数据库操作，然后再把所得到的结果返回给请求者。网络上的任何用户，都可以作为请求的发出者将需要寻找的资源内容交由搜索代理，搜索代理将用户给出的搜索条件转换成必要的数据传送格式，发送给代理路由器，通过路由器的链接功能，将待查询的信息发送给相关企业的数据库代理。搜索代理同时也将路由器返回的搜索结果进行识别，若存在有所需要的资源，则激活本地数据库代理，对获得的信息进行记录。专家系统的作用是对所收集到的资源信息进行筛选和比较，确定最优的合作伙伴。
2 智能代理的开发与实现

所谓代理(Agent)是指具有以下特征的软硬件，包括(1)代理不需要人的介入而自行运行，并可控制自身行为及内部状态；(2)通过某种通讯语言与其它代理(或管理人员)进行交互；(3)代理按其目标自主行动，并能够对外部环境的变化作出响应。

当我们称代理有“智能”时，它应具备以下能力：

(1)能够用一种明确的通信语言与其他代理相交互，互相协作完成复杂任务；

(2)能够自主地使用本地的信息和知识管理本地的资源，接受其它代理发出的请求并予以处理。

(3)代理的行为都是为了实现其目标，而不会阻碍目标的实现。

2.1 智能代理的通讯语言

高度分布、异构和动态是Internet上的典型环境，目前Internet上流行的客户/服务器模型由功能的限制，使网络上的节点不能自主地决定其行为，如不能在客户和服务器身份之间转换。我们采用知识询问和操纵语言KQML(Knowledge Query and Manipulation Language)作为智能代理之间的通信语言，使消息可以在自治和异步的代理之间传送，而与消息本身的格式无关。

2.2 智能代理的开发环境

Java是一种平台无关性的计算机语言。也就是说，用Java编写的程序无需变动，就可以在任何计算机平台上运行。因此，用Java语言来开发智能代理软件是必然的选择。在此，我们选用了JATLite(JAVA AGENT TEMPLAE LITE)作为智能代理的开发工具。JATlite是由美国斯坦福(Standford)大学开发的Java类库，它包括5个层次，抽象层、基础层、KQML层、路由器层和协议层，开发者可以根据需要，方便地选择任意一层来创建系统。在本文中我们使用的是路由器层。JATLite提供了使用高级语言和协议创建代理的模板，利用其提供的通用平台，用户能够迅速快捷地创建自己的应用系统。JATLite不仅具有用名字和密码将代理在路由器上注册，将代理连上Internet或将其断开，收发消息，传送文件等功能，而且对于构造用 KQML来发送和接收信息的代理特别方便，它使代理可以在开放式的Internet标准(TCP/IP，SMTP和FTP)下进行通信。
2.3 代理路由器

资源搜索过程中，当一个代理向另一个代理发送消息时，它并不是直接传送，而是经路由器转发过去。这里路由器是用JATLite开发的，作为转发消息的专用、智能性的应用软件。有了路由器，用户将要搜索资源的条件和被访问者的名字通过搜索代理传送给路由器后，所有地址转换、发送、链接和等待搜索结果的工作都交由路由器自动完成。

3 制造资源搜索与集成

3.1 搜索代理

资源搜索代理采用的工作平台是www+Java Applet，也就是说，系统的人机界面是以网页为基础的，分为两个层次，第一层是系统简介、使用介绍和留言簿，第二层是资源的搜索。搜索代理软件用JATLite开发工具开发。用户调用搜索代理网页，按照预先确定的格式输入被搜索资源的名称、特征参数等，搜索代理通过InitConApplet类接受用户所输入的信息，连同用户在网上注册的名字和地址一起转换成SQL格式，然后激活搜索代理的SeekerAgent类。SeekerAgent类是从JATLite开发工具中的RouterClienAction类中继承而来。该函数将SQL语句转换为KQML格式，发送资源搜索要求，开始搜索过程。搜索代理的工作流程如图2所示。图中Act方法是对搜索结果的处理函数。搜索代理收到消息后，该函数被自动激活，对接收的KQML消息作出响应。程序流程如图3所示。在搜索结果处理程序中如果验证操作谓词为Yes，认为成功搜索到所需要的资源，将此消息转给本地数据库代理。操作谓词非Yes，认为此次被搜索企业无所需要的资源，程序不做进一步的处理。

3.2 数据库代理

数据库代理是企业数据库在Internet系统中的一个代表，是接收外界访问的窗口。数据库代理中的主要程序是类DBAgent，它也是从JATLite开发工具中的RouterClienAction类中继承而来。DBAgent收到的消息分成两类，一类是搜索要求，操作词是ASK-ALL，要求数据库代理在本地数据库中进行查找，并将查找的结果回送给申请者；另一类消息是数据存取请求，操作词是ADD，来自本地搜索代理。数据库代理按搜索代理给出的资源地址，从资源所在地下载详细的资源信息，将所获得的资源添加到搜索结果数据库。

3.3 资源集成系统中的专家系统

本系统中的专家系统主要包括数据库、知识库和推理机。数据库存放搜索的结果，专家系统依一定的规则和推理方法对所获得的结果进行筛选和排序，按综合得分评定出最佳的合作伙伴。由于在实际的资源组合中还存在着许多模糊的不确定的因素，为保证系统在任何情况下都能够选到满意的合作者，系统允许管理人员通过修改权值或直接进行人工干预来选择合作者，同时系统记录每次被选中的合作伙伴，如果他们在下一次合作中再出现，则根据以前的合作成绩进行加权。

4 结束语

本文提出了基于智能代理技术的敏捷制造资源集成新方法，描述了用具有平台无关性的程序设计语言Java开发智能代理的过程。借助于智能代理，能够在现有的Internet环境下，实现不同企业资源的互访。系统运行结果表明，所建立的资源集成系统能够有效地实现资源搜索与集成，因此，基于智能代理的技术为制造资源在全球范围内的集成提供了新 的途径，也为敏捷制造的实现奠定了坚实的基础。

来源：制造业自动化