集成智能Ｈｏｌｏｎ－Ａｇｅｎｔ－ＭＳ研究

[摘要]在已有理論基礎上，提出一種新的先進智能制造系統Holon-Agent制造系統。Holon是HMS的基本單元，能夠對內部的人員、設備、物料進行有效管理；而agent利用協作理論進行相互之間的合作。因此，將holon和經過智能構建的agent集成，形成智能的HAMS是一種相當靈活、具有廣泛應用前景的先進制造系統。

[關鍵詞]Holon HMS Agent

中圖分類號：TP2 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2009）0110069-01

一、引言

基于Agent的制造和HMS是為動態適應市場需求和制造環境變化而出現的，它們都強調組成模塊的自治性、協作性和自組織特性，它們克服了傳統生產系統和CIMS嚴格的遞階結構和剛性化的集成所帶來的決策復雜和缺乏快速響應環境變化能力的缺陷，因此一經提出就引起了廣泛的重視[1]。Agent是一種抽象實體，能作用于自身和環境，并能對環境做出反應，Agent之間可以聯合、重組，以便更好地滿足制造變化的需求[2]。事實證明，采用基于多Agent的分布式、非等級式的系統是使制造系統具有良好柔性的一種有效方法[3]。全能體強調每個全能體都能獨立自主和協同，它可以轉換、傳遞、存儲和確認信息和物理對象，HMS中的全能體可以動態地創造和改變控制遞階層次，甚至參與到多個遞階結構中去，從而形成一種松散而柔性的結構層次。因此被認為是一種具有廣泛應用前景的新技術[4]。

HMS主要研究整個制造過程的結構，尤其是帶有設備、控制和人的集成系統結構，而AMS偏重于一個控制系統信息處理的設計與執行[5]。作者使用多Agent系統作為在HMS中信息處理的使用技術，提供必要的推理、控制、信息通訊和決策技術以完成全能體結構的信息處理，并作為Holon制造單元必要的協同技術與其它Holon制造單元構成Holon制造系統（HMS），進而形成Holon-Agent-MS。

二、HAMS體系結構

（一）HAMS結構

提出holon概念到現在，學者們提出了不同的holon分類方法，其中最著名的是比利時的Van Brussel等人提出了PROSA參考體系結構[6]，把制造系統信息歸結為資源信息、產品信息、訂單信息三個方面的內容，并建立了相應的訂單Holon、產品Holon、資源Holon三類基本Holon，此外，還可以設立Staff Holon向以上三種Holon提供專家知識，輔助它們的決策。本文作者在PROSA參考體系結構基礎上將其演化為由七個holon組成的新的體系結構。

分別是計劃、訂單、產品、資源、加工、運輸和外協七個合弄。他們共同構成了企業級合弄。這七個合弄整體協調共同完成企業生產任務，囊括了生產制造企業的所有運轉過程，從接到訂單到制訂計劃、到生產加工的全過程。各層次上的合弄單元可以動態變化， 通過溝通、重整組合，最終能夠兼顧全局優化的完成本合弄的任務。

（二）集成agent的合弄結構

基本的制造合弄包括人員、智能控制系統、制造設備三個部分以及對外的人員、信息、物料三個接口。人員與物理實物是合弄體的實體資源，而合弄中的agent和人員所具有的智能則是合弄體的智力資源。物理實物可以是訂單、貨物、加工中心、自動機床等等，它們在不同的環境、不同的合弄中與外界進行實物和信息的“交換”；人員是根據不同的合弄的配置要求配備的，包括計劃員、編程人員、操作工、維修工等等，他們在與其他合弄保持溝通的情況下高效的完成自己的任務。在HAMS中，合弄利用了agent的作用，agent是合弄中最智能的部分，它根據不同合弄的要求形成不同信息，并加以記錄；同時可以智能的得出對應的決策方案，進行設備操控與監測、制訂對外協作方案；對各種資源進行調度；同時負責對外協作等等。

三、合弄中的Agent的內部構成

在HAMS中，agent的結構設計是非常重要的。為了更好的實現它的智能性，作者在它的結構中加入了智能人機接口、知識庫管理系統和推理機，具體結構設計的如圖3所示，這樣即實現了agent的智能信息處理與調度，又實現了決策的智能化，同時極大的方便了人機的交互。

其中通訊模塊是這里面的通訊中心，通過它與外界的合弄進行溝通。智能人機接口是采用AI方法和技術實現的為進行人機交互所需要的物理設備和軟件，使用戶可以通過以自然語言或類似自然語言的方式描述決策問題和決策目標。推理機和知識庫管理系統是智能的核心，知識庫是用來存放決策經驗和決策知識，或是某一領域專家提供的進行問題求解的經驗和知識；而推理機的操作對象主要是知識庫，其根據一定的推理策略從知識庫中選擇知識，對它的“用戶”提供相應的推理結果。智能控制模塊是根據得到的指令進行智能的控制，包括命令的實施、監督和反饋。計劃、調度優化與投標模塊是agent智能計劃、調度優化和投標的關鍵模塊，通過各個數據庫和得到的信息，進行自動設計并發出指令，實現agent的智能處理（如圖1）。

四、結束語

本文是在前人的基礎上進行的理論演化和改進，其中主要針對合弄中的agent進行了創新的智能化的構建。本文提出的集成的holon-agent制造系統能夠綜合地體現合弄與代理的優點，這樣的合弄體結構具有很大的靈活性， 適用于各種不同的制造環境。

參考文獻：

[1]Markus A.et al ，A Market Approach to Holonic Manufacturing， Annals of CIRP， 1996，45（1）1.

[2]李建民、石純一，DAI中多Agent協調方法及其分類，計算機科學，1998，25（2）1.

[3]Hidehiko Wada， Shuhei Okada. An Autonomous Agent Approach for Manufacturing Execution Control Systems，Integrated Computer-Aided Engineering，2002，9（3）：251～262.

[4]Stefan B.et al1 An Agent-Oriented Architecture for Holonic Manufacturing， First Open workshop IMS Europe，switzerland，1998.

[5]Van Brussel H，et al. Reference Architecture for Holonic Manufacturing Systems： PROSA[J]. Computers in Industry，1998，37（2）：255-274.

作者簡介：

張曉勝，男，漢族。中國海洋大學管理學院研究生，研究方向：先進制造模式/技術，制造供應鏈管理。