基于多智能體自組織生產系統的智能制造車間

邵海軍 羅 濤

（九江職業技術學院，江西 九江 332007）

1 多智能體自組織生產系統簡介

多智能體自組織生產系統（簡稱IMS）是一套真正意義上的具有智能化和自適應控制要求的多智能體自組織生產系統。將加工制造、物料傳輸、信息網絡三個部分深度融合與高度集成。

2 多智能體自組織生產系統組成

IMS 系統又分為；IMS- 智能制造單元、IMS- 個性化定制系統、IMS-ERP 管理軟件系統和IMS-MES 制造執行系統四大部分。

2.1 IMS- 智能制造單元

IMS- 智能制造單元包含：包括數控機床、機器人、AGV 小車和它的網絡代理（智能適配器）。設計人員和工藝人員能夠完成產品設計，產品加工工藝編制，產品加工方案的制定等功能，通過特定的通訊語言完成與車間的數控機床、機器人、AGV 小車等控制設備的傳輸，從而完成產品的設計與加工。智能制造單元具有很好的模塊性，可以根據企業的需求進行自定義組合，如圖1 所示。

圖1 智能制造單元網絡組成圖

2.2 IMS- 個性化定制系統

用戶訂制零件數據只需要通過云端網頁進行自定義修改，在云端提供訂單信息即可以，在組織生產任務池會根據客戶定義信息，進行智能編程根據用戶定義個性化要求自組織編程，生產加工路徑、使用夾具、使用程序代號等，如圖2 所示。

圖2 定制信息流程圖

定制信息會跟隨訂單一起被本地生產系統提取，并進行加工，客戶可以通過移動端實時獲取訂單的加工狀態，需要注意的是已進入加工序列的訂單無法取消。當訂單加工完成后，系統自動推送“取貨碼”給相應客戶。客戶掃碼后倉庫自動出貨，并送至客戶跟前。至此，完成整個個性化定制過程。客戶定制的產品中會有一個終生標識，通過此終生標識可以在任何時候追溯產品的加工過程。歸納上述步驟，簡要流程如圖3所示。

圖3 個性化定制產品生產簡要流程

用戶可以選擇產品種類、數量，并在規定好的圖紙樣式上設定個人需求尺寸，通過下單的方式提交相關頁面信息。后臺對提交表單進行處理、分類，并將信息下放至本地工廠，本地工廠通過HTTP 服務與云端系統相連，自動處理接受到的訂單信息，實現自組織加工。在加工過程中，本地工廠會及時反饋訂單中工件的加工進度，云端對本地工廠反饋的表單進行分類處理，將加工進度信息推送給對應用戶；本地車間層可從云端最直接修改加工參數，優化加工路線和加工參數，提高整改產品的生產效率，并同時能夠滿足用戶的定制需求，節省了從本地車間至設計部門之間來回修改的時間，如圖4 所示。

圖4 智能車間層智能生產示意圖

2.3 IMS-ERP 管理軟件系統

作為綜合應用工業機器人生產系統組成的必要組成部分，及智能制造的基本組成部分，同時該軟件與IMS 系統、生產線、數字化看板系統、數據采集系統、一體化智能管控系統等無縫對接，充分體現系統的完整性。同時系統采用B/S 架構，易于擴展和升級維護，如圖5 所示。

圖5 ERP 總控界面參考圖

與工業自動化設備同步對接的ERP 管理，做到了產品從銷售、設計、采購、生產、質檢、包裝等全過程覆蓋，軟件支持云端使用功能.通過以太網將各工業數據進行上傳，符合工信部百萬企業上云端工業互聯網發展趨勢；實時采集和監控整個產品從銷售、設計、采購、生產、質檢、包裝等全過程的各項數據，根據企業生產經營的需要進行實時監控和調整。本系統采用B/S 架構，可通過電腦、平板電腦、手機等終端隨時隨地遠程登錄系統；提供豐富的二次開發接口和個性化訂制服務；軟件模塊采用同一臺框架內具有簡單易用，能夠清晰反應工廠內各執行功能模塊與流程，能讓操作者直觀了解并掌握軟件基本使用方法。

2.4 IMS-MES 制造執行系統

作為智能制造生產系統組成的核心組成部分，與系統數據無縫對接，同時與生產線系統、物流系統、工控系統等實時數據交互。能充分體現工業4.0 CPS 系統核心價值，展示智能制造網絡化、信息化和智能化的核心軟件。同時該軟件與生產線、數字化看板系統、數據采集系統、一體化智能管控系統無縫對接，充分體現系統的完整性。同時系統采用B/S 架構，易于擴展和升級維護，如圖6 所示。

圖6 MES 制造執行系統參考圖

3 結論

多智能體自組織生產系統協調控制對智能制造過程的效率、順應性和一致性的改善作用，發展了約束空間下多機器人的預測控制策略和協作運動構型的自組織控制方法，提煉了個體預測智能對群集構型穩定性和協同效率的改善作用。