集成智能Ｈｏｌｏｎ－Ａｇｅｎｔ－ＭＳ研究

[摘要]在已有理论基础上，提出一种新的先进智能制造系统Holon-Agent制造系统。Holon是HMS的基本单元，能够对内部的人员、设备、物料进行有效管理；而agent利用协作理论进行相互之间的合作。因此，将holon和经过智能构建的agent集成，形成智能的HAMS是一种相当灵活、具有广泛应用前景的先进制造系统。

[关键词]Holon HMS Agent

中图分类号：TP2 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2009）0110069-01

一、引言

基于Agent的制造和HMS是为动态适应市场需求和制造环境变化而出现的，它们都强调组成模块的自治性、协作性和自组织特性，它们克服了传统生产系统和CIMS严格的递阶结构和刚性化的集成所带来的决策复杂和缺乏快速响应环境变化能力的缺陷，因此一经提出就引起了广泛的重视[1]。Agent是一种抽象实体，能作用于自身和环境，并能对环境做出反应，Agent之间可以联合、重组，以便更好地满足制造变化的需求[2]。事实证明，采用基于多Agent的分布式、非等级式的系统是使制造系统具有良好柔性的一种有效方法[3]。全能体强调每个全能体都能独立自主和协同，它可以转换、传递、存储和确认信息和物理对象，HMS中的全能体可以动态地创造和改变控制递阶层次，甚至参与到多个递阶结构中去，从而形成一种松散而柔性的结构层次。因此被认为是一种具有广泛应用前景的新技术[4]。

HMS主要研究整个制造过程的结构，尤其是带有设备、控制和人的集成系统结构，而AMS偏重于一个控制系统信息处理的设计与执行[5]。作者使用多Agent系统作为在HMS中信息处理的使用技术，提供必要的推理、控制、信息通讯和决策技术以完成全能体结构的信息处理，并作为Holon制造单元必要的协同技术与其它Holon制造单元构成Holon制造系统（HMS），进而形成Holon-Agent-MS。

二、HAMS体系结构

（一）HAMS结构

提出holon概念到现在，学者们提出了不同的holon分类方法，其中最著名的是比利时的Van Brussel等人提出了PROSA参考体系结构[6]，把制造系统信息归结为资源信息、产品信息、订单信息三个方面的内容，并建立了相应的订单Holon、产品Holon、资源Holon三类基本Holon，此外，还可以设立Staff Holon向以上三种Holon提供专家知识，辅助它们的决策。本文作者在PROSA参考体系结构基础上将其演化为由七个holon组成的新的体系结构。

分别是计划、订单、产品、资源、加工、运输和外协七个合弄。他们共同构成了企业级合弄。这七个合弄整体协调共同完成企业生产任务，囊括了生产制造企业的所有运转过程，从接到订单到制订计划、到生产加工的全过程。各层次上的合弄单元可以动态变化， 通过沟通、重整组合，最终能够兼顾全局优化的完成本合弄的任务。

（二）集成agent的合弄结构

基本的制造合弄包括人员、智能控制系统、制造设备三个部分以及对外的人员、信息、物料三个接口。人员与物理实物是合弄体的实体资源，而合弄中的agent和人员所具有的智能则是合弄体的智力资源。物理实物可以是订单、货物、加工中心、自动机床等等，它们在不同的环境、不同的合弄中与外界进行实物和信息的“交换”；人员是根据不同的合弄的配置要求配备的，包括计划员、编程人员、操作工、维修工等等，他们在与其他合弄保持沟通的情况下高效的完成自己的任务。在HAMS中，合弄利用了agent的作用，agent是合弄中最智能的部分，它根据不同合弄的要求形成不同信息，并加以记录；同时可以智能的得出对应的决策方案，进行设备操控与监测、制订对外协作方案；对各种资源进行调度；同时负责对外协作等等。

三、合弄中的Agent的内部构成

在HAMS中，agent的结构设计是非常重要的。为了更好的实现它的智能性，作者在它的结构中加入了智能人机接口、知识库管理系统和推理机，具体结构设计的如图3所示，这样即实现了agent的智能信息处理与调度，又实现了决策的智能化，同时极大的方便了人机的交互。

其中通讯模块是这里面的通讯中心，通过它与外界的合弄进行沟通。智能人机接口是采用AI方法和技术实现的为进行人机交互所需要的物理设备和软件，使用户可以通过以自然语言或类似自然语言的方式描述决策问题和决策目标。推理机和知识库管理系统是智能的核心，知识库是用来存放决策经验和决策知识，或是某一领域专家提供的进行问题求解的经验和知识；而推理机的操作对象主要是知识库，其根据一定的推理策略从知识库中选择知识，对它的“用户”提供相应的推理结果。智能控制模块是根据得到的指令进行智能的控制，包括命令的实施、监督和反馈。计划、调度优化与投标模块是agent智能计划、调度优化和投标的关键模块，通过各个数据库和得到的信息，进行自动设计并发出指令，实现agent的智能处理（如图1）。

四、结束语

本文是在前人的基础上进行的理论演化和改进，其中主要针对合弄中的agent进行了创新的智能化的构建。本文提出的集成的holon-agent制造系统能够综合地体现合弄与代理的优点，这样的合弄体结构具有很大的灵活性， 适用于各种不同的制造环境。

参考文献：

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

[2]李建民、石纯一，DAI中多Agent协调方法及其分类，计算机科学，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.

作者简介：

张晓胜，男，汉族。中国海洋大学管理学院研究生，研究方向：先进制造模式/技术，制造供应链管理。