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制造执行系统(Manufacturing Execution System,简称MES)是位于上层的计划管理系统与底层的工业控制系统之间的面向车间层的管理信息系统,是实现企业信息化的关键。
近年来,随着信息技术的不断发展,企业制造信息化的进程不断深入,MES作为一种先进的计算机辅助管理思想和工具,逐步成为提高车间管理水平和竞争实力的重要手段。针对企业迫切需要制造执行系统,同时又考虑到企业向网络化制造发展这一趋势,研究基于多Agent的制造执行系统对于提高我国制造业管理水平和自动化水平具有重大的意义。
本文以制造执行系统为研究对象,采用多Agent技术作为系统的实现形式。首先介绍了MES系统的含义、现状和发展趋势,以及基于多Agent的制造执行系统的研究现状和关键技术等。然后在对Agent的基本结构、各功能模块的作用的研究基础上提出了一种基于多Agent的制造执行系统功能模型,为设计和实现基于多Agent的制造执行系统控制结构提供了依据。在分析了制造企业现有控制结构特点的基础上,提出了一种基于多Agent的混合递阶分布控制结构模型,并给出了一种通用的制造Agent结构模型,以及Agent的工作流程。同时研究了多Agent间的通信和协作机制。
针对企业在进行生产计划滚动时难以保证实时性的问题,提出了一种新的物料工艺状态建模技术,应用此技术可以保证车间生产计划滚动的实时性和准确性。考虑到目前企业用静态的BOM(Bill of Material)难以实时和准确地跟踪动态的物料加工过程,建立了一个动态的MBOM(Manufacturing Bill of Material)模型,为企业实时和准确地对物料进行跟踪提供了一个有效的理论模型。为有效保证在MES与上层计划系统和下层控制系统信息集成过程中数据的完整性、正确性和一致性,建立了支持信息集成的BOM骨架模型,通过分析企业各部门使用BOM的特征,研究了BOM转换方法。
分析了车间调度技术国内外研究状况和发展趋势,设计了一种解决车间调度问题的遗传算法,并将其封装到调度Agent内,通过Agent之间交互完成车间调度过程。并以一个10x10调度问题为例验证了该方法的有效性。