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制造业是现代文明的重要支柱之一,是工业的主体,是国民经济持续发展的基础,同时也是科技手段进步和国防装备现代化的依托。世界上各个国家均将制造业作为中长期发展的重点。制造业的核心即制造系统的科技含量标志着一个国家的工业化水平。现代制造系统朝着集成化、数字化、网络化、柔性化、智能化、绿色化的趋势发展,而复杂的制造系统往往耗资巨大,这就需要利用建模和仿真的方法合理、有效地模拟制造系统,验证生产理论,同时最大程度的降低制造系统成本,提高生产效率。
本论文在认真地分析实际制造系统的体系结构之后,应用IDEFO方法对制造系统进行概念建模;然后结合IPDI(Increasing Precision with Decreasing Intelligence)原则和多Agent制造控制系统规划制造系统模型的层次结构并初步设计各个Agent的结构和功能,对Agent系统的通信进行规划、设计和实现;接着使用Microsoft Visio2003 for Enterprise Architect软件为制造系统构建各个UML视图;最后利用UML模型图和代码框架使用Visual Studio2005和C#语言编程实现各个Agent的功能,并应用典型Jobshop问题进行仿真比较。研究的主要难点包括:各Agent子系统结合KQML语言的通信规划和实现,混合式多Agent制造系统通信和协作方法,人机接口的设计以及Agent功能编程实现等等。
系统最终由一个任务Agent、一个资源管理Agent、一个仿真Agent和六个机床Agent组成,在混合结构下系统能自主完成任务分配到模拟加工完成的整个过程,仿真Agent显示仿真结果。与传统的调度优化算法相比多Agent制造系统的优化能力不强,但是具有很强的优化灵活性,制造系统的规模较小或者规模不大的时候往往具有较好的优化结果。
本课题将构建一种新的混合式、网络化、具有自主性的开放制造控制系统模型,课题的研究有力地促进制造系统建模与仿真的发展。