智能制造系統(tǒng)建模與仿真 課件 第4章 制造系統(tǒng)的建模方法

智能制造系統(tǒng)建模與仿真第4章制造系統(tǒng)的建模方法4.1面向?qū)ο蠹夹g(shù)4.1.1面向?qū)ο蟮幕靖拍?.1.2面向?qū)ο蠓治雠c設(shè)計4.1.3面向?qū)ο蟮慕ＵZ言4.1.4面向?qū)ο蟮慕＜夹g(shù)4.2IDEF建模與設(shè)計4.2.1IDEF0建模方法4.2.2IDEF1x建模方法4.2.3IDEF1x建模步驟4.3Petri網(wǎng)建模理論4.3.1Petri網(wǎng)的基本概念4.3.2Petri網(wǎng)的運行規(guī)則4.3.3Petri網(wǎng)的事件關(guān)系分析4.3.4Petri網(wǎng)性能分析24.4排隊系統(tǒng)模型4.4.1排隊系統(tǒng)的基本概念4.4.2排隊系統(tǒng)的建模方法4.4.3排隊系統(tǒng)的仿真案例應(yīng)用4.5離散型智能制造4.5.1庫存系統(tǒng)的基本知識4.5.2

確定性庫存模型4.5.3隨機性庫存模型4.5.4排隊系統(tǒng)的仿真案例應(yīng)用4.6基于Agent的智能制造系統(tǒng)中的應(yīng)用4.6.1Agent及多Agent系統(tǒng)4.6.2基于Agent的智能制造車間設(shè)計4.6.3基于Agent的智能制造系統(tǒng)仿真思維導(dǎo)圖4系統(tǒng)模型是對實際或設(shè)計中系統(tǒng)的某種形式的抽象、簡化與描述，通過模型可以分析系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、狀態(tài)、動態(tài)行為和能力。由于系統(tǒng)種類眾多，組成要素、結(jié)構(gòu)、參數(shù)和性能各異，因此，系統(tǒng)建模的方法并沒有統(tǒng)一的模式和固定的算法。齒鏈復(fù)合傳動系統(tǒng)

復(fù)合傳動系統(tǒng)的可靠性框圖4.1面向?qū)ο蠹夹g(shù)4.1.1面向?qū)ο蟮幕靖拍?

面向?qū)ο蠹夹g(shù)(Object-OrientedTechnology，OOT)是一種軟件開發(fā)和程序設(shè)計技術(shù)，直接描述客觀世界的對象及其相互關(guān)系。

面向?qū)ο蟮姆椒▽W(xué)認為：客觀世界是由許多各種各樣的對象所組成的，每個對象都有它們自己的內(nèi)部狀態(tài)與運動規(guī)律，不同對象之間的相互作用和聯(lián)系構(gòu)成了各種不同的系統(tǒng)。圖4-1

面向?qū)ο蟮乃季S方式4.1.1面向?qū)ο蟮幕靖拍?圖4-2

類與對象的關(guān)系下面介紹與面向?qū)ο笥嘘P(guān)的幾個基本概念：（1）對象(Object)（2）類（Class）（3）消息(Message)圖4-3

對象之間通過消息進行協(xié)作4.1.1面向?qū)ο蟮幕靖拍?圖4-4

繼承關(guān)系示意圖面向?qū)ο蠹夹g(shù)的基本特征主要有封裝性、繼承性和多態(tài)性（1）封裝(Encapsulation)性封裝性是面向?qū)ο蠓椒ǖ囊粋€重要原則和基本特性，其目的是有效地實現(xiàn)信息隱蔽和局部化。（2）繼承(Inheritance)性繼承（Inheritance）是指子類(派生類、特化類)可以自動擁有其父類(基類、泛化類、超類）的全部屬性與操作，即一個類可以定義為另一個更一般的類的特殊情況。（3）多態(tài)(Polymorphism)性多態(tài)(polymorphism)來源于希臘語，字面的意思是“多種形狀”。多態(tài)是一種普遍存在的現(xiàn)象。圖4-6

多重繼承示例圖4-5

單重繼承示例4.1.2

面向?qū)ο蠓治雠c設(shè)計8目前面向?qū)ο蠼＜夹g(shù)主要分為兩大流派：一是以O(shè)OA/OOD為代表的學(xué)院派；二是由Rumbaugh提出的對象建模技術(shù)(ObjectModelingTechnique，OMT)，在工程實踐中廣泛使用，成為工程派。1、面向?qū)ο蠓治雒嫦驅(qū)ο蠓治觯∣bject-OrientedAnalysis，OOA）是將面向?qū)ο蟮乃枷霊?yīng)用于系統(tǒng)分析而形成的一種方法論，是建立在對處理對象客觀運行狀態(tài)的信息造型(實體-關(guān)系圖、語義數(shù)據(jù)模型)和面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計語言的概念基礎(chǔ)之上的。圖4-7

面向?qū)ο蠓治龅幕窘Y(jié)構(gòu)4.1.2

面向?qū)ο蠓治雠c設(shè)計92、面向?qū)ο笤O(shè)計面向?qū)ο笤O(shè)計(Object-OrientedDesign，OOD)是解決對象及其相互關(guān)系的實現(xiàn)問題。認為系統(tǒng)的設(shè)計過程就是將所要求解的問題分解為一些對象及對象間傳遞消息的過程。3、對象建模技術(shù)該方法包含了一整套面向?qū)ο蟮母拍詈酮毩⒂谡Z言的圖示符號，主要應(yīng)用于對問題需求進行分析、問題求解方法的設(shè)計及其程序設(shè)計語言或數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)圖4-8

OMT方法原理示意圖4.1.3

面向?qū)ο蟮慕ＵZ言(UML)10UML是一種定義良好、易于表達、功能強大,且普遍適用的建模語言(1)UML之U：U是指Unified，表明UML是一個規(guī)范,是業(yè)界“事實上的標(biāo)準(zhǔn)”。(2)UML之M：M是指Modeling，表明UML是用于建模的,并且主要用于軟件系統(tǒng)的建模。(3)UML之L：L是指Language，表明UML是一種語言。常用的UML圖包括以下7種：(1）用例圖；(2）類圖；(3）對象圖(4）；狀態(tài)圖；(5）活動圖；(6）順序圖；(7）協(xié)作圖圖4-9

基本用例圖的構(gòu)成圖4-10

操作員的用例圖11圖4-11

生產(chǎn)過程系統(tǒng)類圖12圖4-13

某訂單確定流程的狀態(tài)圖描述圖4-12

狀態(tài)圖的基本圖標(biāo)元素13圖4-14

某產(chǎn)品生產(chǎn)過程的順序圖示例圖4-15

生產(chǎn)系統(tǒng)的協(xié)作圖實例144.1.4面向?qū)ο蟮慕＜夹g(shù)無論采用哪種建模方法，在建模過程中都需要遵循一些基本原則：1、基于建模目的對系統(tǒng)進行合理抽象。2、模型要和實際系統(tǒng)在本質(zhì)上具有相似性。3、模型要盡量簡單，具有可控性。4、模型要經(jīng)過充分的驗證,具有足夠的可信度。5、模型具備多樣性。圖4-16

面向?qū)ο蟮慕Ｋ枷雸D4-17

面向?qū)ο竽Ｐ偷臉?gòu)成154.1.4面向?qū)ο蟮慕＜夹g(shù)采用面向?qū)ο蠼７椒〞r，首先建立“實驗框架”;然后,根據(jù)需求建立系統(tǒng)的靜態(tài)模型,以描述系統(tǒng)的結(jié)構(gòu);最后是建立系統(tǒng)的動態(tài)模型,描述系統(tǒng)的行為。圖4-18

面向?qū)ο蠼＿^程4.2IDEF建模4.2.1IDEF0建模方法一個模型由圖形、文字說明、詞匯表及相互的交叉引用表組成，其中圖形是主要成分。IDEF0圖形中同時考慮活動、信息及接口條件。IDEF0的特點就是：①運用簡單的圖形符號和自然語言，清楚全面地描述系統(tǒng)的功能、活動、數(shù)據(jù)(信息)流；②采用嚴(yán)格的自頂向下、逐層分解的結(jié)構(gòu)化方法建立系統(tǒng)模型；③明確系統(tǒng)功能和系統(tǒng)實現(xiàn)之間的差別，即“做什么”，“如何做”；④通過嚴(yán)格的人員分工、評審、文檔管理等程序來控制所建模型的完整性與準(zhǔn)確性。16174.2.1IDEF0建模方法（1）IDEF0在建模開始，先定義系統(tǒng)的內(nèi)外關(guān)系和來龍去脈。用一個盒子及其接口箭頭來表示，確定了系統(tǒng)范圍，由于在頂層的單個方盒代表了整個系統(tǒng)，以寫在方盒中的說明性短語是比較一般的、抽象的。同樣，接口箭頭代表了整個系統(tǒng)對外界的全部接口。IDEF0的生產(chǎn)管理功能模塊示例中表示的含義是：生產(chǎn)管理活動將輸入的銷售計劃、預(yù)測、訂單及庫存信息以后，得到物料需求計劃、外協(xié)計劃、領(lǐng)料單和完工入庫，其中約束(控制)條件是排產(chǎn)策略、經(jīng)營規(guī)范和相關(guān)法規(guī)，由工具軟件、相關(guān)算法和操作人員負責(zé)執(zhí)行(機制)。圖4-20

盒子及其接口箭頭圖4-21

活動的一般表示及示例圖4-19

IDEF0的生產(chǎn)管理功能模塊圖184.2.1IDEF0建模方法（2）IDEF0模型自頂向下分解。用嚴(yán)格的自頂向下地逐層分解的方式來構(gòu)造模型，使其主要功能在頂層說明，然后分解得到逐層有明確范圍的細節(jié)表示，每個模型在內(nèi)部是完全一致的。（3）箭頭。在活動圖形上，箭頭代表數(shù)據(jù)約束，不標(biāo)明順序和時間。一個活動的輸出可以是另外一個活動的輸人或控制。圖4-26

箭頭的另一種分支圖4-22

IDEF0遞階層次分解圖圖4-25

箭頭的分支圖4-24

箭頭的匯合圖4-23

數(shù)據(jù)流的分流194.2.1IDEF0建模方法（4）ICOM碼ICOM碼是對圖形中的每個活動的箭頭規(guī)定的編號方式,用專門的符號說明父子圖中的箭頭關(guān)系,并把子圖中的邊界箭頭的開端分別用字母來標(biāo)明是父盒子的輸人、控制、輸出及機制。（5）結(jié)點號一個模型是一組有一定層次的圖形。用結(jié)點號來標(biāo)志圖形或盒子在層次中的位置。結(jié)點號是由盒子的編號推導(dǎo)出來的。圖4-28

結(jié)點樹圖4-27

ICOM碼圖204.2.1IDEF0建模方法（6）IDEF0圖的分解步驟選擇范圍、觀點及目的。建立內(nèi)外關(guān)系圖(A-0圖)。畫頂層(A0圖)。建立一系列圖形。5)寫文字說明。（7）IDEF0圖的評審1）作者:是在IDEF0方法上訓(xùn)練有素的系統(tǒng)分析員和設(shè)計人員，同時是所分析和設(shè)計的目標(biāo)系統(tǒng)方面的專業(yè)人員。2)評審員:通常是與作者同等水平或水平較作者略高一些的專業(yè)技術(shù)人員。3)文檔管理員:主要任務(wù)是確保作者-讀者/評審員循環(huán)地順利進行，減少項目中其他各類角色的事務(wù)工作開銷量。4)技術(shù)委員會:由有關(guān)專家、項目最高層決策人和有經(jīng)驗的作者、評審員組成的個實體。5）項目負責(zé)人:對全局問題負有決策指揮權(quán),是所有技術(shù)問題的最高決策人。圖4-29

IDEF0圖逐層分解214.2.2IDEF1x建模方法IDEF1x是語義數(shù)據(jù)模型化技術(shù)，它主要用來滿足下列需要和應(yīng)具有的特性：(1)支持概念模式的開發(fā)。(2)IDEF1x是一種相關(guān)語言。(3)IDEF1x是便于講授的。(4)IDEF1x已在應(yīng)用中得到很好地檢驗和證明。(5)IDEF1x是可自動化的。IDEF1x把實體-聯(lián)系方法應(yīng)用到語義數(shù)據(jù)模型化中，IDEF1x除在圖形表達和模型化過程方面的改進外，還對語義進行了增強和豐富。IDEF1x模型的基本結(jié)構(gòu)是：(1)包含數(shù)據(jù)的有關(guān)事物。例如:人、概念地方和事物等用盒子來表示。(2)事物之間的聯(lián)系用連接盒子的連線來表示。(3)事物的特征用盒子中的屬性名來表示。圖4-30

基本模型化概念224.2.2IDEF1x建模方法介紹IDEF1x模型的基本要素及畫法規(guī)定。1、實體

實體包括三部分:實體的語義、語法和規(guī)則。實體表示具有相同屬性或特性的一個現(xiàn)實或抽象事物的集合。實體的實例是實體抽象概念的一個具體的值。IDEF1x用矩形表示實體,其中方角的矩形表示獨立實體，圓角的矩形表示依賴實體。2、屬性與關(guān)鍵字

屬性表示實體的特征或性質(zhì)。一個屬性實例是實體的一個成員的具體特性(也稱為屬性值)。一個實體的一個或多個屬性組成實體的候選關(guān)鍵字(candidatekey)，這些候選關(guān)鍵字唯一確定實體中的每一個實例。圖4-32

屬性及其表示圖4-31

獨立實體和從屬實體的表示符號234.2.2IDEF1x建模方法3、聯(lián)接關(guān)系

在IDEF1x中，聯(lián)接關(guān)系用來描述實體之間的關(guān)系。聯(lián)接關(guān)系包括確定聯(lián)接關(guān)系(specificconnectionrelationship)非確定聯(lián)接關(guān)系(non-specificconnectionrelationship)和分類關(guān)系(categorizationrelationship)三種。非確定聯(lián)接關(guān)系又稱為“多對多關(guān)系”,這種關(guān)系描述兩個實體實例之間存在的0、1或多個對應(yīng)關(guān)系。圖4-34

非確定關(guān)系的表示和示例圖4-33

確定關(guān)系的表示244.2.2IDEF1x建模方法3、聯(lián)接關(guān)系非確定關(guān)系存在下述規(guī)則:(1)一個非確定性關(guān)系總是存在于兩個實體之間,而不是三個或更多個實體之間。(2)兩個實體中,任意一個實體的示例可以與另一個實體的0、1或多個示例相關(guān)聯(lián)。(3)為完全地設(shè)計出一個模型,非確定性關(guān)系必須由確定性關(guān)系確定。圖4-36

分類關(guān)系示例圖4-35

零部件實體示例254.2.3IDEF1x建模步驟IDEF1x建模過程分為5個階段,各個階段定義了工作內(nèi)容、方式和目標(biāo)。一階段--定義實體本階段的目標(biāo)是標(biāo)識和定義待建模問題范圍內(nèi)的實體。二階段--定義關(guān)系定義關(guān)系需要找出實體之間的自然語義關(guān)系，在本階段標(biāo)出的實體-關(guān)系并不作為模型關(guān)系的最終表示，需要在以后的階段中進一步改進。三階段--定義鍵第三階段的主要工作是在原有的基礎(chǔ)上進一步細化。四階段--定義屬性（1）標(biāo)識非鍵屬性；（2）建立實體屬性；（3）改善模型；（4）最終模型4.3Petri網(wǎng)建模264.3.1Petri網(wǎng)的基本概念一般地，系統(tǒng)模型主要由兩類元素構(gòu)成：表示系統(tǒng)狀態(tài)的元素和表示系統(tǒng)變化的元素。圖形化是Petri網(wǎng)的另一種表示方法，一般地，以圓圈(O)表示庫所，以實線(|)或方框(口)表示變遷，以帶箭頭弧線(→)表示庫所與變遷之間的有向弧線，以庫所中的黑點表示庫所中擁有資源的數(shù)量。圖4-38

Petri網(wǎng)的圖形化表示圖4-37

Petri網(wǎng)示例274.3.2Petri網(wǎng)的運行規(guī)則Petri網(wǎng)只是系統(tǒng)靜態(tài)結(jié)構(gòu)的基本描述，要實現(xiàn)對系統(tǒng)動態(tài)行為的模擬，還需要定義Petri網(wǎng)系統(tǒng)。1、一個變遷被授權(quán)發(fā)生，當(dāng)且僅當(dāng)該變遷的每一個輸入庫所中令牌的數(shù)量均大于或等于輸入弧的權(quán)值，并且該變遷的輸出庫所中已有令牌的數(shù)量與輸出弧的權(quán)值之和小于輸出庫所的容量，即“前面夠用，后面夠放”。2、變遷發(fā)生的充分必要條件是：該變遷是有效的。3、變遷發(fā)生時，從該變遷的輸入庫所中移出與輸入弧的權(quán)值數(shù)量相等的令牌，在該變遷的輸出庫所中產(chǎn)生與輸出弧的權(quán)值數(shù)量相等的令牌。圖4-39

工業(yè)生產(chǎn)線的Petri網(wǎng)模型284.3.3Petri網(wǎng)的事件關(guān)系分析

圖4-40

順序事件關(guān)系示例圖4-41

并發(fā)事件關(guān)系示例294.3.3Petri網(wǎng)的事件關(guān)系分析3、沖突關(guān)系

沖突指的就是這種兩者都有發(fā)生權(quán)，但在同一時刻只能有一個發(fā)生的關(guān)系。沖突的實質(zhì)是競爭資源（competitionforresource）。在各種事件關(guān)系中，沖突關(guān)系對系統(tǒng)性能的影響最大。因此，有必要就Petri網(wǎng)模型中的沖突現(xiàn)象做出進一步分析?？傮w上，產(chǎn)生沖突的主要原因包括：①兩個或多個進程在同一時刻競爭使用同一資源。②一個進程的發(fā)生具有多個可供選擇的路徑或資源。為此，我們可以將Petri模型中的沖突分為三種類型。圖4-42

沖突事件關(guān)系示例圖4-43

Petri網(wǎng)模型中的沖突分類a)沖突事件關(guān)系示例一b)沖突事件關(guān)系示例二a)共享資源型沖突b)可選擇活動型沖突c)可選擇資源型沖突304.3.3Petri網(wǎng)的事件關(guān)系分析

圖4-44

常用邏輯關(guān)系的Petri網(wǎng)模型（e）“補”關(guān)系

（f）“與非”關(guān)系

（g）“或非”關(guān)系（兩種形式）314.3.4Petri網(wǎng)性能分析

采用Petri網(wǎng)對離散事件系統(tǒng)建模，進而進行系統(tǒng)性能分析時，就必然要將系統(tǒng)的性能映射到Petri網(wǎng)的性能，通過對Petri網(wǎng)的性能分析來達到對實際系統(tǒng)性能分析的目的。表征Petri網(wǎng)性能有如下指標(biāo)：1、可達性；2、有界性與安全性；3、活性；4、是否存在死鎖；5、是否存在沖突。圖4-45

死鎖圖4-46

陷阱4.4排隊系統(tǒng)建模324.4.1排隊系統(tǒng)的基本概念1、擁擠（或阻塞）現(xiàn)象與排隊擁擠（或阻塞）是離散事件中極普遍的現(xiàn)象，是當(dāng)實體到達要求服務(wù)與系統(tǒng)服務(wù)能力不適應(yīng)時導(dǎo)致的必然結(jié)果。這種結(jié)果形成了服務(wù)中的等待線即“排隊。2、排隊系統(tǒng)定義及組成由一個或多個服務(wù)員（臺）構(gòu)成為隨機到達顧客提供某些服務(wù)，而顧客視服務(wù)員（臺）“閑”“忙”，并按其排隊接受服務(wù)或者等待的系統(tǒng)稱為排隊（服務(wù)）系統(tǒng)。這里，顧客和服務(wù)員（臺）是廣義的。排隊服務(wù)系統(tǒng)一般由顧客源、排隊和服務(wù)機構(gòu)構(gòu)成。圖4-47

排隊系統(tǒng)的一般表示334.4.2排隊系統(tǒng)的建模方法

344.4.2排隊系統(tǒng)的建模方法圖4-48

排隊模型的結(jié)構(gòu)形式354.4.3排隊系統(tǒng)的仿真案例應(yīng)用研究排隊系統(tǒng)的目的在于優(yōu)化排隊系統(tǒng)性能。排隊系統(tǒng)優(yōu)化可分為兩類：

①系統(tǒng)設(shè)計的優(yōu)化。其也稱靜態(tài)優(yōu)化，目的是使服務(wù)臺效率最高、系統(tǒng)效益最佳或者以最小的投資滿足顧客定的服務(wù)要求。②系統(tǒng)控制的優(yōu)化。其也稱動態(tài)優(yōu)化，是指對一個給定的排隊系統(tǒng)，通過控制系統(tǒng)的運營過程，使給定標(biāo)函數(shù)達到最優(yōu)。364.4.3排隊系統(tǒng)的仿真案例應(yīng)用圖4-49

加油站服務(wù)系統(tǒng)模型事件發(fā)生時刻(ti)車輛到達(EA)離散事件系統(tǒng)狀態(tài)泵1(EW1)泵2(EW2)排隊(長)0—0000t11EA1100t21EA2110t31EW1324t40EW2320………………表4-1

某加油站服務(wù)系統(tǒng)的離散事件和系統(tǒng)狀態(tài)案例：某汽車加油站設(shè)有兩臺加油泵。車輛隨時刻到達加油站，若兩油泵被同時占用，形成排隊或等待線，每輛車的加油時間亦是隨機的。4.5庫存系統(tǒng)建模374.5.1庫存系統(tǒng)的基本知識

庫存(Inventory)是指企業(yè)在生產(chǎn)經(jīng)營過中為現(xiàn)在和將來的耗用或銷售而儲備的資源。包括原材料、材料、燃料、低值易耗品、在產(chǎn)品、半成品、產(chǎn)成等.2、庫存的分類（1）按其在企業(yè)物流過程中所處的狀態(tài)分類；（2）按庫存的目的分類圖4-50

庫存的分類383、庫存控制的目標(biāo):（1）“零庫存”的境界；（2）庫存控制的目標(biāo)4、庫存系統(tǒng)的基本要素（1）需求。這是庫存系統(tǒng)的輸出，如原材料的“消耗”、商品的“銷售”。需求量的變化有確定性和隨機性兩種。（2）訂貨。這是庫存系統(tǒng)的輸入。由于訂貨，庫存量得到補充，以滿足系統(tǒng)的需求。394.5.2確定性庫存模型所謂確定性，是指需求量及訂貨的提前期是一個已知的確定量。這類問題的最優(yōu)庫存方案是使庫存各項費用之和最少。為使總費用最少。關(guān)鍵要解決什么時候訂貨、訂多少貨，如果允許缺貨，允許的缺貨量為多少等問題。1、不允許缺貨的經(jīng)濟采購批量模型經(jīng)濟采購批量模型是種常用的庫存模型。2、允許缺貨的經(jīng)濟采購批量模型允許缺貨的經(jīng)濟采購批量模型的假設(shè)與前述模型的假設(shè)基本相同，但是它允許缺貨，并將缺貨損失定量化。圖4-51經(jīng)濟采購批量模型的庫存狀態(tài)圖圖4-52允許缺貨的經(jīng)濟采購批量模型庫存狀態(tài)圖404.5.3隨機性庫存模型隨機型庫存模型就是指需求或補貨時間等參數(shù)為隨機性因素的庫存模型。顯然，對于隨機性庫存系統(tǒng)，有必要采用新的庫存策略。常用的庫存策略有以下幾種：（1）定期訂貨法；（2）定量訂貨法；（3）分倉控制法；（4）混合訂貨法圖4-53定期訂貨控制過程圖4-54定量訂貨控制過程414.5.4庫存系統(tǒng)的仿真前面所述的隨機庫存系統(tǒng)，原則上可用解析法求出最佳訂貨點和庫存水平，但采用期望值獲得隨機變量和隨機變量的概率分布函數(shù)很因難，一般需借助計算機仿真來實現(xiàn)。案例：某裝備倉庫管理人員采取一種簡單的訂貨策略，當(dāng)庫存量降低到P件時就向廠家訂貨，每次訂貨Q件，如果某一天的需求

量超越庫存量，就發(fā)生兵力損失和信譽損失，但如果庫存量過多，將會導(dǎo)致資金積壓和保管費增加。方案編號重新訂貨點重新訂貨量方案1P1Q方案2P2Q2方案3P3Q3方案4P4Q4方案5P5q5圖4-55

庫存系統(tǒng)仿真流程圖表4-2五種庫存策略比較4.6基于Agent的智能制造系統(tǒng)中的應(yīng)用424.6.1Agent及多Agent系統(tǒng)1、Agent概念及屬性Agent的概念、屬性及研究方法都是從人工智能學(xué)科領(lǐng)域發(fā)展起來的。目前，學(xué)術(shù)界對Agent尚無統(tǒng)一、明確的定義。最經(jīng)典和廣為接受的是Wooldridge等的“弱定義”和“強定義”。弱定義指Agent是一個具有自主能力、社交能力、反應(yīng)能力和預(yù)測能力等屬性的軟硬件系統(tǒng)；強定義指Agent不僅具有以上的屬性，而且具有知識、信念、目的、義務(wù)等人類特有的屬性。2、Agent的體系結(jié)構(gòu)Agent體系結(jié)構(gòu)是從規(guī)約到實現(xiàn)這一中間步驟的表示。根據(jù)Agent行為驅(qū)動方式的不同，可以將Agent的體系結(jié)構(gòu)分為慎思型Agent、反應(yīng)型Agent和混合型Agent三種類型。3、多Agent（multi-Agentsystem，MAS）系統(tǒng)多Agent系統(tǒng)是由多個Agent組成的松散系統(tǒng)，單個Agent并不具有解決問題的全部知識，Agent通過通信、協(xié)商和協(xié)作達到集群智慧。圖4-56

Agent的通用模型434.6.2基于Agent的智能制造車間設(shè)計1、智能制造車間基本結(jié)構(gòu)制造車間架構(gòu)圖如圖所示，物聯(lián)制造車間的整體結(jié)構(gòu)從下至上，由4個主要部分組成，分別是感知層、傳輸層、服務(wù)層與應(yīng)用層。圖4-57物聯(lián)制造車間架構(gòu)圖444.6.2基于Agent的智能制造車間設(shè)計2、智能制造車間系統(tǒng)設(shè)計制造車間包含物流運輸模塊、制造執(zhí)行模塊、工件檢測模塊、物料倉儲模塊與人員服務(wù)模塊。圖4-58物聯(lián)制造車間系統(tǒng)架構(gòu)圖454.6.2基于Agent的智能制造車間設(shè)計3、基于Agent的制造系統(tǒng)建模Agent建模思想可以認為是面向?qū)ο笏枷氲陌l(fā)展和延伸，是對對象的進一步認識和細化。圖4-59基于Agent的制造系統(tǒng)建模過程464.6.2基于Agent的智能制造車間設(shè)計

表4-3

設(shè)備Agent各個模塊能力設(shè)計模塊能力A—加工設(shè)備A_AGVA_機械手A_成品庫A_原料庫A_緩沖臺控制NC代碼的上載與執(zhí)行控制控制自身依照指定路徑移動控制夾具切換；控制裝卸工件控制工件托盤入庫控制工件托盤出庫，信息寫入托盤RFID控制工件托盤進出工位緩沖臺預(yù)設(shè)能力對外提供工件加工服務(wù)對外提供物流服務(wù)對外提供物料搬運服務(wù)對外提供成品倉儲服務(wù)對外提供原料服務(wù)對外提供工件緩存服務(wù)監(jiān)聽加工任務(wù)協(xié)商信息；感知設(shè)備自身狀態(tài)信息；監(jiān)聽工件到達信息

感知工件托盤RFID芯片；物料運輸請求信息;感知磁條與地面RFID芯片，獲取位置信息監(jiān)聽上下物料搬運任務(wù)信息；感知自身轉(zhuǎn)軸狀態(tài)信息感知倉儲情況;監(jiān)聽成品儲存請求信息；感知工件托盤RFID芯片感知原料庫存信息;監(jiān)聽原料請求信息感知工件托盤RFID芯片，獲得工件信息;監(jiān)聽物料進出工位緩沖臺請求信息通信能力與招投標(biāo)組協(xié)商加工;與機械手請求裝卸工件;與AGV請求搬運任務(wù)與加工設(shè)備響應(yīng)搬運任務(wù)與加工設(shè)備響應(yīng)裝卸任務(wù)與招投標(biāo)組響應(yīng)成品倉儲;與AGV請求搬運任務(wù)與招投標(biāo)組請求原料與AGV對接工件;與加工設(shè)備傳遞工件RFID信息感知能力控制能力474.6.2基于Agent的智能制造車間設(shè)計

圖4-60人員Agent模塊組成484.6.2基于Agent的智能制造車間設(shè)計

圖4-61制造車間的訂單加工流程494.6.3