分布式自治制造系统中协调机制的研究与仿真

发布时间：2020-10-19 14:18

　　 离散制造系统的一个重要特征就是其高度复杂的依赖关系。离散产品结构的复杂性,零部件生产的复杂性,制造系统组成的复杂性是导致离散制造系统中依赖关系高度复杂的原因。对与生俱来的高度复杂的依赖关系进行管理是管理控制离散制造系统运行所必需的一项重要工作。 为了更好的满足市场需求并适应制造系统组成的变化,具有更好的柔性、敏捷性、可扩展性、可靠性及容错性的分布式自治制造系统已经成为制造系统未来发展的方向。当制造系统采用分散控制体系结构时,就必须为之配备恰当的协调机制,以管理制造系统中的依赖关系,使各项制造活动能达到协调一致,满足制造系统的各种约束条件并优化制造系统性能。 本文对分布式自治制造系统中的协调问题及协调机制进行了深入研究,提出协调策略、协调语言、协调协议是构成协调机制的三要素,详细论述了协调机制对分布式自治制造系统的重要性,对依赖关系进行了分类研究。为了给分布式自治制造系统协调过程的研究提供一个坚实的理论基础,方便协调机制的开发设计及分布式自治制造系统的实施,本文建立了分布式自治制造系统的协调问题模型,显式协调过程和隐式协调过程模型。 本文总结了两种显式协调机制,即中介承诺和控制信息交换,实现依赖关系管理方法的过程,对比了它们在优化性能,健壮性,通信量和易实现性等方面的性能。提出利用各制造资源Agent 之间的协作规划交换来实现各制造子活动之间的依赖关系管理,并为制造系统制订了在利用招投标实现资源—任务匹配,判定依赖关系满足,应对扰动攻击和实现支持非线性工艺规划的调度时的工作方案。 利用之前提出的协作规划交换应用方案和合同网协议,本文开发了显式协调原型系统CPE。利用此原型系统所做的调度性能实验,扰动应对仿真实验和非线性工艺规划支持实验表明协作规划交换能有效地优化制造系统性能,实现对扰动攻击的平滑应对,并有效地管理因使用非线性工艺规划而在制造系统中引入的复杂依赖关系,充分发挥非线性工艺规划的长处。 在另一方面,受到动物行为学研究成果的启发,本文提出应用隐式协调求解制造系统的机床—工件匹配问题,建立了基于信息素的协调框架和机床选择算法。对采用隐式协调的制造系统进行的优化能力分析表明当制造系统中存在最优解时,基
【学位单位】：华中科技大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2005
【中图分类】：TH164
【部分图文】：

36图2-9 轴承套筒示意图粗镗内孔 粗车外圆 精车外圆 精镗内孔磨外圆钻φ10孔开始结束粗车外圆 粗镗内孔精车外圆 精镗内孔磨外圆钻φ10孔开始结束开始 粗镗内孔 粗车外圆 精车外圆 钻φ10孔 精镗内孔磨外圆结束粗镗内孔 粗车外圆 精车外圆 磨外圆钻φ10孔精镗内孔开始结束粗车外圆粗镗内孔精车外圆精镗内孔钻φ10孔 磨外圆开始结束图2-10 套筒的几种加工路线对生产阶段制造活动有着绝对指导意义的工艺规划对生产阶段依赖关系强制改变在相当程度上削减了生产调度的空间。对存在替代关系的制造活动的舍弃显然人为地排除了许多加工可能性，而工序间强制的使能关系则排除了替代的加工路线。如果能依据制造系统的具体情况实现对加工方法和加工路线的实时选择，生产调度的可行空间必然更大，就能更好的利用制造系统的资源并避免瓶颈资源的产生。而且由于工艺规划是一次生成终身使用的，工艺规划阶段和生产阶段可能间隔相当长的时间，在生成工艺规划时被认为是恰当的加工方法可能在产品生产时遇上瓶颈机床而变为不合理解。由于生产阶段必须用到工艺规划，工艺规划阶段和生产阶段的活动就构成了使能关系。在这一依赖关系中，根据上面的分析可以看出，现有的工艺规划已经妨碍

67在扰动攻击下仍能平滑进行。图4-2 资源Agent在 CPE 中，每个定单 Agent 负责管理控制一个定单的执行过程。定单 Agent主要完成以下任务：任务分解：根据定单所要求产品的工艺规划将定单分解为制造子任务。招标：分别就各个制造子任务发起招标，根据系统 Agent 提供的资源能力表给具有加工此任务能力的资源 Agent 发送招标公告。评标：根据各资源 Agent 所送来的标书选择恰当的中标者。如果系统使用的是非线性工艺规划，定单 Agent 还必须在可互相替代的原子任务或组合任务中做出选择，然后分析各任务的前导，并发和后继任务。并向各中标Agent 发送中标通知。执行跟踪：在定单执行过程中，定单 Agent 接收各资源 Agent 送来的消息，了解定单的执行过程并记录相关的信息。优先级更改：但在定单执行过程中，定单 Agent 要根据所收到的定单执行过程信息

68图4-3 定单Agent在 CPE 中，系统 Agent 并不主动的参与制造过程的决策，但它是整个制造系统的监视者及对外接口。它负责监视制造系统的运行状态，收集统计制造系统的运行信息，接受来自外界的定单。它的详细功能如下：资源管理：接受制造系统中各制造资源的登记，在制造系统运行过程中收集各制造资源的状态，特别是其能力状态，提供给定单 Agent 和制造系统管理人员。定单跟踪：收集制造系统中各定单当前的执行状态并提供给制造系统管理人员。对外接口：以整个制造系统管理者的身份接受外来定单，并在制造系统内部生成并启动相应的定单 Agent 以开始此定单的执行。在完成定单的加工后通知客户。信息统计：统计并记录制造系统运行中的相关数据
【引证文献】

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本文编号：2847321