復(fù)雜裝備生產(chǎn)一般具有以下幾個(gè)特點(diǎn):1)產(chǎn)品品種多、小批量、零部件系列多;2)產(chǎn)品各部件之間的時(shí)序約束關(guān)系和成套性要求比較嚴(yán)格;3)關(guān)鍵資源的能力平衡和利用率直接決定生產(chǎn)率;4)滿足交貨期是生產(chǎn)計(jì)劃與控制的主要目標(biāo)。復(fù)雜裝備制造生產(chǎn)管理的復(fù)雜性歸根結(jié)底來(lái)源于產(chǎn)品技術(shù)和生產(chǎn)類型的復(fù)雜性.
    目前，大型離散制造企業(yè)的綜合管理系統(tǒng)普遍采用ERP/MES護(hù)CS的3層支撐系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu).而傳統(tǒng)的ERP在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上一般是固定的，缺乏對(duì)企業(yè)再造工程、企業(yè)業(yè)務(wù)流程重組、企業(yè)集團(tuán)化管理的支持，復(fù)雜裝備綜合管理的解決方案是依據(jù)企業(yè)管理創(chuàng)新工程整體構(gòu)思的需求展開(kāi)的.針對(duì)大型復(fù)雜裝備企業(yè)產(chǎn)品品種多、系列型號(hào)多、裝配復(fù)雜的特點(diǎn)，本文采用分布式異構(gòu)多智能體系統(tǒng)的協(xié)同求解策略，構(gòu)建了中國(guó)北車集團(tuán)某機(jī)車車輛集團(tuán)有限公司的集團(tuán)協(xié)同管理動(dòng)態(tài)可重構(gòu)ERP系統(tǒng).
   
    1 基于MAS技術(shù)的DRERP框架結(jié)構(gòu)
   
    MAS是分布式人工智能研究的重要領(lǐng)域，每個(gè)Agent可以獨(dú)立完成各自的工作，并通過(guò)它們之間的通信和協(xié)調(diào)達(dá)成系統(tǒng)整體的目標(biāo).同時(shí)，多戈net系統(tǒng)具有拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以動(dòng)態(tài)改變的強(qiáng)大優(yōu)勢(shì)，因此，DR-ERP的構(gòu)建采用MAS作為技術(shù)支持.
    針對(duì)大型復(fù)雜裝備生產(chǎn)周期長(zhǎng)、變型設(shè)計(jì)多、面向訂單且客戶需求多變的生產(chǎn)特點(diǎn)，同時(shí)為適應(yīng)整個(gè)集團(tuán)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)統(tǒng)一布局、最大限度發(fā)揮企業(yè)分廠及外協(xié)生產(chǎn)的資源優(yōu)勢(shì)，勢(shì)必要求該DRERP系統(tǒng)能夠適應(yīng)企業(yè)模型的動(dòng)態(tài)變化.
    按照詹姆斯.馬丁(JamesMratin)以數(shù)據(jù)為中心的指導(dǎo)思想，將大型復(fù)雜裝備DRERP的企業(yè)信息系統(tǒng)分為3個(gè)層面:
    第1個(gè)層面是數(shù)據(jù)采集層面.因此，在進(jìn)行系統(tǒng)分析時(shí)，在該層面首先要做的工作是系統(tǒng)地描述管理對(duì)象狀態(tài)變化和運(yùn)動(dòng)的過(guò)程，以此來(lái)確定企業(yè)信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集點(diǎn)，然后進(jìn)一步地確認(rèn)采集的內(nèi)容和頻度，確定歷史數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和利用方法.
    第2個(gè)層面是對(duì)企業(yè)各個(gè)管理業(yè)務(wù)、管理流程和控制方式進(jìn)行設(shè)計(jì).這是企業(yè)信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)的難點(diǎn).管理對(duì)象的變化應(yīng)該按照企業(yè)的需要和計(jì)劃來(lái)進(jìn)行，而管理業(yè)務(wù)流程則是多變和復(fù)雜的，它不僅和管理對(duì)象有關(guān)，而且和管理者、管理方法、市場(chǎng)等因素有關(guān).
    第3個(gè)層面是計(jì)劃管理.其任務(wù)是找出每一個(gè)環(huán)節(jié)變化的規(guī)律和條件，這是作業(yè)執(zhí)行和激活.net動(dòng)作的條件.在此基礎(chǔ)上，建立一套完整的企業(yè)任務(wù)制定、分解、動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)和下達(dá)的體系.這是DRERP的核心。
   
    2 DRERP的動(dòng)態(tài)重構(gòu)模型和解決方案
   
    DRERP動(dòng)態(tài)重構(gòu)的過(guò)程本質(zhì)上是整個(gè)集團(tuán)生產(chǎn)決策的過(guò)程[31.這個(gè)決策是由擁有集團(tuán)資源的各企業(yè)決策者共同做出的.在生產(chǎn)訂單的驅(qū)動(dòng)下，集團(tuán)重構(gòu)模塊在對(duì)所有資源信息的搜尋和評(píng)價(jià)基礎(chǔ)上，與各資源擁有企業(yè)進(jìn)行協(xié)商，最終形成面向不同生產(chǎn)任務(wù)的、分配在不同時(shí)間槽(times lot)上的資源集合，從而以合理
    的成本將訂單快速地從計(jì)劃轉(zhuǎn)人生產(chǎn)，以適應(yīng)市場(chǎng)的多變和用戶的需要.
    DRERP的動(dòng)態(tài)重構(gòu)模型采用分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，通過(guò)Agnet的構(gòu)造方式，使各功能系統(tǒng)成為具有決策自主權(quán)的智能Agent.每個(gè)Agent根據(jù)自身的特點(diǎn)和任務(wù)，定義自己的規(guī)則庫(kù)，并能動(dòng)態(tài)構(gòu)造、修改、更新自己的調(diào)度規(guī)則.從功能上劃分，該系統(tǒng)主要由以下Agent:任務(wù)Agent、重構(gòu)Agent、調(diào)度Agent、資源Agent、庫(kù)存Agent、成本Agent等構(gòu)成Agent間通過(guò)傳遞消息進(jìn)行相互聯(lián)系，共同完成集團(tuán)生產(chǎn)的重構(gòu)與調(diào)度任務(wù).
    1)任務(wù)Agent:負(fù)責(zé)任務(wù)分配.根據(jù)訂單的任務(wù)屬性，如成品產(chǎn)品(機(jī)車)或零部件產(chǎn)品(內(nèi)燃機(jī)、路用件等)，和企業(yè)內(nèi)部的生產(chǎn)能力，將調(diào)度Agent承接的任務(wù)分解成2類子任務(wù):一類是本企業(yè)當(dāng)前能夠完成的任務(wù)，下達(dá)給資源Agent;另一類是尋求其他外協(xié)加工企業(yè)合作的任務(wù).
    2)重構(gòu)Agent:完成作業(yè)計(jì)劃的動(dòng)態(tài)分解，將任務(wù)分解成生產(chǎn)單元，一方面根據(jù)具體的子作業(yè)對(duì)本企業(yè)資源進(jìn)行重構(gòu)，制定資源的動(dòng)態(tài)邏輯分配計(jì)劃，另一方面，它還根據(jù)本企業(yè)資源不能處理的任務(wù)需要，負(fù)責(zé)對(duì)外協(xié)資源加以搜索、查詢，并將重構(gòu)的資源存放在動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)里，以便完成任務(wù)的分配計(jì)劃.同時(shí)，在重構(gòu)過(guò)程中，還將交付時(shí)間、成本、質(zhì)量等因素考慮進(jìn)來(lái)，對(duì)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)里的重構(gòu)結(jié)果加以修正，
    3)調(diào)度Agent:負(fù)責(zé)企業(yè)的調(diào)度和監(jiān)控，監(jiān)視任務(wù)的執(zhí)行過(guò)程，如訂單的收發(fā)、任務(wù)的承接、合同計(jì)劃、臨時(shí)通知等的管理活動(dòng).
    4)資源Agent:與任務(wù)Agent交互信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)任務(wù)的資源分配，向任務(wù)Agent進(jìn)行狀態(tài)信息反饋。同時(shí)對(duì)分配給自己的任務(wù)進(jìn)行調(diào)度和執(zhí)行.
    DRERP系統(tǒng)中的多Agent重構(gòu)機(jī)制采用了合同網(wǎng)和啟發(fā)式規(guī)則相結(jié)合的協(xié)調(diào)方式來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)度規(guī)則和策略的重構(gòu).該系統(tǒng)的資源調(diào)度重構(gòu)模型如圖 1所示.在此模型中，調(diào)度Aegtn將生產(chǎn)計(jì)劃細(xì)化后生成任務(wù)Agent，并生成一個(gè)任務(wù)計(jì)劃，同時(shí)將有關(guān)信息告知任務(wù)Agent，消息內(nèi)容的格式為:{作業(yè)名稱，單位作業(yè)的基本任務(wù)，任務(wù)所需資源表，期限，其他約束，任務(wù)標(biāo)識(shí)}.
    招標(biāo):任務(wù)Agent首先將任務(wù)分解為子任務(wù).任務(wù)Agent管理所有的加工任務(wù)，維護(hù)一個(gè)加工作業(yè)(資源Agent隊(duì)列，隊(duì)列中存在2種作業(yè)，一種是可以進(jìn)行招標(biāo)的作業(yè)，另一種是等待招標(biāo)的作業(yè)，一旦有作業(yè)執(zhí)行完畢，加工作業(yè)隊(duì)列中的某些屬于等待投標(biāo)的作業(yè)就有可能變?yōu)榭梢赃M(jìn)行招標(biāo)的作業(yè).任務(wù)Agent對(duì)所有可以進(jìn)行招標(biāo)的作業(yè)(資源Agent)發(fā)布招標(biāo)信息.消息格式為:{需執(zhí)行的作業(yè)量，作業(yè)，期限，約束，任務(wù)標(biāo)識(shí)}.
    投標(biāo):資源Agent接收到招標(biāo)信息后，主要依據(jù) 2個(gè)指標(biāo)進(jìn)行任務(wù)投標(biāo):加工任務(wù)的優(yōu)先級(jí)和資源Agent自身的規(guī)則(如最短加工時(shí)間優(yōu)先SPT和最早完成時(shí)間優(yōu)先EFT等).首先確定向哪一個(gè)加工任務(wù)投標(biāo)，該規(guī)則選擇權(quán)由資源Agent決定 同時(shí)任務(wù)Agent可通過(guò)調(diào)整加工任務(wù)的優(yōu)先級(jí)來(lái)處理某些特殊情況，如，保證急件的及時(shí)加工.然后，資源Agent向任務(wù)Agent發(fā)出投標(biāo)消息，消息格式為:}資源編號(hào)，可執(zhí)行的時(shí)間段表，保證期限的最大工作量，資源可利用的時(shí)間.
    簽約:任務(wù)Agent收到投標(biāo)消息后，發(fā)送給重構(gòu)Agent，從可投標(biāo)資源列表中，依據(jù)加工任務(wù)的最早完成時(shí)間和發(fā)出投標(biāo)請(qǐng)求的Agent的加工任務(wù)隊(duì)列長(zhǎng)度等條件對(duì)相應(yīng)的投標(biāo)資源Agent進(jìn)行判定;首先，任務(wù)Agent優(yōu)先和完成任務(wù)最早的資源Agent簽約，即期望加工任務(wù)能夠盡快完成;其次，在有多個(gè)資源Agent對(duì)同一任務(wù)的最早完成時(shí)間相同的情況下，優(yōu)先與加工任務(wù)隊(duì)列長(zhǎng)度最短的資源Agent簽約.加工任務(wù)隊(duì)列的長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)著資源Agent的利用率和在制品率，這樣做的目的是平衡加工設(shè)備的負(fù)載.

    3 基于MAS的DRERP體系結(jié)構(gòu)及實(shí)現(xiàn)

    由于分布、異構(gòu)是集團(tuán)化企業(yè)信息集成的基本特點(diǎn)，而CORBA是當(dāng)前解決異構(gòu)、協(xié)同、分布的主流技術(shù)之一，因此，DRERP系統(tǒng)采用 CORBA技術(shù)開(kāi)發(fā)和構(gòu)造相應(yīng)的Agent，從而保證在異構(gòu)平臺(tái)上支持異構(gòu)數(shù)據(jù)的互操作.整個(gè)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)如圖2所示.
    例如，當(dāng)有新訂單計(jì)劃發(fā)生時(shí)，調(diào)度Agent:通過(guò)用戶接口接收新訂單，然后通過(guò)與其他Agent (銷售Agent生產(chǎn)計(jì)劃Agent、物供Agent、庫(kù)存Agent、采購(gòu)Agent等)接口進(jìn)行信息交互，經(jīng)過(guò)成本Agent進(jìn)行核算分析以及重構(gòu)Agent確定的資源重構(gòu)方案后(對(duì)機(jī)車產(chǎn)品零部件組成進(jìn)行樹(shù)狀結(jié)構(gòu)劃分后，系統(tǒng)規(guī)定產(chǎn)品關(guān)鍵部件，如轉(zhuǎn)向架、內(nèi)燃機(jī)等的優(yōu)先級(jí)最高)，產(chǎn)生一個(gè)基本的生產(chǎn)流程計(jì)劃和資源調(diào)度計(jì)劃，并自動(dòng)生成一個(gè)任務(wù)Agent，連同"生產(chǎn)任務(wù)消息"發(fā)送給任務(wù)Agent.以下給出Agent間業(yè)務(wù)交互的2個(gè)消息格式.其中，生產(chǎn)任務(wù)發(fā)布消息格式為:

    任務(wù)Agent將任務(wù)計(jì)劃以廣播方式發(fā)送給相關(guān)資源Agent，進(jìn)行資源招標(biāo)，消息格式為:
   

    4 結(jié)束語(yǔ)
   
    本文基于中國(guó)北車集團(tuán)某機(jī)車車輛集團(tuán)有限公司MEI工程的實(shí)際需求，通過(guò)對(duì) DRERP系統(tǒng)的重構(gòu)模型、資源動(dòng)態(tài)重構(gòu)解決方法、系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)及具體實(shí)現(xiàn)等的研究，提出了一種適合大型復(fù)雜裝備制造企業(yè)的資源動(dòng)態(tài)重構(gòu)的ERP系統(tǒng)構(gòu)建模式.采用基于MAS合同網(wǎng)和啟發(fā)式規(guī)則相結(jié)合的方法進(jìn)行資源動(dòng)態(tài)重構(gòu)ERP的協(xié)同式求解，有利于提高系統(tǒng)的執(zhí)行效率和系統(tǒng)的開(kāi)放性，為大型離散企業(yè)在企業(yè)業(yè)務(wù)重組、規(guī)模擴(kuò)大、集團(tuán)化統(tǒng)一管理的需求下構(gòu)建 ERP系統(tǒng)做出了有益的嘗試.

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本文標(biāo)題：大型復(fù)雜裝備企業(yè)基于MAS 的動(dòng)態(tài)可重構(gòu)ERP系統(tǒng)

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