（计算机应用技术专业论文）基于多agent技术的棉纺企业综合管理信息系统.pdf

浙江大学硕士学位论文 摘要 多a g e n t 系统是传统人工智能问题求解模式与分布式计算技术日益融合而形 成的一种系统组织形式。在多a g e n t 系统中，a g e n t 作为系统的基本元素，具有 自主性、反应性、社会性等特征。多个a g e n t 通过通信和协作过程相互作用，共 同完成某些任务，并保证各自的利益最大化。目前，这种系统组织形式在企业信 息系统集成等领域中得到日益广泛的应用。 本文针对制造业一个特定的领域棉纺企业，提出了一个基于多a g e n t 技 术的棉纺企业综合管理信息系统，相对于传统的企业信息系统，从集成性、可扩 展性和重构性等方面得到了改善。下面是本文主要工作的几个方面： 从多a g e n t 技术角度出发，对棉纺企业的综合信息系统作为多a g e n t 系 统，进行了结构设计和系统建模。 以配棉管理子系统为例子，结合各个功能点，划多a g e n t 系统里面的 a g e n t 之间的协作求解机制进行了详细分析。 从消息驱动b e a n 和j m s 技术出发，给出了采用j 2 e e 技术开发的基于多 a g e n t 技术的棉纺企业综合管理信息系统的具体实现。 结合文中详细讨论的配棉管理子系统，对基于多a g e n t 技术的棉纺企、眦 综合管理信息系统进行实例介绍。 关键字：多a g e n t 系统，棉纺企、峨管理信息系统，配棉，j 2 e e 浙扛大学颂士学位论文 a b s t r a c t m u l t i a g e n ts y s t e mi sas y s t e mo r g a n i z a t i o ns t y l ew h i c hi sc o m b i n a t i o no ft h e t r a d i t i o n a la r t i f i c i a li n t e l l i g e n c ep r o b l e ms o l v i n gp a t t e r na n dd i s t r i b u t e dc o m p u t i n g t e c h n o l o g y a g e n t i st h eb a s i ce l e m e n to fam u l t i a g e n ts y s t e m ，w h i c hh a sc h a r a c t e r s s u c ha sa u t o n o m y ，r e a c t i v i t y , s o c i a la b i l i t y , a n ds oo n ，t h r o u g hm e s s a g eb a s e d c o m m u n i c a t i o na n dc o o r d i n a t i o n ，m u l t i a g e n t sr e a c tw i t he a c ho t h e ra n da c c o m p l i s h t h e i rc o m m o nt a s k s ，n o w a d a y st h i ss t y l eo fs y s t e ma r c h i t e c t u r ep l a y sm o r ei m p o r t a n t r o l e si ne n t e r p r i s ei n f o r m a t i o ns y s t e mi n t e g r a t i o n i nc o n s i d e r i n gc o t t o ns p i r a l i n ge n t e r p r i s ea sas p e c i a lf i e l do fm a n u f a c t u r i n g i n d u s t r y , t h ep a p e rp r o p o s e sam a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e mf o rs p i n n i n gc o t t o n e n t e r p r i s e ，w h i c hi sb a s e do nm u l t i - a g e n tt e c h n o l o g y a sc o m p a r e dw i t ht r a d i t i o n a l e n t e r p r i s e i n f o r m a t i o ns y s t e m ，t h es y s t e mm a k e si m p r o v e m e n t si n i n t e g r a t i o n ， e x t e n d i b i l i t ya n dr e f a c t m + i n g f o l l o w i n gi st h em a i nw o r k si nt h i sp a p e r d e s i g n i n ga n dm o d e l i n gt h em a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e mf o rs p i n n i n g c o t t o ne n t e r p r i s e ，w h i c hi st r e a t e da sam u l t i - a g e n ts y s t e m 。 a st h ee x a m p l e i ta n a l y z e st h ec o l l a b o r a t i v es o l v i n gp r o b l e m sm e c h a n i s m a n do f d i s t r i b u t i n gc o t t o ns u b s y s t e mf r o mf u a c t i o n a ip o i n t g i v i n gt h ei m p l e m e n t a t i o no ft h em a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e m f o r s p i n n i n gc o t t o ne n t e r p r i s ew i t hm e s s a g e d r i v e nb e a na n dj m so fj 2 e e t e c h n o l o g y g i v i n gt h e i n s t a n c eo fd i s t r i b u t i n gc o t t o ns u b s y s t e mt oi n t r o d u c et h e m a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e mf o rs p i n n i n gc o _ 【t o ne n t e r p r i s e k e y w o r d ：m u l t i a g e n ts y s 把m ，c o t t o ns p i n n i n ge n t e r p r i s e ，m i s ，d i s t r i b u t i n g c o t t o n j 2 e e 2 浙江大学硕士学位论文 1 1 引言 第1 章绪论 近二十年来，计算机软硬件技术与通信技术得到了迅猛地发展，应用领域日 趋广泛化和复杂化，特别是随着网络技术的快速发展，i n t e m e t 的广泛应用，导 致了计算机应用由集中式、单机系统走向分布式系统。分布式计算逐渐成为当今 计算技术的关键研究领域之一。分布式计算的发展经历了从基于过程的分布式计 算阶段，到现在的面向对象的分布式计算阶段，以及目前正在广泛研究的基于 a g e n t 的分布式计算。基于a g e n t 的分布式计算具有智能性、自主性和移动性。 它为分布式计算带来了新的思想和特性，得到了广泛的关注与研究。a g e n t 技术 提供了一种新的计算和问题求解模型。 a g e n t 技术快速发展的一个主要原冈是i n t e m e t 和万维网的广泛普及和增加。 w e b 卜信息资源的迅速增长使得许多w e b 用户感到信息超载，这种超载使得人 们希望智能a g e n t 技术能够减轻w e b 用户的负担。人们看到了a g e n t 技术执行 许多任务的潜力，从简单和日常的到复杂的工作。智能a g e n t 将使最终用户从纷 繁的信息海洋中解放出来，在智能a g e n t 的帮助下，用户可以只关注他最感兴趣 的那些信息。 a g e n t 能够提供一种很好的问题求解模型的原因是由于基于a g e n t 的系统具 有许多优点。a g e n t 提供了一种远程智能程序没计的方法。多a g e n t 系统放松， 对集中式、规则、顺序控制的限制，提供了分散控制、应急和并行处理。并且， 多a g e n t 系统可以降低软件或硬件的费用，提供更快速的问题求解。 在企业应用方面，人工智能技术已经在智能制造领域应用了2 0 多年，特别 是近几年分布式人工智能领域中多a g e n t 系统具有很好的应用前景。企业数据和 应用的动态与分布性的增强要求软件不仅有被动响应信息需求的能力，而且以一 定程度的智能，主动地预测、适应乃至积极地寻找途径以支持用户需要。进入二 十一世纪以后，a g e n t 的研究迅猛发展，出现了多种a g e n t 类型，各种各样的应 用及方法的出现是a g e n t 技术逐渐成熟的重要标志。 制造业作为国民经济的一个重要支柱，在“信息化带动工业化，t _ q k 化驱动 浙江大学硕士学位论文 信息化”的总体目标下，面对知识经济的挑战，创新已成为我们社会进步的原动 力。在制造企业中，产品设计、工艺规划、车间调度等活动传统上被作为离散阶 段的活动，这些活动被分别开发，然而，某一阶段的决策将会影响到下游阶段的 决策【l 】。因此，传统的企业综合信息系统在系统柔性、可扩展性、智能化、人机 交互和多机异构环境的资源共享等方面存在无法克服的瓶颈。 作为制造业的一个特定领域棉纺企业，有着其自身的特点： 1 ) 从生产管理控制的角度来看，棉纺企业的生产特点是生产工序繁多，而 且每一个生产工序的生产情况对下一道工序的生产产生直接影响。作为 企业需要考虑行业生产的这些特点，在生产计划方面，需要综合考虑客 户需求、产品要求、企业制造资源，制定高效而合理的生产计划，并根 据客户或实际生产情况的变化进行及时调整，实现合理有效地安排生产， 解决纺织企业在生产能力分布不均衡情况下计划安排合理化、有序化和 可行化的难题；在生产作业管理方面，需要提高生产管理流程的规范化， 合理调配各类物料，有效地制定各级车间作业计划，有效地协调指挥车 间的现场生产工作，实现制造资源动态优化配置，实现对生产车间的有 效控制；在物流方面，对原棉、棉条、粗纱、细纱、织轴、半成品进行 全程动态监控，有效控制产品库存，大幅度提高产品生产过程的可控性。 2 ) 从质量管理控制的角度来看，要引入事前质量管理的新概念，把产品质 量问题消灭在萌芽阶段，采取生产前严格质量检测，生产中严格质嚣控 制，生产后产品质量问题逐级回溯原则，对产品生产过程中的各种质量 数据进行管理，发现问题，及时反馈，及时提出改进办法。 3 ) 从成本管理控制的角度来看，要从企业生存价值链角度出发，通过成本 预测、成本核算与分析、成本考核，对企业从纺织原料采购、生产到营 销的关键点成本进行有效控制与管理，大幅度提高企业成本的可控性。 4 ) 从企业决策的角度来看，要对企业生产经营数据进行智能处理，分析企 业的运营现状，协助企业管理者发现企业潜在的问题，预测今后的发展 趋势，为管理层决策提供支持，使其决策更高效、合理，并为企业领导 制定正确的发展战略做出果断决策提供依据。 5 ) 从客户关系管理的角度来看，为使生产销售更具实效性和针对性，企业 6 浙江大学硕士学位论文 的客户服务工作要由以产品为中心转变为以客户为中心。通过对客户数 据综合，将销售与效益进行挂钩，在对客户进行分类管理的基础上，对 不同的客户采取不同的策略，合理有效的安排生产和销售，使企业抓住 重点，以适应不断激烈的市场竞争，同时也能有效的提升客户价值满意 度和忠诚度，扩展业务市场和渠道，达到客户和企业双赢的最佳效果。 6 ) 从制造过程实时在线数据采集的角度来看，棉纺织制造过程实时在线数 据采集系统主要针对两类设备，包括自动络筒机、气流纺，主要通过这 两类设备的底层数据接口，进行实时的数据采集，并对采集的数据进行 综合管理，一方面可以对设备的运行状态进行监控，另一方面，可以自 动获取设备的产量、质景等数据，为上层的生产管理、质量管理提供基 础数据。 从对棉纺企业的特征分析来看，如果采用传统的技术，必然出现对一些复杂 问题的难以求解的情况，而且对系统的重构也有很大的限制。冈此，我们引入了 多a g e n t 技术，希望能够对传统的企业综合管理信息系统，从性能、可扩展性、 重构性和复杂问题求解等方面有所突破。 1 2 a g e n t 技术概述 a g e n t 技术在计算机领域的研究和应用源于2 0 世纪7 0 年代美国麻省王甲工学 院研究人员开展的一系列关于分布式人工智能的研究。研究人员发现，通过协作 将一些简单的信息系统组成一个大的系统可以显著提供系统处理复杂问题的能 力，并且通过定义合理的协作机制可以提高整体系统的智能水平。由此产生r 具 有一定智能，能被动地响应信息处理的需求，除了完成事先指定的任务外，还能 够主动地预测、适应乃至积极寻找途径以支持用户完成任务的软件a g e n t 的概念 和方法。 1 2 1 a g e n t 的概念 有关a g e n t 的概念可以追溯到2 0 世纪7 0 年代早期的分布式人工智能 ( d i s t r i b u t e da r t i f i c i a li n t e l l i g e n c e ，d a d 研究中c a r lh e w i t t 的并发演员模型2 1 。 最经典和被广为接受的是w o o l d r i d g e 等人的“弱定义和“强定义” 3 1 om a r v i n 浙江大学硕士学位论文 m i n s k y 从多主体系统的社会智能的角度给出主体的定义：“这些进程我们称之为 主体，每个主体本身只会做一些简单的事情”，但当我们用特定的方法将这些主 体组成一个群体时，就产生了真正的智能4 1 。 一般认为a g e n t 表示基于硬件或者基于软件的计算机系统，并具有自主性、 反应性、社会性与主动性等特征。 1 2 2 a g e n t 的特征 从a g e n t 的定义不难看出，a g e n t 的最基本的特征应该包括： 1 ) 自主性。a g e n t 运行时不直接受他人控制，对自己的行为与内部状态 有一定的控制能力。这是最基本的属性，是a g e n t 区别于其他抽象 概念的个重要特征。 2 ) 反应性。a g e n t 能够感知所处的环境，并通过行为对环境中相关事件 做出适时的反应。 3 ) 社会性。即通信能力，a g e n t 可能处于由多个a g e n t 构成的社会环境 中，通过某些交互途径与他人交换信息，协同完成自身问题求解或 者帮助其他a g e n t 完成相关活动。 4 ) 主动性。a g e n t 并不是简单的针对周围环境和其他a g e n t 的信息做出 反应，而是主动的交互。a g e n t 对环境做出的反应是目标导向下的主 动行为，即行为是为了实现其目标。 除此之外，a g e n t 还应该包括其他的些属性。例如，适应性，a g e n t 能够 对环境的变化做出反应，在适当的时候采取面向目标的行动，以及从其自身的经 历、所处的环境和其他a g e n t 的交互中学习；移动性，a g e n t 可以从一个地方移 动到另一个地方而保持其内部状态不变，主体可以携带数据和能够在远处执行智 能指令；还有规划能力主要描述主体可以根据目标、环境等要求，主体应该至少 对自己的短期行为做出规划；还有其他一些属性，这里就不赘述了。 但是对于人工智能的研究者来说，a g e n t 除了应该具有上面这些特性以外， 还应该具有某些通常人类的特征。如：知识、信念、意图等。 a g e n t 概念的上述特性使得它表现出类似人的特征，而这为计算机科学与人 工智能所面临的复杂问题的求解提供了新的途径。尽管a g e n t 可能具有多种特 8 堑坚丕兰堡主兰竺堡苎 m i n s k y 从多主体系统的社会智能的角度给出主体的定义：“这些进程我们称之为 主体，每个主体本身只会做一些简单的事情”，但当我们用特定的方法将这些主 体组成个群体时，就产生了真正的智能 “。 一般认为a g e n t 表示摹于硬件或者基于软件的计算机系统，并具有自丰性、 反应性、社会性与主动性等特征。 1 2 2 a g e n t 的特征 从a g e n t 的定义不难看出，a g e n t 的最摹本的特征应该包括： 1 ) 自主性。a g e n t 运行时不直接受他人控制，对白己的行为与内部状态 有一定的控制能力。这是最基本的属性，是a g e n t 区剐于其他抽象 概念的个重要特征。 2 ) 反麻性。a g e n t 能够感知所处的环境，并通过行为对环境中相关事件 做出适时的反应。 3 ) 社会性。即通信能力，a g e n t 可能处于由多个a g e n 构成的社会环境 中，通过某些交互途径与他人交换信息，协同完成自身问题求解或 者帮助其他a g e n t 完成相关活动。 4 ) 主动性。a g e n t 并不是简单的针对周同环境和其他a g e n t 的信息做m 反应，而是主动的交互。a g e n t 对环境做出的反应是目标导同下的主 动行为，即行为足为了实现其目标。 除此2 外，a g e n t 还应该包括其他的1 蝗属性。例如，适应性，a g e n t 能够 对环境的变化做反应，在适当的时候采取面向目标的行动，以及从其自身的经 历、所处的环境和其他a g e n t 的交互中学习；移动性，a g e n t 可以从一个地方移 动到另一个地方而保持其内部状态不变，主体可以携带数据和能够在远处执行智 能指令；还有规划能力主要描述主体可以根据目标、环境等要求，主体应该至少 对自己的短期行为做出规划；还有其他些属性，这里就不赘述了。 但是对于人工智能的研究者来说，a g e n t 除了应该具有上面这些特性以外， 还应该具有某些通常人类的特征。如：知识、信念、意图等。 a g e n t 概念的上述特性使得它表现出类似人的特征，而这为计算机科学与人 t 智能所面临的复杂问题的求解提供了新的途径。尽管a g e n t 可能具有多种特 工智能所面临的复杂问题的求解提供了新的途径。酵管a g e n t 可能具有多种特 浙江大学硕士学位论文 征，但是没有必要构建一个包括上述所有特性的a g e n t 或多a g e n t 系统，而是应 该从实际需求出发，开发包含以上几部分特征的a g e n t 系统。 当前对这些特征的研究主要集中在理论方面，如s h o h 锄【5 1 提出的面向主体编 程( a g e n t o r i e n t e dp r o g r a m m i n g ，a o p ) 使用的就是这个定义。 1 2 3 a g e n t 的基本结构 a g e n t 的基本功能就是与外界环境交互，得到信息，对信息按照某种技术处 理，然后作用环境。如图1 - 1 所示是a g e n t 的基本结构。a g e n t 可以看成一个黑 箱，通过传感器感知环境，通过效应器作用环境。a g e n t 软件通过字符串编码作 为感知和作用。大多数a g e n t 不仅要与环境交互作用，更主要的是处理和解释接 受的信息，达到自己的目的。 委 1 l 4 a g e n t 的分类 图1 - 1a g e n t 的基本结构 有关a g e n t 的分类一直没有统一的概念。现有的分类和a g e n t 的应用都是以 a g e n t 的某几个特征作为关键属性，进行分类和设计a g e n t 系统。 1 ) 根据a g e n t 的移动属性可以分为静止a g e n t 和移动a g e n t 。 2 ) 根据a g e n t 结构可以分为思考型a g e n t $ 口反应型a g e n t 。思考型a g e n t 拥有内部、形式化、推理模型，为了和其他a g e n t 协调工作而计划、 9 浙江大学硕士学位论文 谈判。反应型a g e n t 来源于b r o o k s 嘲、a g r e 和c h a p m a n t 7 1 的研究成 果，反应型a g e n t 并不拥有环境内部的、形式化的模型，它仅仅针 对所在环境的当前状态做出反应【8 。 3 ) 根据a g e n t 拥有的基本属性进行分类。例如，n w a n a 根据a g e n t 的 三大基本属性：自主性、协同性、学习性分为四类 9 。s t a nf r a n k l i n 强调了a g e n t 的智能和自治属性，对a g e n t 进行了划分f l 。 4 ) 有时也可以根据a g e n t 的角色进行分类。这种分类方法经常利用 i n t e m e t 的搜索引擎，我们把a g e n t 分为信息a g e n t 和网络a g e n t 。 信息a g e n t 也可能是静止、移动或者协商型a g e n t 。 不难看出，a g e n t 分类最基本的标准是a g e n t 的特征或者属性。 1 2 5 a g e n t 与对象的区别 对象被定义为一个计算实体，封装了一些状态，可以在这些状态f 执行某些 动作或方法，并且可以通过消息进行通信。尽管有相似性，但是a g e n t 和对象还 是有明显的区别。 1 ) 自治程度不同。在面向对象程序设计语言中，可以把对象公有化。 可以从程序的任何地方访问被公有化的对象，它们的方法可以被其 他对象调用，通过这种方式，可以认为对象在其状态上显示了自治 性，但是不能表现出对自己的行为的控制。与对象相比，显然a g e n t 具有更强的自治性的概念，特别是它们能自己决定是否接收其他 a g e n t 的请求执行一个动作或方法。 2 ) a g e n t 具有灵活的行为能力，而标准的对象模型根本没有这种行为能 力。 3 ) 每个a g e n t 都有自己独立的控制线程，而在标准对象模型中，系统 只有一个控制线程。 1 3 a g e n t 技术的研究现状 有关a g e n t 的研究主要可以分为两个时期： 1 ) 1 9 7 7 1 9 9 0 年，主要集中于智能a g e n t 研究。1 9 9 5 年w o o l d r i d g e 总结 l o 浙江大学硕士学位论文 了慎思型a g e n t ，具有明确的可描述性、形式化模型且决策借助于形式 化推理决定a g e n t 口 。此阶段主要集中于a g e n t 之间的交互和通信，任务 的分解和分布，协调和协同，通过谈判解决冲突等焦点问题。目标是确 定、分析、设计和综合多个协作a g e n t 组成的系统。典型的系统有a c t o r 模型【2 、m a c e 1 1 】、d v m t 1 烈、m i c e 1 3 1 等。 2 ) 1 9 9 0 年以来，有关a g e n t 的研究和应用更加广泛，并出现了系列达到实 用的系统。如s y c a r a 在c m u 中的旅游者接待系统 1 ”，任务a g e n t 和信 息a g e n t 相互协作以产生每一个旅游者的日程安排。 1 4 多a g e n t 系统的应用前景 a g e n t 系统分为单a g e n t 系统和多a g e n t 系统。单个a g e n t 的研究目标是认 识与模拟人类智能行为，而多a g e n t 系统则集中在自主的a g e n t 之间智能行为的 协调，它们之间协调各自的知识、目标、技能、规划来产生相应行为或解决问题。 多a g e n t 系统已经引起各个领域的研究人员的重视，其主要原因是采用多 a g e n t 系统的理论和技术实现的系统在很多方面具有明显的优势。由于多a g e n t 系统具有这样的突出优点：对现实应用要求的广泛适应性、设计的简单性和所设 计的系统在运行中所表现出来的良好性能，多a g e n t 系统被应用到了诸多应用领 域，如制造、通信、航空管理、交通管制、信息管理系统、商业过程管理、远程 诊断、教育与娱乐等。 1 ，a g e n t 系统在制造领域的应用 现代制造系统是高度分散的制造系统，由许多标准化或非标准化、自治和半 自治的加工设备、材料运输设备、机器人等各种制造资源组成，因而它是多a g e n t 系统的最佳应用对象。多a g e n t 系统应用于制造业的研究，将给制造业带来巨大 的变化。 多a g e n t 系统在制造领域中的应用，主要体现在以下几方面： 1 ) 生产组织与信息管理。上海交通大学的高国军等采用多a g e n t 技术建立 了一个可重构的企业信息系统，该系统可以有效地支持应用企业的敏捷 化【1 5 】。国外的s w a m i n a t h a n 运用多a g e n t 系统对供应链的动力学行为进 行建模；m e h r a 和n i s s e n 采用a d e ( a g e n td e v e l o p m e n te n v i r o n m e n t 浙江大学硕士学位论文 统。 t o o l k i t ) 工具和j a v a 语言研究并开发了基于a g e n t 的敏捷供应链管理系 统。s h a w 提出用a g e n t 方法进行制造调度和控制，指出制造单元可以通 过投标机制将：【作以子合同的形式转包给其他制造单元( ” 。w e i m i n g s h e n 等人研究了面向混合a g e n t 的企业集成框架建模1 8 。 2 ) 制造过程控制。用于离散制造环境的分布式控制系统( y e ta n o t h e r m a n u f a c t u r i n gs y s t e m ，y a m s ) 是为实现柔性制造而建立的工厂控制系 统 19 1 。加工车间的a g e n t 通过合同网协议做出调度计划，各个加工站的 a g e n t 执行调度计划。清华大学的廖强提出了种基于现场总线的多 a g e n t 作业车间动态调度问题解决方法啪 。浙江大学的刘金琨等提出了 基于多a g e n t 的钢铁工业生产过程控制系统2 ”。 3 ) 机器人技术。l a n e 等设计了单个机器人的多a g e n t 系统，采用实时黑板 a g e n t 作为框架的核心，实现了分布式黑板结构，并采用分布式问题求 解、实时知识库、实对推理技术以提高机器人的实时响应速度，该机器 人已成功地应用于自主式水下车辆的声呐信号解释】。上海交通大学的 陈仁际等构造了基于a g e n t 的分布式协作式多机器人装配系统 ( d i s t r i b u t e da g e n t - b a s e dm u l t i r o b o ta s s e m b l ys y s t e m ，d a m a s ) ，并采用 改进的合同网协议方法构造了分布式多机器人系统任务协商规划算法 2 3 o 4 ) 并行智能设计、c a p p 设计。西北工业大学的施群等应用多a g e n t 技术 构造了一个用于产品并行设计的“新产品试制过程管理系统”，多a g e n t 技术的引入使得该系统所采用的并行开发活动模型更加稳定、更加具有 敏捷性 2 4 1 。g e kw o ot a n 等人研究了智能a g e n t 的并行设计与规划框架 2 5 o 上海交通大学的赵世光等构造了一个基于多a g e n t 的c a p p 系统， 与传统c a p p 系统相比，它具有明显的稳定性、高效性和易实现性m 】。 2 商业应用 商业应用主要包括用于信息管理、电子商务和经营过程管理方面的a g e n t 系 3 医药应用 在医疗保健业中，新的应用正在被迅速发现，因此应用a g e n t 技术就成为必 浙江大学硕士学位论文 然。这方面最早的两个典型应用是关于病人监测和健康检查方面的。 1 5 本文的研究内容 本文的研究内容主要来源于浙江省杭州r 仃重大关键技术项卧 基于x m l 技术的棉纺企业信息系统。 针对课题提出的系统要求以及棉纺企业在制造业领域中所表现出来的特性， 引入了分布式人工智能里面的多a g e n t 技术，对棉纺企业综合管理信息系统进行 了结构设计和系统建模，然后选用了s u n 公司的j 2 e e 技术对系统进行了实现， 并结合企业实际情况和现有技术条件，使得系统具有一定程度的可重构、可裁剪、 可扩展、易于维护需求，最终使系统达到以卜的目标： 具有良好的适应性：系统能适应单位对系统的硬件环境、软件环境、管 理内容、模式和界面的要求，并可根据客户需求构建个性化系统。 具有良好的可用性：系统能适应大批量用户的要求，并应提供完善的可 靠性机制，确保系统的长期稳定运行，同时系统的用户界面要自然、友 好。 具有较好的安全性：系统应提供完善的安全管理与控制机制，实现系统 运行期间数据的有限访问。 具有良好的可维护性：系统应易于维护、安装，并要提供一定的机制方 便技术支持人员的快速响应。 具有良好的可扩展性：系统应适应未来信息化建设的要求，能方便得进 行功能扩展，以便于企业在信息化战略实施过程中逐步建立起完善的企 业电子商务和信息集成管理体系。 符合棉纺企业信息化建设的要求：要实现与企业其他各类应用系统的集 成工作，并预留企业未来在信息化战略实施过程中的建设空间。 1 6 本文的组织结构 第1 章绪论，对研究背景进行了描述，并且对a g e n t 的概念、特征、基本结 构和分类进行了讨论，然后陈述了a g e n t 技术的研究现状和多a g e n t 系统的应用 前景，最后提出了本文的研究内容。 浙江大学硕士学位论文 第2 章棉纺企业综合管理信息系统的结构，首先对多a g e n t 系统进行了综述， 然后针对棉纺企业的需求，对棉纺企业的综合信息系统进行了结构设计和系统建 模。 第3 章棉纺企业综合管理信息系统中a g e n t 的交互，首先对a g e n t 的通信与 交互模型进行了讨论，然后剖析了棉纺企业综合管理信息系统中配棉子系统里面 各个a g e n t 之间的是如何协作解决问题的机制。 第4 章棉纺企业综合管理信息系统的实现，首先对现有的a g e n t 开发技术 j 2 e e 和j a t l i t e 进行了综述，然后针对系统采用的j 2 e e 技术，分析了如何构 建多a g e n t 系统。 第5 章系统实例，以棉纺企业综合信息系统中的配棉子系统为例，对整个系 统进行实例介绍。 第6 章总结与展望，对基于多a g e n t 技术的棉纺企业综合管理信息系统的_ 一 作进行了总结，并对今后的 i 作进行了展望。 1 7 本章小结 由于i n t e m e t 的广泛应用，计算机系统从原来的集中式、单机系统走向分布 式系统。分布式人工智能技术里面的多a g e n t 技术给企业管理信息系统里面复杂 问题的求解带来了新的解决方案。针对棉纺企业在生产管珊、质量管理、成本管 理、仓业决策、客户关系管理和实时数据采集等各方面的特点，在开发棉纺企、i k 综合管理信息系统过程中，引入了多a g e n t 技术。 对a g e n t 技术进行综述，包括概念、特征、基本结构、分类以及与对象的区 别，分析a g e n t 技术的研究现状，从三个方面阐述多a g e n t 系统的应用前景，有 助于对a g e n t 的理解。 最后提出了本文的研究内容基于多a g e n t 技术的棉纺企业综合管理信息 系统以及本文的组织结构。 1 4 浙江大学硕士学位论文 第2 章棉纺企业综合管理信息系统的结构 2 1 多a g e n t 系统的概述 多a g e n t 系统为_ _ r 解决单个a g e n t 不能够解决的复杂问题，由多个a g e n t 协 调合作形成问题求解环境。多a g e n t 系统是一个由多个a g e n t 组成的智能体社会， 它能够处理分布式问题。这些a g e n t 之间可以互相通信，能够对接收到的消息进 行推理，并能从经验中学习。 2 1 1 多a g e n t 系统结构 多a g e n t 系统有两种结构形式口”。一种是纯分布式结构，在这种结构中，系 统中的所有a g e n t 相互共享信息和知识，每个a g e n t 都具有协商通信能力。当某 一a g e n t 需要其他a g e n t 的服务时，它直接向该a g e n t 发出需求信息，该a g e n t 接到该信息时，刺该需求进行评价，再与发出信息的a g e n t 进行信息交互，最终 这些a g e n t 之间签订“合同”完成任务。这种结构用于规模较小的系统，因为当 系统规模很火，a g e n t 的数量很多时，系统的通信量将会非常大，系统结构将会 非常复杂，同时这种结构的局部自治性很好，但不易达到全局优化的目标。另一 种是联邦式结构，如图2 一l 所示。这种结构引入了基于中介予的协调机制j ，中 介子将一组a g e n t 聚集成为a g e n t 集合，集合内部的a g e n t 只与巾介子进行通信， 中介子负责集合内部的a g e n t 的行为协调，同时代表整个a g e n t 集合与系统中的 其他中介子或a g e n t 进行通信和行为协调。基于这种结构的多a g e n t 系统简化了 纯分布式系统的通信与控制的复杂性，能够解决复杂的实际问题，但中介子必须 提供相应的服务，帮助系统发现合作者和需求者，正确传送信息，处理可能出现 的问题。 浙江大学硕士学位论文 图2 - 1联邦式结构的多a g e n t 系统 2 1 2 多a g e n t 系统求解机制 多a g e n t 系统的问题求解是系统中多个自主a g e n t 彼此之间的交互作用的结 果，多a g e n t 系统中各a g e n t 相互合作的形式有任务共享与结果共享等。任务共 享对任务进行适当分解，单个a g e n t 以最少的通信与全局同步信息完成子问题求 解；结果共享是a g e n t 之间通过共享部分的结果相互合作。 1 ) 面向共同目标的问题求解。多个a g e n t 共同完成目标的效用大于独立完 成的效用时，多个a g e n t 合作求解。 2 ) 面向不同目标的问题求解。各a g e n t 的目标不同，每个a g e n t 难以独立 完成自己的目标而将部分或全部委托给他人完成的效用大于独立完成的 效用，相互委托求解。 3 ) 组模型。面向共同目标的a g e n t 之间以“t e a m w o r k ”的形式合作求解。 t a m b e 基于联合意图与联合规划理论提出了组工作模型s t e a m 2 9 1 ，由 组状态与组算子组成。组状态描述组构成情况，组算子是对一个联合行 动的联合承诺。 4 ) 联盟形式。以对策论的n 个人合作为理论基础，将一群无联系的a g e n t 分成多个有联系的a g e n t 联盟，每个联盟视为一个完成一组任务的a g e n t 组织。形成联盟的基部步骤如下：联盟结构产生；求解联盟值；在成员 间分配联盟值；反复上述过程，求得符合稳定性要求的联盟解。联盟的 浙江大学硕士学位论文 稳定性表现在三种理性上：个人理性：加入一个联盟获得的效用大于 个体独立求解的效用。群体理性：联盟值完全分配给联盟中的各成员。 联盟理性：一个联盟中每个子联盟不会从联盟中分解出去而组件新的 联盟。 5 ) 协商。通过一定的协商策略形成对问题的一致性意见。协商中追求自己 意见的影响力，从而得到对自己有利的结果。 2 1 3 多a g e n t 系统交互机制 多a g e n t 系统中每个a g e n t 是自主的，并可能执行某个任务，但它具有便于 其他a g e n t 访问的开放式接口，从而可以执行多个目标。多a g e n t 系统中a g e n t 之间进行社会性交巨，包括多a g e n t 协作、多a g e n t 协调与多a g e n t 协商等。 多a g e n t 协调指具有不同意图的多个a g e n t 通过协调各自行为，对目标、资 源进行合理安排，实现个体与群体目标。多a g e n t 协作指多个a g e n t 合作完成共 同目标。多a g e n t 协商指多个a g e n t 就一项动作进行冲突消解。 a g e n t 之间的交互是多a g e n t 系统的关键部分，我们将在下毒进行详细讨 论。 2 2 基于多a g e n t 的棉纺企业综合管理信息系统的结构 2 2 1 总体结构 根据我们在深入调研企业生产经营和管理模型的基础上，基于资源优化策 略，将具有强耦合的系统功能内聚为四大功能模块，即企业综合信息管理、客户 关系管理、棉纺制造过程实时在线数据采集管理、安全控制管理。其中，企业综 合信息管理细分为：计算机配棉子系统、工艺设计管理子系统、辅助生产管理子 系统、质量管理予系统、生产计划管理子系统、生产作业管理子系统、采购管理 予系统、库存管理子系统、成本管理子系统、设备与固定资产管理子系统、人力 资源管理子系统；客户关系管理和棉纺制造过程实时在线数据采集管理为应用性 集成模块；安全控制管理为整个综合信息管理系统的安全控制中心。功能模块结 构划分如下图2 2 所示。 浙江大学硕士学位论文 棉纺企业综合管理信息系统 综合信息管理 c 二二塑耍 二 图2 2 棉纺企业综合管理信息系统的功能模块结构 从总体结构图中不难看出，棉纺企业综合管理信息系统的核心部分是1 1 个 子系统，棉纺企业里面的大部分问题的解决方案可以由多个子系统合作产生。 我们把每个子系统设计成一个a g e n t 联邦( a g e n t f e d e r a t i o n ) ，a g e n t 联 邦可以定义为一个二元组：m a n a g e r a g e n t 和m e m b e r a g e n t s e t 。其中 m a n a g e r a g e n t 代表该联邦的管理a g e n t ，负责过程的调度、规划和分配，是该 联邦的核心；m e m b e r a g e n t s e t 代表该联邦内除m a n a g e r a g e n t 外其它成员 a g e n t 组成的集合，以b n f 范式可以描述为： ：爿 | m e m b e r - a g e n t 在m a n a g e r - a g e n t 中注册并接受m a n a g e r - a g e n t 分配的予过程 并加以执行。 设计好的棉纺企业综合管理信息系统里面各子系统之间的关系如图2 。3 所 示。 浙江大学硕士学位论文 图2 3棉纺企业综合管理信息系统中各子系统的关系 从图2 3 中可以看出，工艺管理子系统、辅助生产管理子系统、人力资源管 理子系统喝设备与固定资产管理子系统是相对比较独立的模块，而剩下的包括： 采购管理子系统、库存管理子系统、成本管理予系统、生产计划管理子系统、质 量管理子系统、配棉管理子系统和生产作业管理子系统，这7 个子系统有着非常 密切的联系。比如：配棉管理子系统，它需要从库存管理子系统里面获得库存信 息，从质量管理子系统里面获得质量参数，而生产管理子系统又需要配棉管理子 系统里面的配棉方案。 2 2 2 配棉管理子系统的结构 配棉管理是棉纺企业综合信息系统里面特有的一个模块，以配棉管理为例能 够突出棉纺企业的特色。因此我们下面以配棉管理子系统为例子，来具体描述棉 纺企业管理信息系统模型的详细设计。 2 2 2 1 配棉流程 配棉分为原棉配棉与化纤配棉两个部分。 原棉配棉是根据成纱质量指标、原棉参数和产商的要求，生成最佳配棉方案 雾蓊黧翦 浙江大学硕士学位论文 或接批方案，然后根据最佳的配棉方案和以后的接批方案生成配棉排队表，在每 月月末生成混棉各项指标和混棉月报表，原棉配棉流程如图2 - 4 所示。 化纤配棉的新棉批的方案和接批方案都是由用户选择配棉成份和设定配比， 然后根据配棉各成份的库存生成化纤排队表，在每月月末生成化纤混棉各项指标 和化纤混棉月报表，化纤配棉流程图如图2 5 所示。 原棉参数 原棉库存 成纱质量指标 1 l 1 一 生成混棉排队表 上月末 生成混棉各项指标 生成混棉月报表 图2 4 原棉配棉流程 2 0 厂商要求 计划月产量 浙江大学硕士学位论文 配棉成分库存 用户输入配棉成分和配比 1r 配棉 t 生成混棉排队表 1r 生成化纤混棉各项指标 生成化纤混棉月报表 图2 - 5 化纤配棉流程 2 2 2 2 a g e n t 的划分原则 为r 实现配棉管理子系统，提出厂基于多a g e n t 的配棉管理子系统的体系结 构，它具有分布、自治、交互和开放等特性，从而满足配棉管理的需求。 从软件工程的角度来看，a g e n t 可被认为是面向对象的编程的自然扩展。对 象不仅提供了数据封装，而且提供了模块化的建模方法，它可根据实体和实体之 间相互作用构造系统。另一方面，对象是被动的实体，它只有在响应方法激发时 ( 如调用成员函数) ，才改变自身的状态，而在激发产生前，它不受到控制。相 反，a g e n t 是主动的，并且可以自我激发。每一个a g e n t 都有自己的控制线程， 独立于其它a g e n t 运行。a g e n t 之间通过发送和接受消息进行交互，但这些消息 不是以函数调用的形式来完成的。消息可以