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多代理系统在PLC中的功能
摘要：消费市场越来越呼唤多元化小批量的产品，但是行业内缺乏满足效率和快速适应能力要求的生产系统。目前实现的集成制造系统具有对可编程逻辑控制器和电气互连，控制逻辑和令人满意的鲁棒性等性质的管理，但是它们没有满足生产中对于多样性和灵活性的需求。这些需求的解决方案是指公司转移到使用新的控制，电路和逻辑技术上面。然而，对于一个行业来说，这种转移是一个非常巨大和昂贵的一步。然后，这就迫切需要一种实现逻辑控制器和多代理系统之间的接口的方法，以便利用所有电路，控制逻辑和内部安装的逻辑控制器，利用多代理系统提供的自适应特性来发展集成制造系统。
关键词：多代理系统，工业制造，敏捷性，自适应系统
引言
现代消费者行为正在不断变化，生产行业面临着伴随着这些变化的巨大挑战。 一方面，消费者正在更多地寻求代表个性的定制产品，另一方面，为了保持竞争力，生产行业必须要满足这种大规模个性化产品种类的生产需求。
一份研究（James;Smit，2005）指出，未来的商业环境将通过不断变化的市场需求来表现，全球竞争力将不断推动新产品的进入。
大规模生产将继续进行。然而，正如(Beach等人, 2000)所指出的那样，存在有大量生产高度定制产品的倾向。并且这将带来大量的小批量生产的订单。这种基于市场需求的高度定制的产品的交付速度很重要。生产线适应新产品的空间较小，对最终成本意义重大。如（Cavalcante; Pereira; Barata，2010年）所述，为了应对这一新现实并且比竞争对手获得竞争优势，未来的产品系统必须提供以下问题的解决方案：
- 系统设计，调试和设置时间长
- 要求的复杂多变
- 功能实现的呆板
- 可扩展性
- 容错或冗余
- 不同技术之间不兼容
然而，什么样的行业必须迁移到参与市场需求的新模式？ 不能简单地拆除现有的生产系统，并用新的范例来建造新的生产系统。 这项工作将讨论如何利用所有现有的基础设施和本地逻辑以从常规制造过渡到自适应系统的步骤。
这篇文章包括对于制造业的研究和解决市场新的必然要求的可能的方案。在第2节中，如何将基于云的方法用于支持自组织系统。第3节显示了工业制造管理的概念。第4节显示了学者和研究团体这一问题的方法。第5节讨论了将常规系统迁移到自组织系统的方法的需要。第6节展示了这篇文章的结论。
对云端系统工程的贡献
生产多样性的要求导致行业需要使用共享资源的多功能系统。一种方法是通过云端共享资源。在制造业的应用中，这种概念计算系统，例如多代理系统，会在云端寻求方法、算法和手段来获取技能，而该技能是所提出的这个新的生产过程所需要的。多代理系统不需要有一个生产过程的所有变种生产方式，以服务它所需要的多样性，只需要与系统中的所有代理共享资源，然后在云端寻找这些变种生产方式。（XIONG等人，2015）。
随着计算资源的进化可用于制造管理，使用“云端”的概念来解决问题已经成为具有高通信能力但不具备本地处理能力的系统的良好替代方案。在利用云系统的多代理解决方案的应用中可以看出（Ribeiro，2012）。（图1）。
在图1中，采用云环境（云存储）的流程代理获取流程数据，以及采用云环境（ 软件服务化）的任务代理人员学习技能（OTHMANE，HEBRI，2012）。
三.制造系统管理
管理系统一直是研究的主题，每一个新的需求都会产生对于新的模板管理系统的研究和实现的要求。这篇文章提出了它认为的对于工业解决方案而言最重要的内容。
3.1可编程逻辑控制器管理（PLC）
制造系统已经从小批量工艺生产，多样化和通用机械发展到可以进行大批量生产的生产线，专用机器和大型企业（Peixoto，2012）。大规模生产带来了工业制造以可编程逻辑控制器（PLC）为中心的视点的观念，可编程逻辑控制器（PLC）以下列循环方式运行：（i）读取所有输入; （ii）执行定义的逻辑（过程）从而用输入生成输出; （iii）触发输出符合逻辑的处理。
3.2柔性制造系统（FMS）
对于能够在制造过程中执行多个操作的同一个设备，应该通过供料装置来改变其功能，从而实现由同一个设备执行生产制造的不同过程。通过考虑其想要生产的产品的多样性（产品灵活性）和机器的自适应特性（设备的灵活性），我们可以把FMS与其他形式的自动化制造区分开来。（Slack; Chambers; Johnston，2009）
3.3计算机集成制造（CIM）
CIM是一种概念，这种制造方法的目的是整合所有流程阶段：销售，供应，设计和开发，生产和交付。该模式是通过使用信息技术（Scheer，2012），例如数据库、网络等，整合所有公司活动，从而实现允许业务部门及其应用程序之间的数据交换和共享的功能。计算机集成制造是信息技术在制造业中的一种非常有效的应用方式，可以用来达到提高企业的生产率和效率的目的。
3.4可变组装系统（EAS）
EAS是具有一种可以让产品具有模块化，适应性和可扩展性的特性的设备的集成系统。这种集成系统应该提供具有即插即用功能的开放硬件和软件架构的模块；在没有其他设备断开或重新配置的情况下可以进行连接。系统的重新配置允许制造是可演化的（PEIXOTO; PEREIRA; CAVALCANTE，2012）。安装系统的演变是基于简单的系统，具有特定任务的可重构元件（系统模块），它允许系统的连续演化。EAS可以与产品和装配过程共同演变（Ribeiro，2012）。EAS可以由面向服务的系统（SOA）来实现，这是服务抽象的基本要素，它具有自主性，互操作性，平台独立性，封装和可用性（LEITO等人，2001），（LEITO， 2009），，或通过使用被定义为从分布式人工智能领域衍生的范例的多代理系统（MAS），其特征在于基于称为代理的自主实体的系统的分散化和并行执行的功能。（Oliveira，2004）
表1展示了之前提出的几种制造管理系统，连接所采用的范例，主要特征和利用云端传
递信息的能力之间的比较。
表1. 制造管理系统的比较
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管理系统 |
模板使用 |
主要特点 |
云解决方案 |
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集中 |
逻辑控制 |
全过程控制 |
- |
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FMS |
逻辑控制 |
闲置资源 |
- |
|
CIM |
电脑控制 |
要求可用资源 |
可能 |
|
EAS |
SOA 或 MAS |
适应制造要求 |
高 |
4.新制造方法
4.1学术方法
自组织系统的研究越来越多，但其中对于实际应用的研究还很少。但是学术界开始关心这个问题的事实是在寻找应用概念和获得新解决方案的新形式的的道路上迈出的一大步。表2显示了一些接近于这个主题的博士论文。
表2. 学术研究的比较方法
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作者 |
问题 |
方法 |
应用 |
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(OLIVEIRA , 2004) |
在工厂车间需要灵活地来处理扰动和不确定性 |
多代理之间的通用接口 |
2机器人一体化制造厂 |
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(FREI, 2010) |
产品融入模块，形成联盟，生成优化 |
工厂有3台机器人，5台输送机和3台送料机 |
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(RIBEIRO, 2012) |
在具有大量组件的复杂工业设备中进行诊断 |
代理对组件故障进行诊断并估计其传播 |
制造厂有2台输送机，2台机器人和其运货板 |
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(CAVALC ANTE, 2012) |
关注多样化生产以适应市场需求快速变化 |
代理层次分层，一个用于审议，一个用于快速反应 |
具有旋转轴和平移轴的制造单元 |
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(CAcirc;NDIDO , 2013) |
用独特的技术取代组件自动化连接 |
转换提供的服务中现存的设备的功能 |
具有2台剂量机和1条输送线的工厂 |
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(OBERT HUuml;R, 2009) |
利用动态配置资源改变生产方式的必要性 |
系统行为的情境分析、目标与适应 |
使用MatLab实现电力驱动 |
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(ROLOFF , 2014) |
生产中加入了一系列小批量产品，有时甚至是一个独一无二的产品 |
定义代理，环境和组织概念之间的语义联系 |
小型装配板生产线 |
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(PESCHL , 2014) |
关注消费者快速变化的需求 |
从每一个代理处获取信息，以确定一个有效的生产安排 |
支持决策的产业案例研究 |
在研究报告中可以看出，生产中存在的问题是相似的，采用不同的对问题的分析方法，最终得到结果只想一种相同的路径：工业制造。因此，学术上通过满足行业对市场需求多样性的需求而解决方案。
4.2项目组
在工业制造中使用的多代理模板系统一直是研究项目的主题，有时集团公司倾向于运用这些概念。这种对于多代理系统研究的兴趣表明了这个研究的重要性，业内人士认为它可以解决市场所要求的各种产品。表3列举了一些与公司和研究机构合作的项目组。当这个主题在开发研究与产业应用的方面不断发展的时候，这些项目组就开始在欧洲成为了主流。
表3.在工业制造中涉及多代理系统的项目组。
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项目 |
方法 全文共5231字，剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料
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