技术教育社区
www.teccses.org

基于物联技术的多智能体制造系统

封面

作者:朱海华

页数:256

出版社:电子工业出版社

出版日期:2021

ISBN:9787121407895

电子书格式:pdf/epub/txt

内容简介

本书系统、详细地介绍了多智能体制造系统的理念、关键使能技术、应用案例。全书共 9 章,主要内 容包括:多智能体制造系统理念及框架、基于物联技术的多智能体制造系统组织架构、面向异构制造装备 的智能体集成技术、面向异构装备智能体的信息交互技术、多智能体环境下的智能物流调度技术、基于多 智能体制造系统的车间调度优化方法、物联制造系统可视化监控技术、基于多智能体制造系统的混线生产调度案例分析、面向个性化定制的多智能体制造系统动态调度案例分析。书中既有理论知识,也有案例介绍,能帮助读者理解、掌握和运用本书所提出的方法,扩大读者在多智能体制造系统领域的知识面。

作者简介

唐敦兵,南京航空航天大学机电学院副院长、教授、博士生导师、德国洪堡学者、江苏特聘教授、江苏省首届省杰青获得者、霍英东教育基金会青年教师基金获得者、教育部新世纪优秀人才计划入选者、国家中青年科技创新领军人才、国家”万人计划”科技创新领军人才。长期致力于智能制造系统与技术领域的研究,在数字化集成制造技术、智能制造系统等研究方向取得了系列研究成果。在国内外重要学术期刊和国际会议上,发表学术论文共计150余篇,其中有SCI论文40多篇发表在国际期刊上,主要包括 International Journal of Production Research, International Journal of Computer Integrated Manufacturing, Journal of Intelligent Manufacturing, Robotics & Computer Integrated Manufacturing, International Journal of Advanced Manufacturing Technology, Concurrent Engineering: Research & Applications,Computers in Industry, Computers & Industrial Engineering, Proceedings of the Institutions of Mechanical Engineers Part B- Journal of Engineering Manufacture 等制造工程领域的国际权威刊物。在ISI Web of Science数据库中,所发表的国际期刊SCI论文被引近400次,另外,发表EI检索论文100余篇,撰写中文专著3部(科学出版社),英文专著1部(Springer出版社),参与2部英文著作撰写(Springer出版社)。

本书特色

适读人群 :本书可供机械、计算机、管理工程等领域的管理人员、技术人员参考,也可作为相关专业高年级本科生和研究生的选修课教材。书中既有理论知识,也有案例介绍,能帮助读者理解、掌握和运用本书所提出的方法,扩大读者在多智能体制造系统领域的知识面。

目录

第 1 章 多智能体制造系统理念及框架 ................................................................................ 001

1.1 多智能体制造系统概述 ........................................................................................... 001

1.2 先进制造系统分类 ................................................................................................... 003

1.2.1 集成制造系统 ............................................................................................... 003

1.2.2 敏捷制造系统 ............................................................................................... 004

1.2.3 智能制造系统 ............................................................................................... 004

1.3 Holon 与 Agent ......................................................................................................... 006

1.3.1 Holon 及 HMS .............................................................................................. 006

1.3.2 Agent 及 MAMS ........................................................................................... 010

1.4 本书研究内容及结构安排 ....................................................................................... 016

1.5 本章小结 ................................................................................................................... 019

第 2 章 基于物联技术的多智能体制造系统组织架构 ........................................................ 020

2.1 车间物联架构 ........................................................................................................... 020

2.1.1 制造系统控制结构发展过程 ....................................................................... 020

2.1.2 物联调度系统架构设计 ............................................................................... 022

2.2 面向制造资源的 Agent 结构模型设计 ................................................................... 024

2.2.1 Agent 的基本特性 ........................................................................................ 024

2.2.2 Agent 的映射方式 ........................................................................................ 025

2.2.3 Agent 的基本结构 ........................................................................................ 026

2.2.4 Agent 结构模型设计 .................................................................................... 028

2.3 MAS 组织架构与协商方式 ..................................................................................... 030

2.3.1 MAS 基本组织结构 ..................................................................................... 031

2.3.2 MAS 协商机制概述 ..................................................................................... 032

2.3.3 MAS 组织结构设计 ..................................................................................... 035

基于物联技术的多智能体制造系统

VI

2.3.4 Agent 逻辑模块 ............................................................................................ 037

2.4 物联制造系统组织架构 ........................................................................................... 040

2.4.1 物联技术概述 ............................................................................................... 040

2.4.2 物联制造车间的特点 ................................................................................... 043

2.4.3 物联环境下多源信息采集 ........................................................................... 044

2.4.4 物联制造车间的总体架构 ........................................................................... 046

2.4.5 物联制造车间的物理架构 ........................................................................... 048

2.4.6 物联制造软件系统总体框架 ....................................................................... 050

2.5 本章小结 ................................................................................................................... 052

第 3 章 面向异构制造装备的智能体集成技术 .................................................................... 053

3.1 异构制造装备智能体集成 ....................................................................................... 053

3.1.1 异构制造装备集成过程中的问题分析 ....................................................... 053

3.1.2 装备智能化需求分析 ................................................................................... 055

3.1.3 异构系统接口统一软硬件基础 ................................................................... 056

3.2 装备智能体构建方法 ................................................................................................. 059

3.2.1 装备智能体体系结构 ................................................................................... 059

3.2.2 装备智能体功能模块 ................................................................................... 061

3.2.3 装备智能体间信息传递 ............................................................................... 064

3.2.4 接口统一方案模型设计 ............................................................................... 069

3.3 装备智能体适配器的构建方法 ............................................................................... 071

3.3.1 适配器构建目的 ........................................................................................... 072

3.3.2 数控系统概述 ............................................................................................... 073

3.3.3 常见的数控系统通信协议 ........................................................................... 074

3.3.4 适配器基本结构 ........................................................................................... 075

3.3.5 适配器的工作过程 ....................................................................................... 078

3.3.6 统一接口设计模式 ....................................................................................... 079

3.3.7 基于桥接模式的统一接口实现 ................................................................... 081

3.3.8 基于 SIEMENS 数控系统构建适配器 ........................................................ 082

3.3.9 基于 FANUC 数控系统构建适配器 ............................................................ 087

3.4 本章小结 ................................................................................................................... 090

第 4 章 面向异构装备智能体的信息交互技术 .................................................................... 091

4.1 物联制造车间通信机制 ........................................................................................... 091

4.1.1 物联制造车间通信协议 ............................................................................... 092

4.1.2 工件信息传输 ............................................................................................... 097

4.1.3 通信数据格式定义 ....................................................................................... 098

4.1.4 消息队列机制的构建 ................................................................................... 099

4.2 装备智能体间的信息交互技术 ............................................................................... 102

4.2.1 正常运行状态交互模型 ............................................................................... 105

4.2.2 扰动状态交互机制 ....................................................................................... 109

4.2.3 基于 RFID 技术的工件信息流 .....................................................................112

4.2.4 基于 RFID 技术的工序物流和地图定位 .....................................................114

4.2.5 加工过程装备控制信息流 ............................................................................119

4.2.6 加工过程装备监测信息流 ........................................................................... 121

4.3 本章小结 ................................................................................................................... 122

第 5 章 多智能体环境下的智能物流调度技术 .................................................................... 123

5.1 物流冲突管理 ........................................................................................................... 123

5.1.1 冲突类型分类 ............................................................................................... 124

5.1.2 冲突解决策略 ............................................................................................... 125

5.1.3 冲突协商策略 ............................................................................................... 126

5.2 路径规划方法 ........................................................................................................... 130

5.2.1 Floyd 算法 ..................................................................................................... 130

5.2.2 Dijkstra 算法 ................................................................................................. 132

5.2.3 改进的 Dijkstra 算法和 Floyd 算法 ............................................................. 133

5.2.4 离线―在线两阶段路径规划方法 ............................................................... 134

5.3 智能物流调度模型 ................................................................................................... 136

5.3.1 串联区域控制模型的不足 ........................................................................... 136

5.3.2 基于混合区域控制模型的车间路径布局 ................................................... 137

5.3.3 智能物流调度数学模型 ............................................................................... 139

5.3.4 智能调度优化模型 ....................................................................................... 140

5.4 本章小结 ................................................................................................................... 142

第 6 章 基于多智能体制造系统的车间调度优化方法 ........................................................ 143

6.1 柔性作业车间调度问题概述 ................................................................................... 143

6.1.1 柔性作业车间调度问题的提出原因 ........................................................... 143

6.1.2 调度结果表示方法 ....................................................................................... 145

基于物联技术的多智能体制造系统

6.1.3 传统车间调度方法的不足 ........................................................................... 146

6.2 面向低碳的车间多目标优化调度模型 ................................................................... 148

6.2.1 多目标优化方法 ........................................................................................... 148

6.2.2 车间能耗分析 ............................................................................................... 149

6.2.3 基于设备状态―能耗曲线的车间能量模型 ............................................... 149

6.2.4 面向低碳的车间多目标优化调度数学模型 ............................................... 151

6.3 基于多智能体制造系统的车间调度算法 ............................................................... 154

6.3.1 基于模糊综合评价的订单排序规则 ........................................................... 154

6.3.2 传统合同网协议的不足 ............................................................................... 157

6.3.3 考虑任务优先级的多智能体制造系统协商机制 ....................................... 162

6.3.4 扰动事件处理机制 ....................................................................................... 165

6.4 基于调度知识的自学习调度决策机制 ................................................................... 170

6.4.1 Agent 调度决策过程的强化学习模型 ........................................................ 170

6.4.2 Agent 调度策略自学习算法 ........................................................................ 174

6.4.3 基于 CB 的自学习调度决策机制 ................................................................ 176

6.5 本章小结 ................................................................................................................... 178

第 7 章 物联制造系统可视化监控技术 ................................................................................ 179

7.1 基于 3DS MAX 的三维建模技术 ............................................................................ 179

7.1.1 3DS MAX 简介 ............................................................................................ 179

7.1.2 3DS MAX 建模步骤 ..................................................................................... 180

7.1.3 三维模型优化关键技术 ............................................................................... 181

7.1.4 基于 DOP 的二叉树层次优化算法的场景模型优化 ................................. 182

7.1.5 三维场景模型及格式化输出 ....................................................................... 183

7.2 Unity 3D 简介及场景环境构建 ............................................................................... 185

7.2.1 Unity 3D 简介 ............................................................................................... 185

7.2.2 监控系统的场景环境构建 ........................................................................... 186

7.3 物联制造车间的介入式三维可视化系统 ............................................................... 188

7.3.1 物联制造车间特点分析 ............................................................................... 188

7.3.2 系统需求分析 ............................................................................................... 189

7.3.3 物联制造车间的介入式三维可视化监控系统体系框架 ........................... 189

7.3.4 物联制造车间的介入式三维可视化监控系统功能结构 ........................... 191

7.3.5 物联制造车间的介入式三维可视化监控系统运行模式 ........................... 193

7.3.6 物联制造车间的介入式三维可视化监控系统网络拓扑结构 ................... 194

7.4 监控系统信息集成与处理技术 ............................................................................... 196

7.4.1 设备监控模型构建 ....................................................................................... 196

7.4.2 监控系统信息感知 ....................................................................................... 198

7.4.3 监控系统的信息传输 ................................................................................... 199

7.4.4 基于 E-R-T 模型的实时数据库建模技术 ................................................... 202

7.5 监控系统信息交互技术 ........................................................................................... 205

7.5.1 监控系统中的模型动态行为 ....................................................................... 205

7.5.2 监控系统中人机交互方式设计与实现 ....................................................... 213

7.6 原型系统设计与实现 ............................................................................................... 220

7.6.1 原型系统开发流程 ....................................................................................... 220

7.6.2 物联制造车间仿真平台 ............................................................................... 221

7.6.3 开发环境搭建 ............................................................................................... 225

7.6.4 仿真平台的介入式三维可视化监控系统开发 ........................................... 230

7.7 本章小结 ................................................................................................................... 235

第 8 章 基于多智能体制造系统的混线生产调度案例分析 ................................................ 236

8.1 混线生产调度问题 ................................................................................................... 236

8.1.1 混线生产约束 ............................................................................................... 237

8.1.2 组合加工约束 ............................................................................................... 237

8.1.3 实验算例设计 ............................................................................................... 238

8.2 调度策略自学习实验 ............................................................................................... 240

8.2.1 可行性实验分析 ........................................................................................... 241

8.2.2 优越性实验分析 ........................................................................................... 242

8.3 动态扰动下混线生产调度实验 ............................................................................... 247

8.3.1 机器故障下调度实验 ................................................................................... 247

8.3.2 普通订单扰动下调度实验 ........................................................................... 253

8.3.3 紧急订单扰动下调度实验 ........................................................................... 256

8.4 组合加工案例实验 ................................................................................................... 259

8.4.1 组合加工案例分析 ....................................................................................... 259

8.4.2 自学习调度决策机制 ................................................................................... 262

8.4.3 多扰动事件下调度决策机制 ....................................................................... 263

8.5 本章小结 ................................................................................................................... 266

基于物联技术的多智能体制造系统

第 9 章 面向个性化定制的多智能体制造系统动态调度案例分析 .................................... 267

9.1 个性化订单系统 ....................................................................................................... 267

9.1.1 个性化订单系统的应用开发 ....................................................................... 267

9.1.2 个性化订单系统架构及功能模块设计 ....................................................... 269

9.2 智能调度系统构架搭建实例 ................................................................................... 276

9.2.1 智能调度系统框架搭建 ............................................................................... 276

9.2.2 多智能体系统开发环境搭建 ....................................................................... 281

9.3 多智能体制造系统动态调度问题 ........................................................................... 286

9.3.1 问题描述 ....................................................................................................... 286

9.3.2 实验算例设计 ............................................................................................... 287

9.4 多智能体系统动态实时调度实验 ........................................................................... 289

9.4.1 无扰动实验 ................................................................................................... 289

9.4.2 紧急订单扰动实验 ....................................................................................... 290

9.4.3 机床故障扰动实验 ....................................................................................... 291

9.4.4 订单优先级调整扰动实验 ........................................................................... 292

9.5 本章小结 ................................................................................................................... 294

下载地址

立即下载

(解压密码:www.teccses.org)

Article Title:《基于物联技术的多智能体制造系统》
Article link:https://www.teccses.org/1246161.html