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CAPP与调度集成是CIMS系统中连接设计环节与制造环节结合的关键环节,是实现CAPP实用化和商品化的必由之路。本文提出采用多智能体机制实现CAPP与调度的集成,通过代理之间的协商与合作,提高了工艺规划方案制定的合理性以及车间资源的有效利用。
按照系统设计方法学的理论,提出了系统的基于多智能体CAPP与调度集成系统框架。在工程环境模型中提出了CAPP与调度集成系统的组成模型、运行模型、智能体模型和系统协调模型。系统协调模型包括通讯模型、语言模型和协议模型。在运行环境模型中提出了基于产品级控制的多智能体生产过程模型。在集成环境模型中提出了基于多智能体的CIMS系统的物理实现模型。
CAPP与调度集成的关键问题是解决CAPP与车间调度集成系统的资源匹配问题。在CAPP与调度集成系统中提出了资源匹配算法来实现工艺方案在车间资源中的任务分配。并提出了联盟代理的思想将工艺规划过程和车间调度过程联系起来,贯穿整个集成系统的建模过程。
按照自下而上,由内向外的协调决策逻辑,提出了基于多智能体CAPP与调度集成系统的多级协商冲突消解策略。按照预消解、消解、协商和仲裁的阶段协调策略,提出了目标冲突、资源冲突、知识冲突和结果冲突的协商消解策略。
研究了基于多智能体CAPP与调度集成系统的高层实现算法和底层实现算法。在高层实现算法中分析了工艺路线划分、工序分解、装夹规划过程,提出了选择车间代理联盟、机床代理联盟、夹具代理联盟的算法。在底层实现算法中研究了刀具选择、工艺排序和调度算法。刀具选择算法分为刀具代理联盟选择和刀具资源代理选择,按照资源匹配算法,考虑刀具的特征级优化和关联优化因素选择刀具资源代理。柔性工艺排序优化方法分为工艺聚类阶段和工艺排序阶段,通过搜索工艺网络图得到多条满足约束的工艺。对于采用随机权值的遗传算法,在动态多目标调度环境下的可行性和有效性进行了初步研究。
实现了基于多智能体的CAPP与调度集成原型系统CSIMAS。采用山西经纬863/CIMS应用工程的实际零件进行测试,实现了多个箱体类零件并行的工艺规划和调度过程。