敏捷制造是通过虚拟企业(VirtualEnterprise)来实现的，其核心思想是建立能够对用户需求做出灵敏反应、市场竞争能力强的制造环境，使管理、组织、制造和销售等活动都具有敏捷性，使制造系统具有高度的柔性、先进性、自动化和智能化。实现制造过程的敏捷化。敏捷制造模式是国内外制造模式研究的前沿。以Rick Dove为代表的学者认为，适合敏捷制造模式的生产系统应该是可重用的、可重新配置的和可伸缩的RRS系统。虚拟企业体系结构与组建所涉及的问题和传统企业所涉及的问题完全不同，由于其参与联盟企业的技术资源、人力资源、设备资源的分散性和联盟关系的动态性，它的体系结构和创建质量对运行有重要影响。创建中制造单元的设计事关全局，下面进行分析和研究。

    现代敏捷制造单元的特性分析

    制造单元是敏捷制造中具有某种相对独立制造功能的逻辑体，不同的制造单元的不同组合，可完成不同的制造任务。由华中科技大学熊有伦院士、西安交通大学谢友柏院士主持的《支持产品创新的先进制造技术中的若干基础研究》课题，验证了敏捷制造系统的可行性和有效性。国内外学者从不同角度提出了多种制造单元，比较有影响的有独立制造岛、虚拟制造单元与柔性制造单元。其中，柔性制造单元也就是具有一定柔性的自动化加工系统。能够完成一定范围内多种零件的加工任务。。

    进入21世纪，随着市场竞争的加剧，中小制造企业必须随时对不断变化、难以预测的经营环境做出快速反应。过去那种仅靠产品的柔性、生产批量的柔性、加工路径的柔性等的制造系统已难以适应现代的制造环境，特别是FMS因为存在局限性。已难以成为21世纪的主流制造系统。为适应敏捷制造模式，人们正在探究设备自身的结构重组以及制造单元的动态重组问题。在对现代敏捷制造模式的生产设备及其组织管理方式的研究还没有形成系统理论的情况下，理论界倾向于把敏捷加工设备理解成机器人化的智能设备，其建造理论、快速评估方法是加工制造基础研究的重点方向。并且，以此建构敏捷制造单元，然后在此基础上建立起以人为中心、以计算机为核心、以信息技术和网络为载体的敏捷制造系统。

    现代敏捷制造单元的新设计思路

    从功能角度出发，我们可将制造系统细分为设计、计划、生产和系统活动4个子系统。现代敏捷制造单元强调按RRS设计，强调在敏捷化智能制造单元中发挥人的因素。因此，敏捷制造单元设计不是按预先规定的需求范围建立某过程。而是将重点放在使制造单元从组织结构上具有可重构性、可重用和可扩充性上。还有。由于敏捷制造单元调度的问题呈动态变化，其所建立起的数学模型也在不断变化，使得按数学规划方法求解的时间和算法的健壮性难以满足要求，定义有效符合制造环境要求的启发式规则也很困难。为此。石柯、李培根等研究者提出了一种基于多Agent和合同网的敏捷制造单元调度方法。

    敏捷制造单元可划分为一个三层递阶控制结构:单元控制器、资源控制器、加工系统。构成敏捷制造单元的设备资源是完成加工任务的基础，而这些设备资源的行为则是整个单元行为的基础。敏捷化智能制造单元的实现是一个递进的过程:包括初步敏捷化智能制造单元、中等水平敏捷化智能制造单元和高级敏捷化智能制造单元等。

    敏捷制造单元位于敏捷制造系统的底层，重构机制的引入使得制造系统的生产控制能够在保证按时完成制造任务的前提下，尽可能提高系统的动态重构能力。它不仅要求对加工任务进行优化分解。还要求对制造资源进行优化组合，形成动态制造单元，这是传统的单元化生产方式所无法比拟的。敏捷制造的主要着眼点是大范围动态集成并使资源得到最佳利用，而智能制造系统的着眼点则是要实现一种能融合过去总是被孤立对待的生产系统，包括市场适应性、适应社会环境的能力、开放性和利润最大化。

    建摸与运行分析

    现代敏捷制造单元是一种典型的离散事件动态系统，描述敏捷制造单元的模型不仅要反映单元的组成与结构，还必须反映作为一个离散事件动态系统的特征。保证制造资源的快速重组及制造任务的优化调度。由于敏捷制造单元具有柔性和可重构性，随着制造环境的变化其自身结构也在发生变化。因此，与一般的制造系统模型相比。敏捷制造单元的描述模型必须具有高度的可重构性。在敏捷制造单元结构发生变化时其能够迅速地反映这一变化。

    (一) 现代敏捷制造造单元狱学锐理的优化

    21 世纪的制造流程已经不再是单纯的制造工艺方法和产品设计，它是一个从产品概念体系到最终产品的集成活动和系统，是一个功能体系和信息处理系统，敏捷制造环境下的制造单元是敏捷制造模式下生产组织的基层单位，是决定制造敏捷性。保证制造资源、设备灵活协调的关键环节。

    可利用的制造资源集合包括制造资源的地点、数量。完成不同工艺过程的能力(即制造功能特征)以及加工能力。制造资源优化选择可以用整数线性规划来描述，以保证在按时完成制造任务的前提下使制造成本最小化，制造效果最优化。这是一个典型的组合优化问题，可以用遗传算法求解。整数线性规划的求解有多种方法。常规方法有割平面法、分枝定界法和启发式算法等。这些方法只适用干小规模的问题，随着规模的增大，计算时间呈指数级增长，当变量数目很大时，其计算量很大，而且错误难于查找。而一般启发式算法的解往往与最优解偏差较大，所以建议采用遗传算法来解决问题。

    (二) 多智能自治体系统模型

    现代敏捷制造模式下制造单元的多智能自治体系统模型的建立没有一个统一模式，一般根据敏捷制造单元的组织结构特点，综合考虑制造单元的生产过程、决策过程和智能设备情况，采取混合建模方法。这里提出一个多智能白治体系统的建模原则:

    1. 在建模过程中应注重本过程与其他过程或智能设备较多的相互协调和合作关系。对孤立过程不必建立智能自治体模型。

    2. 单个智能自治体既可代表单个资源，也可以代表一组资源，建模时濡要在智能自治体数最和模型规模之间合理折中。

    3. 出于管理器要。对一些通用的自动化程度较低的共享设备，可以由一个智能自治体统一控制。

    4. 带有计算能力的资源，应该抽象化为智能自治体，以充分发挥这些设备的加工柔性。

    5. 对整个单元的生产有重大影响的资源，应该建立智能自治体模型，以优化生产过程，提高生产率和效益。

    (三) 计算机网络辅助建模

     敏捷制造的生产模式能不能实现，关键是能否建构一个通用、成本低、操作简单的网络通讯系统。敏捷制造单元位于敏捷制造系统的底层，它根据上层组织所确定的生产任务进行组合。电子技术和计算机技术的发展为敏捷制造的计算机网络辅助建模提供了可能。使得我们可以利用互联网、企业内部网，构建敏捷制造计算机网络集成平台，建立由企业与高校、研究中心、研究所等结合成一体的敏捷制造网络体系，实现基于网络的信息资源共享和设计制造过程的集成;建立以网络为基础的，面向广大中小企业的先进制造技术虚拟服务中心和培训中心:建立网络化制造工程，具体实施包括基于Intranet的制造环境内部网络化和基于Internet制造业与外界联系的网络化;建立计算机网络辅助建模的动态平台。

    过去 ， 建立敏捷制造单元的00TPN模型并进行性能分析必须依靠技术人员手工进行，工作最很大且容易出错。因此，开发基于00TPN方法的计算机辅助建模工具应用于敏捷制造单元的建模和分析是非常必要的。如果用计算机网络作为信息载体，采用计算机采集、传递、加工处理信息，可以迅速地将信息直接送达有关人员，促进了企业结构从多层次的金字塔式向少层次的扁平化方向发展。这里推荐一种平台无关性的计算机语言一Java。用Java编写的程序无需变动，就可以在任何计算机平台上运行。因此。用Java语言来开发敏捷制造单元软件是一种有效的选择。在此。我们选用了JATLite作为敏捷制造单元智能代理的开发工具。JATlite是由美国斯坦福大学开发的Java类库。它包括5个层次:抽象层、基础层、KQML层、路由器层和协议层，开发者可以根据豁要，方便地选择任意一层来创建系统。JATLite提供了使用高级语言和协议创建代理的模板，利用其提供的通用平台，用户能够迅速快捷地创建自己的应用系统。还有数据库。数据库代理是企业数据库在Internet系统中的一个代表，是接收外界访问的窗口。数据库代理中的主要程序是类DB Agent。它也是从JATLite开发工具中的Router Clien Action类中继承而来。

    正因为以上的成果和发展，计算机网络辅助下的复合建模技术已成为制造系统模型研究的重要发展趋势之一。其中最典型的是将Petir网建模技术与OOM方法相融合，其核心是将面向对象的概念引入到Petri网技术中，按00方法对Petri网进行扩展，使复合模型既有易于理解的图形描述方式，又能保持Petri网的严整性。而资源搜索代理可以采用的工作平台是WWW十JavaApplet，搜索代理软件用JATLite开发工具开发。用户调用搜索代理网页，按照预先确定的格式输入被搜索资源的名称、特征参数等。搜索代理通过InitCon Applet类接受用户所输入的信息。连同用户在网上注册的名字和地址一起转换成SQL格式，然后去激活搜索代理的Seeker Agent类。

    结束语

    现代敏捷制造单元的建构和设计逐渐成为现代敏捷制造相对独立的重要环节。对其研究还处于起步阶段。如何让其有效地实现动态地、可重构地、快速地、集成地响应制造环境的变化，还有待进一步研究和相关算法的发展。
 

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