1引言

　　智能制造、協同制造、基于服務的制造等先進制造模式要求實現互聯網上異構系統跨平臺、跨地域的無縫集成和快速重構。近年來，雖有不少學者提出基于CORBA和Agent技術的企業信息基礎架構的解決方案，以及基于Web Services和可擴展標記語言XML的信息集成方案，但這兩者都各有其局限性。前者不能穿越防火墻，僅適合企業內部局域網使用，不能滿足跨平臺、語言獨立、松散耦合的異構應用的交互和集成;后者雖實現了異構平臺間的互操作，但由于缺乏必要的協調性和主動性，仍然屬于靜態的遠程調用，智能性不強，因此也不適合在跨企業信息集成中應用。本文結合web Services的跨平臺性、編程語言無關性、面向服務的封裝方式等特點與MAS(Multi-Agent System)的自主性、智能性、協作性等特點，提出了基于Web服務和MAS的網絡化集成制造框架模型，分析了其通信和協作過程，為網絡化制造提供一種普遍的、開放的、可擴展的、松散耦合的集成系統框架結構，實現了跨平臺、跨地域的無縫信息集成和快速重構。

　　2基于MAS與Web Services的網絡化制造體系結構的構建

　　Web Services是W3C提出的一種軟件體系結構，采用面向服務架構SOA的新型分布式計算模型，主要技術規范包括XML、SOAP、WSDL和UDDI等。與傳統的CORBA/IIOP、DCOM/ORPC、EJB/RMI專用協議不同，Web Services采用標準XML作為服務界面和協議描述規范，完全屏蔽了系統平臺的差異，利用開放標準和公共基礎設施實現對象的描述、發現和訪問來實現跨平臺、跨語言的異構集成，具有良好的封裝性和松散耦合的可集成性。而MAS(Multi-Agent System)是利用并行分布式處理技術和模塊化設計思想，由多個可交互的自治運行Agent組成的、能相互協作地進行問題求解的、可隨環境變化而主動適應的、松散耦合的分布式智能系統。MAS具備開放性、自主性、異構性、互操作性和分布性等特點，同時利用協作、談判、競爭、招投標及任務調度等機制，可以方便地求解分布式問題，具有很強的伸縮性，非常適合企業分布式應用系統集成，而且它的松散耦合、知識管理、協作求解、問題描述自然等優點，更適合企業業務流程的柔性變化。

　　Web Services與MAS理論與技術的結合，為網絡化制造的實現提供了有效的機制和理想的解決方案。而作為一種分布式、異構、松散耦合的制造系統，網絡化制造系統彼此之間具有組織上的自治性和平等性，本質上可以看作是一個具有自主、分布和協作特性的智能化系統。在網絡化制造企業中，存在大量獨立自治的物理或邏輯實體，同時，在網絡化制造的不同層次，功能實體的劃分粒度有所不同。根據制造企業的特點和不同的Agent粒度，將網絡化制造系統內企業、協作伙伴、知識元、企業內各部門、制造單元等不同實體分別抽象為Agent，基于不同視角，構造不同粒度的MAS系統，并運用Web Services技術進行功能描述與封裝，從而建立基于Web Services的網絡化制造Multi-Agent模型，可以為網絡化制造提供一種普遍的、開放的、一致的框架結構，有利于網絡化制造的研究與實現，提高網絡化制造的智能水平。基于Web Services的網絡化制造MAS體系結構如圖1所示。

　　圖1基于Web Services的網絡化制造MAS體系結構

　　在該網絡化制造體系結構中，企業的各功能實體Agent可通過基于可擴展標記語言XML的WSDL進行Web Services描述與封裝(見圖2)，并通過Internet/Intranet在UDDI注冊中心進行發布，不同實體Agent間基于SOAP/XML進行消息傳送，動態、按需地進行信息交互，SOAP通過封裝知識查詢及操作語言KQML規范的XML語義表達，使用HTTP和SMTP等作為傳輸協議，可以跨越防火墻，實現不同實體間跨平臺的異構集成與通訊，最終實現企業內部與外部的集成。

　　圖2基于Web Services的Agent描述與封裝模型

　　3基于Web Services的MAS的通信實現

　　在分布式Multi-Agent系統中，Agent的通訊模式及交互策略是Agent實現協調與合作的基礎，各Agent之間必須進行知識和語義層次上的通信，以保證每個Agent對系統領域知識理解一致和對Agent間交互行為的識別、理解和處理，這樣才能實現相互之間的充分協商、協調與合作，實現系統問題的求解。在MAS中，各Agent采用知識查詢及操作語言KQML進行通信，其消息可以分為通信原語層和通信內容層兩個相對獨立的層面。本文提出了基于Web Services的MAS通信機制，可以采用XML封裝KQML通信行為原語消息和表述通信的內容，并通過SOAP與HTTP等普通協議的綁定進行消息傳遞，其中通信原語和通信內容的文檔類型定義DTD/Schema分別由平臺開發人員和用戶完成。基于Web Services的MAS通信模型如圖3所示。

　　圖3基于Web Services的MAS通信模型

　　當Agent A就某問題向Agent B詢問時，它根據自己的知識庫(KB)，經過計算或推理，選用合適的標準詞匯集生成相應的請求，然后將它嵌入KQML的內容層;接著使用XML封裝器生成XML文檔;最后通過Web Services平臺SOAP向Agent B傳送這一文檔。Agent B在接收到該文檔時，使用XML解析器，從中分離出KQML消息，并試圖理解它;然后根據自己的知識庫進行推理或計算，得出內部結果，并選擇標準詞匯集生成應答;接著與Agent A類似，生成KQML消息，再與通信內容一起封裝成XML文檔;最后也通過通信服務器向A傳回XML文檔。

　　4基于Web Services的M_AS協作功能的實現

　　MAS中存在著多個松散耦合的Agent，每個Agent獨立自治又相互協作，當加工能力與加工任務發生沖突時，本文通過基于Web Services的MAS合同網協議進行協作，實現任務與設備的動態調度與協調。基于Web Services的MAS合同網協議模型如圖4所示。模型中主要包括合同網的管理者、投標者和中介智能體等。合同網中的管理者和投標者、每個智能體內部都包含任務處理模塊、合同處理模塊和知識庫等相應的規劃模塊，對整個生產過程進行規劃，并協調完成整個生產任務。任務處理模塊負責任務的處理和求解，它從合同處理模塊接受所要求解的任務，利用本地知識庫進行求解，并將結果送到合同處理模塊。知識庫中存儲本地結點的歷史知識、當前狀態和問題求解過程的信息。合同處理模塊判斷投標所提供的任務，發送標書和確認合同，并分析和解釋到達的消息，協調全部結點的活動。UDDI相當于中介智能(facilitator)，負責處理系統中的網絡通信服務，建立從智能體功能到名字的映射，以便快速查找合適的智能體并與之交互。

　　圖4基于Web Services的MAS合同網協議模型

　　在該MAS合同網協議模型中，各Agent可以基于Web Services技術進行描述自包含并封裝成服務，在UDDI服務注冊中心進行注冊發布，當一個待分配任務到達管理Agent后，管理Agent將其分解為若干子任務，并向UDDI提交請求，可以由UDDI服務中心獲得其它Agent的信息，同時查詢能夠勝任的Agent及其URI與接口，確定任務發布的范圍，并向符合條件的Agent發出基于XML表述的KQML行為原語的招標任務信息，每一個接到競標信息的Agent根據自身狀態和知識庫的信息，對收到的任務進行評估，計算加工時段和標值，形成投標消息傳送回管理Agent，以對管理Agent的招標消息做出應答。管理Agent對所有Agent投標情況進行判定，選出最好的標值，并向此Agent發出中標消息，同時向其余競標失敗的Agent發出落標消息。收到中標消息的Agent將此任務加入任務隊列中，在適當時間執行此項任務。Agent完成某項任務后，發任務完成信息返回管理Agent。管理Agent將該作業任務歸人完成隊列中，同時檢測是否另有條件成熟的作業任務可以進行招標。對可以進行招標的作業任務，管理Agent分析其加工所需能力與要求，并從UDDI中心進行查詢，確定招標范圍，評估后發出任務消息，再次進行招標。其中，管理Agent發布的消息是基于XML表述的KQML行為原語，例如：

　　XMLSchema-instance”

　　xsi:noNamespaceSchemaLocation=”KQML.

　　xsd”>

　　announce

　　Manager

　　Agent001

　　Manager-agent00

　　KQML

　　KQML-ONTOLOGY

　　準雙曲面齒輪小輪齒

　　坯

　　銑齒加工

　　name

　　……

　　該合同網模型借助于UDDI，對MAS系統內Agend信息與狀態進行動態監控與管理，很好地解決了傳統合同網招/投標模式帶來的信息閉塞與廣播負載問題。另外，基于XML的KQML行為原語的表達實現與表達，使消息表述靈活、結構清晰、數據具有一致性，XML實現與KQML規范都是基于字符流的表達，便于實現;同時，XML還提供強勁的語義支持，可讀性強，便于基于知識的程序進行識別與交互。

　　5結語

　　資源共享和優化配置是實施網絡化制造的基礎和前提。本文結合信息技術和網絡技術，提出的這種基于MAS和web服務相結合的網絡化集成制造技術，將為實現信息技術、制造技術、生產管理和制造控制的融合集成提供整體解決方案，可以真正實現各異構系統動態、松散、跨平臺的無縫信息交互和共享，為企業解決網絡化環境中制造信息孤島問題，優化配置資源，實現全局協同運作提供良好的信息基礎環境，同時也為更深入地進行網絡化制造模式的研究和推廣提供有價值的參考。