專利名稱：一種基于Agent和Agent UML的鋼廠生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)建模方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于人工智能中，對(duì)分布式控制中復(fù)雜系統(tǒng)建模的一種方法，尤 其涉及對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)中基于Agent和Agent UML的鋼廠生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)建模與設(shè)計(jì)方法。
背景技術(shù)：
基于面向?qū)ο蠹夹g(shù)的以對(duì)象為研究目標(biāo)的特點(diǎn)限制了其在復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)中的進(jìn) 一步應(yīng)用，其主要表現(xiàn)在(1)在面向?qū)ο蠹夹g(shù)中，對(duì)象的自治性不強(qiáng)，不能滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求。(2)在面向?qū)ο蠹夹g(shù)中，對(duì)象的社會(huì)行為能力不強(qiáng)，不能滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求。(3)在面向?qū)ο蠹夹g(shù)中，對(duì)象本質(zhì)上是單線程的，不能很好的實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的并行性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)不足，發(fā)明一種基于Agent和Agent UML的鋼廠 生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)建模方法。為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明基于Agent和Agent UML的鋼廠生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)建模方法 專利采用的技術(shù)方案是該方法采用Agent技術(shù)和多Agent系統(tǒng)工程建模思想相結(jié)合的方 法，利用Agent UML建模工具實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼廠生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)建模，建立模型步驟為第一步，利用Agent和Agent UML完成對(duì)鋼廠生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)的系統(tǒng)分析，系統(tǒng)分析 階段完成對(duì)系統(tǒng)的靜態(tài)建模，包括系統(tǒng)目標(biāo)分析、系統(tǒng)應(yīng)用用例、系統(tǒng)定義角色；第二步，利用Agent和Agent UML完成對(duì)鋼廠生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，系統(tǒng)設(shè)計(jì) 階段完成對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)建模，主要包括設(shè)計(jì)系統(tǒng)Agent類圖、構(gòu)建會(huì)話、組建Agent、構(gòu)建系 統(tǒng)部署圖。系統(tǒng)目標(biāo)分析，是解決軟件功能需求的問(wèn)題，通過(guò)對(duì)系統(tǒng)的分析、理解以及整理、 合并用戶的需求，在理解需求的基礎(chǔ)上，制定出系統(tǒng)的總體目標(biāo)，并對(duì)目標(biāo)進(jìn)行分解，以更 利于系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)應(yīng)用用例的建立，是通過(guò)對(duì)原始系統(tǒng)的分析，建立系統(tǒng)用例集合和創(chuàng)建系統(tǒng) 時(shí)序圖以實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)角色和系統(tǒng)交互的描述。用例是用來(lái)定義一個(gè)系統(tǒng)執(zhí)行的基本場(chǎng)景， 時(shí)序圖是描述構(gòu)成系統(tǒng)角色之間事件集合的實(shí)際通訊執(zhí)行順序。系統(tǒng)角色的定義，是為了將目標(biāo)和時(shí)序圖轉(zhuǎn)換成角色和相關(guān)任務(wù)，使其更適合多 Agent系統(tǒng)的形式。角色是設(shè)計(jì)階段定義Agent類和描述系統(tǒng)目標(biāo)的基礎(chǔ)，是組織中一定 責(zé)任、功能和行為的結(jié)合體，它對(duì)組織中某個(gè)或某幾個(gè)特定的目標(biāo)負(fù)責(zé)。角色抽象出了一類 Agent的共性，而忽略了其具體細(xì)節(jié)，從而可以更穩(wěn)定、更有效地描述組織特性。系統(tǒng)Agent類圖的建立，是在對(duì)系統(tǒng)角色分析的基礎(chǔ)上創(chuàng)建的類似于面向?qū)ο笾?對(duì)象類的一類Agent的模板，由角色和會(huì)話兩部分組成，而Agent是一個(gè)Agent類的實(shí)例。構(gòu)建會(huì)話，是為了定義兩個(gè)Agent之間的協(xié)作協(xié)議，通過(guò)發(fā)起者和應(yīng)答者兩個(gè)通訊類圖描述，通訊類圖是由一組定義兩個(gè)參加會(huì)話Agent狀態(tài)的有限狀態(tài)機(jī)構(gòu)成。組建Agent，就是構(gòu)建Agent類的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，反映其內(nèi)部的構(gòu)造，運(yùn)行機(jī)理。構(gòu)建系統(tǒng)部署圖，就是通過(guò)部署圖來(lái)定義系統(tǒng)中Agent實(shí)例的數(shù)量、類型和位置， 根據(jù)實(shí)際需要，實(shí)現(xiàn)多Agent系統(tǒng)不同的部署方案。本發(fā)明專利基于Agent和Agent UML鋼廠生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)建模方法的優(yōu)點(diǎn)在于(1) 利用Agent技術(shù)對(duì)鋼廠生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)建模，可以增強(qiáng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性、智能性、自治性、柔性 和分布性，滿足鋼廠生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)的需求；(2)把Agent UML和多Agent系統(tǒng)工程思想相結(jié) 合，能有效提高系統(tǒng)建模的效率和建模過(guò)程的有效性、科學(xué)性和規(guī)范性。


下面結(jié)合附圖以實(shí)例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容，但本發(fā)明的內(nèi)容并不限于 此。圖1為本發(fā)明鋼廠生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)時(shí)序圖。圖2為本發(fā)明鋼廠生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)Agent類圖。圖3a為本發(fā)明鋼廠生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)Agent類交互圖(發(fā)起者)。圖北為本發(fā)明鋼廠生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)Agent類交互圖(應(yīng)答者)。圖4為本發(fā)明鋼廠生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)Agent類結(jié)構(gòu)圖。圖5為本發(fā)明鋼廠生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)的一個(gè)部署圖。
具體實(shí)施方式
該發(fā)明方法應(yīng)用于鋼廠生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)。第一步，利用Agent和Agent UML完成對(duì)鋼廠生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)建模的系統(tǒng)分析，系統(tǒng) 分析階段完成對(duì)系統(tǒng)的靜態(tài)建模，主要包括目標(biāo)分析、應(yīng)用用例、定義角色等；第二步，利用Agent和Agent UML完成對(duì)鋼廠生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)建模的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，系統(tǒng) 設(shè)計(jì)階段完成對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)建模，主要包括設(shè)計(jì)系統(tǒng)Agent類圖、構(gòu)建會(huì)話、組建Agent、構(gòu) 建系統(tǒng)部署圖等。系統(tǒng)目標(biāo)分析，是解決軟件功能需求的問(wèn)題，通過(guò)對(duì)系統(tǒng)的分析、理解以及整理、 合并用戶的需求，在理解需求的基礎(chǔ)上，制定出系統(tǒng)的總體目標(biāo)，并對(duì)目標(biāo)進(jìn)行分解，以更 利于系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)應(yīng)用用例的建立，是通過(guò)對(duì)原始系統(tǒng)的分析，建立系統(tǒng)用例集合 和創(chuàng)建系統(tǒng)時(shí)序圖以實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)角色和系統(tǒng)交互的描述。用例是用來(lái)定義一個(gè)系統(tǒng)執(zhí)行的 基本場(chǎng)景，時(shí)序圖是描述構(gòu)成系統(tǒng)角色之間事件集合的實(shí)際通訊執(zhí)行順序。系統(tǒng)角色的定 義，是為了將目標(biāo)和時(shí)序圖轉(zhuǎn)換成角色和相關(guān)任務(wù)，使其更適合多Agent系統(tǒng)的形式。角色 是設(shè)計(jì)階段定義Agent類和描述系統(tǒng)目標(biāo)的基礎(chǔ)，是組織中一定責(zé)任、功能和行為的結(jié)合 體，它對(duì)組織中某個(gè)或某幾個(gè)特定的目標(biāo)負(fù)責(zé)。角色抽象出了一類Agent的共性，而忽略了 其具體細(xì)節(jié)，從而可以更穩(wěn)定、更有效地描述組織特性。系統(tǒng)Agent類圖的建立，是在對(duì)系 統(tǒng)角色分析的基礎(chǔ)上創(chuàng)建的類似于面向?qū)ο笾袑?duì)象類的一類Agent的模板，由角色和會(huì)話 兩部分組成，而Agent是一個(gè)Agent類的實(shí)例。構(gòu)建會(huì)話，是為了定義兩個(gè)Agent之間的 協(xié)作協(xié)議，通過(guò)發(fā)起者和應(yīng)答者兩個(gè)通訊類圖描述，通訊類圖是由一組定義兩個(gè)參加會(huì)話 Agent狀態(tài)的有限狀態(tài)機(jī)構(gòu)成。組建Agent，就是構(gòu)建Agent類的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，反映其內(nèi)部的 構(gòu)造，運(yùn)行機(jī)理等。構(gòu)建系統(tǒng)部署圖，就是通過(guò)部署圖來(lái)定義系統(tǒng)中Agent實(shí)例的數(shù)量、類 型和位置，根據(jù)實(shí)際需要，實(shí)現(xiàn)多Agent系統(tǒng)不同的部署方案。
4
生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)是煉鋼車間制造執(zhí)行系統(tǒng)中的重要部分，由于煉鋼-連鑄過(guò)程對(duì)生 產(chǎn)環(huán)境和工藝要求的特殊性，生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)必須根據(jù)上游工序來(lái)料狀況和下游工序生產(chǎn)需 求，控制冶煉、精煉和連鑄作業(yè)生產(chǎn)節(jié)奏，確保生產(chǎn)物流滿足生產(chǎn)工藝，使生產(chǎn)能夠順利進(jìn) 行。實(shí)施例1 使用基于Agent和Agent UML鋼廠生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)建模方法，對(duì)于鋼廠 生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，鋼廠生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)的總體目標(biāo)是高效率、低成本實(shí)時(shí)完成生產(chǎn)調(diào)度任 務(wù)。為更好的實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)目標(biāo)，可以對(duì)總目標(biāo)進(jìn)行分解而得到如下子目標(biāo)①作業(yè)計(jì)劃管理 根據(jù)上級(jí)生產(chǎn)任務(wù)，制定作業(yè)計(jì)劃；②工藝管理根據(jù)作業(yè)的屬性，確定產(chǎn)品的工藝路徑； ③設(shè)備管理實(shí)現(xiàn)設(shè)備的動(dòng)態(tài)調(diào)度分配和管理，記錄設(shè)備的狀態(tài)，運(yùn)行情況；④數(shù)據(jù)分析管 理實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程中數(shù)據(jù)的收集和分析整理，動(dòng)態(tài)更新，并及時(shí)反饋給生產(chǎn)調(diào)度管理；⑤物 料跟蹤記錄當(dāng)前時(shí)刻物料所處的位置和狀態(tài)等屬性，并實(shí)時(shí)反饋給生產(chǎn)調(diào)度管理；⑥生 產(chǎn)調(diào)度管理根據(jù)生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃，協(xié)調(diào)生產(chǎn)過(guò)程中的各種管理；⑦數(shù)據(jù)庫(kù)管理實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù) 庫(kù)的更新，查詢等；⑧運(yùn)輸調(diào)度管理根據(jù)生產(chǎn)任務(wù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)輸工具的分配，調(diào)度管理。如圖1所示，由鋼廠生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)目標(biāo)可以建立系統(tǒng)對(duì)應(yīng)時(shí)序圖。如圖2所示，由鋼廠生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)目標(biāo)可以建立系統(tǒng)對(duì)應(yīng)Agent類圖方框表示 Agent類，由類名及扮演角色構(gòu)成，帶有箭頭的連線表示會(huì)話，且由會(huì)話發(fā)起者指向應(yīng)答者。如圖3所示，鋼廠生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)模型中Agent類之間協(xié)作交互關(guān)系為a)發(fā)起者圖3al)Send_Msg: Request (attr, req)；2) while (timeout () ！ =0){Wait ；// 等待If(get_Msg() = = sorry ()) then Repeat_Send_Msg:Request(attr，req)；If (get_Msg() == Reply (ID)) then Store: adddate (ID) ；exit ()；}3)Send_Msg:cancle()；4) exit ().b)應(yīng)答者圖3b1)get_Msg:Request (attr, req)；2)ffhile(get_Msg == Request (attr, req)){Valid = validate (attr, req)；If (valid == true) then {ID = getData (attr, req)；If (get_Msg() == cancel ()) then exit()；If (ID ！ = NULL)then Send_Msg:Reply(ID)；exit() ；}Else {Send_Msg: sorry () ；Wait ；}If (get_Msg() == cancel ()) then exit()；}
如圖4所示，鋼廠生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)模型中Agent類內(nèi)部結(jié)構(gòu)為信息接口，控制器，規(guī) 則庫(kù)，執(zhí)行器四部分。如圖5所示，鋼廠生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)模型的一個(gè)部署圖為兩臺(tái)轉(zhuǎn)爐，兩臺(tái)精煉爐，兩 臺(tái)連鑄機(jī)，一臺(tái)天車，一臺(tái)臺(tái)車。如表1所示，鋼廠生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)的角色模型生產(chǎn)調(diào)度部門、設(shè)備管理部門、運(yùn)輸 管理部門、數(shù)據(jù)分析管理部門、數(shù)據(jù)庫(kù)管理部門、物料管理部門。表1 為本發(fā)明專利鋼廠生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)的角色模型
權(quán)利要求
1.基于Agent和AgentUML的鋼廠生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)建模方法，其特征在于該方法采用 Agent技術(shù)和多Agent系統(tǒng)工程建模思想相結(jié)合的方法，利用Agent UML建模工具實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼 廠生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)建模，建立模型步驟為第一步，利用Agent和Agent UML完成對(duì)鋼廠生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)的系統(tǒng)分析，系統(tǒng)分析階段 完成對(duì)系統(tǒng)的靜態(tài)建模，包括系統(tǒng)目標(biāo)分析、系統(tǒng)應(yīng)用用例、系統(tǒng)定義角色；第二步，利用Agent和Agent UML完成對(duì)鋼廠生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段 完成對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)建模，主要包括設(shè)計(jì)系統(tǒng)Agent類圖、構(gòu)建會(huì)話、組建Agent、構(gòu)建系統(tǒng)部 署圖。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于Agent和AgentUML的鋼廠生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)建模方法，其 特征在于系統(tǒng)目標(biāo)分析，是解決軟件功能需求的問(wèn)題，通過(guò)對(duì)系統(tǒng)的分析、理解以及整理、 合并用戶的需求，在理解需求的基礎(chǔ)上，制定出系統(tǒng)的總體目標(biāo)，并對(duì)目標(biāo)進(jìn)行分解，以更 利于系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于Agent和AgentUML的鋼廠生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)建模方法，其 特征在于系統(tǒng)應(yīng)用用例的建立，是通過(guò)對(duì)原始系統(tǒng)的分析，建立系統(tǒng)用例集合和創(chuàng)建系統(tǒng) 時(shí)序圖以實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)角色和系統(tǒng)交互的描述。用例是用來(lái)定義一個(gè)系統(tǒng)執(zhí)行的基本場(chǎng)景， 時(shí)序圖是描述構(gòu)成系統(tǒng)角色之間事件集合的實(shí)際通訊執(zhí)行順序。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于Agent和AgentUML的鋼廠生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)建模方法，其 特征在于系統(tǒng)角色的定義，是為了將目標(biāo)和時(shí)序圖轉(zhuǎn)換成角色和相關(guān)任務(wù)，使其更適合多 Agent系統(tǒng)的形式。角色是設(shè)計(jì)階段定義Agent類和描述系統(tǒng)目標(biāo)的基礎(chǔ)，是組織中一定 責(zé)任、功能和行為的結(jié)合體，它對(duì)組織中某個(gè)或某幾個(gè)特定的目標(biāo)負(fù)責(zé)。角色抽象出了一類 Agent的共性，而忽略了其具體細(xì)節(jié)，從而可以更穩(wěn)定、更有效地描述組織特性。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于Agent和AgentUML的鋼廠生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)建模方法，其 特征在于系統(tǒng)Agent類圖的建立，是在對(duì)系統(tǒng)角色分析的基礎(chǔ)上創(chuàng)建的類似于面向?qū)ο?中對(duì)象類的一類Agent的模板，由角色和會(huì)話兩部分組成，而Agent是一個(gè)Agent類的實(shí) 例。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于Agent和AgentUML的鋼廠生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)建模方法，其 特征在于構(gòu)建會(huì)話，是為了定義兩個(gè)Agent之間的協(xié)作協(xié)議，通過(guò)發(fā)起者和應(yīng)答者兩個(gè)通 訊類圖描述，通訊類圖是由一組定義兩個(gè)參加會(huì)話Agent狀態(tài)的有限狀態(tài)機(jī)構(gòu)成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于Agent和AgentUML的鋼廠生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)建模方法，其 特征在于組建Agent，就是構(gòu)建Agent類的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，反映其內(nèi)部的構(gòu)造，運(yùn)行機(jī)理。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于Agent和AgentUML的鋼廠生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)建模方法， 其特征在于構(gòu)建系統(tǒng)部署圖，就是通過(guò)部署圖來(lái)定義系統(tǒng)中Agent實(shí)例的數(shù)量、類型和位 置，根據(jù)實(shí)際需要，實(shí)現(xiàn)多Agent系統(tǒng)不同的部署方案。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于Agent和AgentUML的鋼廠生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)建模方法，其 特征在于該方法應(yīng)用于鋼廠生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明是公開(kāi)了一種基于Agent和Agent UML的鋼廠生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)建模方法。建立模型步驟為第一步，利用Agent和Agent UML完成對(duì)鋼廠生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)建模的系統(tǒng)分析，系統(tǒng)分析階段完成對(duì)系統(tǒng)的靜態(tài)建模，主要包括目標(biāo)分析、應(yīng)用用例、定義角色等；第二步，利用Agent和Agent UML完成對(duì)鋼廠生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)建模的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段完成對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)建模，主要包括設(shè)計(jì)系統(tǒng)Agent類圖、構(gòu)建會(huì)話、組建Agent、構(gòu)建系統(tǒng)部署圖等。本發(fā)明與基于面向?qū)ο蟮慕７椒ㄏ啾?，能夠更好的滿足系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性、智能性、自治性、柔性和分布性，滿足鋼廠生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)的需求。
文檔編號(hào)G05B19/418GK102081388SQ20101054751
公開(kāi)日2011年6月1日 申請(qǐng)日期2010年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月17日
發(fā)明者朱道飛, 畢貴紅, 王 華, 趙業(yè)清 申請(qǐng)人:昆明理工大學(xué)