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基于Multi-agent的协同制造资源共享的相关理论与技术研究

作　者: 吕琳
导　师: 刘泉
学　校: 武汉理工大学
专　业: 信息与通信工程
关键词: Multi-agent 协同制造制造资源共享协同制造资源链资源获取资源重构资源共享安全
分类号: TP399-CA
类　型: 博士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

网络环境下的协同制造是适应网络经济和知识经济的先进制造模式,它强调企业间的协作和全社会范围内的资源共享,并以此达到提高企业产品全生命周期的创新能力,实现产品从设计到制造的低成本和高效率的目标。因此,通过网络将分散在各个企业中的制造资源实现共享和利用是网络化制造模式下协同制造的重要特征之一。由于协同制造资源存在着诸如异构性、分布性、自治性等特点,使得协同制造资源共享在资源统一描述、快速准确获取所需资源和资源重构配置等方面存在着问题。与此同时,由于Internet这个公用平台几乎以无限制的方式为企业、政府和个人所使用,这种廉价的组网方式使许多协同制造资源信息和保密数据在共享过程中难免受到各种主动的或被动的攻击。在研究国内外学者提出的关于实现制造资源共享的理论和思想的过程中,作者利用Multi-agent技术来解决上述难题。依托国家自然科学基金等项目,按照“研究相关理论、突破关键技术”的技术路线,对协同制造模式下制造资源共享问题主要进行了如下研究工作:(1)研究了制造资源共享的概念模型、控制模型、面向共享的资源库以及资源共享的服务质量。借鉴知识链思想,结合制造资源共享理论,提出协同制造资源链的概念。即将分散在各地的协同制造资源封装成资源Agent,以节点的形式加入到协同制造资源链中,通过协同制造资源链将分布在各地的协作企业连接到一起,虚拟成一个大的网络制造系统,共享制造资源并进行协同制造,给出了基于Multi-agent的协同制造资源共享框架。(2)分析了制造资源建模内涵和网络制造模式下协同制造资源模型的建立原则。针对传统的制造资源建模方法没有考虑到知识在制造资源描述中的重用,缺乏语义信息,无法较好地满足用户的检索请求的问题,提出采用XML和知识本体技术对制造资源模型进行描述。知识本体是共享概念模型的明确形式化的规范说明,它能够以一种明确的、形式化的方式来表示领域资源知识,促进资源共享,提高异构系统之间的互操作性。同时应用面向对象的资源建模思想和Multi-agent技术,结合基于XML和知识本体技术的协同制造资源描述方法,给出了协同制造资源模型,为实现协同制造资源快速检索和优化配置提供依据。(3)针对传统的被动资源获取方式具有信息查找困难、资源重用率低的问题,研究了协同制造模式下制造资源主动获取方法。该方法是在信息推的基础上,当企业在执行协作业务过程的某一活动时,主动地将完成该活动所需要资源的信息及时、正确且无冗余地推送给用户,而无需用户繁琐的查询操作或由于未能及时查询而造成后续工作的延迟。现代先进制造模式下,单一企业的资源是有限的,极少有单个企业能拥有本行业所需的全部资源。因此,如何能够在寻找到的大量企业资源中根据生产任务和资源优化配置原则实现资源重构,是快速响应市场变化的条件之一。协同制造资源共享下的资源重构是一个多策略决策问题,而博弈论正是研究多人谋略和决策问题的理论,将博弈理论用于解决协同制造资源重构问题可以兼顾企业各生产任务的资源需求,使企业获取最大效益。鉴于Agent具有有限理性的特点,选择进化博弈论做为具体解决方法。提出了基于Agent和进化博弈论的协同制造资源重构模型。(4)着重研究了基于Agent的身份认证技术和系统自保护模型。协同制造资源共享系统的用户分布在不同的联盟企业中,呈现群组特性,本文应用Agent技术,给出一种适合于协同制造资源共享系统的、易于扩展的认证方案。通过研究IBM有关自我保护的概念,提出将自我保护方法用于协同制造资源共享安全中进行主动保护,给出基于Agent的协同制造资源自我保护模型,并对自保护系统的构成和工作模式进行了详细的描述。和以往基于Agent的入侵检测系统模型相比,基于Agent的自保护系统模型中数据采集、分析、响应、通讯是每个自治Agent的必备模块,充分发挥了智能代理的自主性、主动性和响应性。同时也减少了Agent间的频繁通信,加快了响应速度。模块化结构的自治Agent不仅有利于设计和实现,同时更利于Agent技术在网络安全中的应用和推广。系统中每一台主机都具有检测、响应入侵的能力,构成了一个分布式检测和响应系统。(5)提出了网络环境下协同制造资源共享原型系统的逻辑框架,同时给出系统的功能模块设计。结合本文所讨论的协同制造资源共享技术,对原型系统的协同制造资源服务和安全管理等模块进研究,并给出相应的协同制造资源检索、重构以及身份认证功能界面。

全文目录

摘要  5-7
Abstract  7-13
第1章绪论  13-30
  1.1 论文的研究背景及意义  13-19
    1.1.1 研究背景  13-16
    1.1.2 课题来源  16
    1.1.3 研究目的和意义  16-19
  1.2 协同制造技术与系统的国内外现状  19-22
    1.2.1 协同制造的内涵  19-20
    1.2.2 协同制造技术与系统的国内外现状  20-22
  1.3 协同制造资源的国内外研究现状  22-27
  1.4 本文的主要研究内容和组织结构  27-30
    1.4.1 本文的主要研究内容  27-29
    1.4.2 本文的组织结构  29-30
第2章基于Multi-agent的协同制造资源共享理论  30-63
  2.1 Agent和 Multi-agent  30-36
    2.1.1 Agent内涵  30-33
    2.1.2 Multi-agent技术  33-36
  2.2 制造资源共享理论  36-45
    2.2.1 资源共享的概念模型和控制模型  36-41
    2.2.2 Internet/Intranet环境下的资源共享  41-42
    2.2.3 面向资源共享的资源库  42-44
    2.2.4 资源共享的服务质量  44-45
  2.3 基于 Multi-agent的协同制造资源共享框架  45-53
    2.3.1 架构原则  45-47
    2.3.2 协同制造资源链  47-50
    2.3.3 共享方案  50-51
    2.3.4 基于 Multi-agent的协同制造资共享框架  51-53
  2.4 基于 Multi-agent的协同制造资源建模  53-62
    2.4.1 协同制造资源模型内涵  54-55
    2.4.2 协同制造资源模型建立原则  55
    2.4.3 基于XML和知识本体的协同制造资源模型描述  55-59
    2.4.4 基于Multi-agent的协同制造资源建模方法  59-62
  2.5 本章小结  62-63
第3章协同制造模式下资源获取和重构  63-89
  3.1 协同制造模式下的资源获取技术  63-74
    3.1.1 主动资源获取  63-65
    3.1.2 过程模型中的资源定义  65-66
    3.1.3 模型驱动的主动资源获取原理  66-67
    3.1.4 模型驱动的主动资源获取系统体系结构  67-71
    3.1.5 面向主动资源获取的ECA规则  71-74
  3.2 基于Multi-agent的协同制造资源可重构研究  74-88
    3.2.1 基于Multi-agent的可重构制造执行系统  75-76
    3.2.2 协同制造资源重构分析  76-79
    3.2.3 基于Multi-agent和进化博弈论的制造资源重构  79-81
    3.2.4 基于博弈论的协同制造资源重构模型求解  81-88
  3.3 本章小结  88-89
第4章基于Multi-agent的协同制造资源共享安全  89-114
  4.1 协同制造资源共享安全概述  89-92
  4.2 基于Multi-agent的身份认证技术研究  92-96
    4.2.1 网络环境下协同制造系统的认证要求  93
    4.2.2 基于Multi-agent的协同制造资源共享认证方案  93-96
  4.3 基于Multi-agent的协同制造资源自保护模型研究  96-113
    4.3.1 入侵检测技术概述  97
    4.3.2 Agent技术在入侵检测系统中的应用  97-101
    4.4.3 基于Multi-agent的协同制造资源自保护模型研究  101-109
    4.3.4 模型测试  109-113
  4.4 本章小结  113-114
第5章协同制造资源共享原型系统的研究  114-125
  5.1 协同制造资源共享原型系统的总体设计  114-118
    5.1.1 网络环境下协同制造资源共享原型系统的逻辑结构  115-116
    5.1.2 系统的功能模块设计  116-118
  5.2 典型模块及其运行实例  118-124
    5.2.1 系统主界面  118-119
    5.2.2 协同制造资源检索界面  119-122
    5.2.3 协同制造资源重构配置界面  122-123
    5.2.4 身份认证界面  123-124
  5.4 本章小结  124-125
第6章全文工作总结与展望  125-128
  6.1 本文的主要工作和创新点  125-126
  6.2 下一步主要工作  126-128
参考文献  128-139
致谢  139-140
作者攻读博士学位期间发表的学术论文  140

基于Multi-agent的协同制造资源共享的相关理论与技术研究

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