基于功能建模及过程建模制造系统的建模框架与方法的论文.docx

基于功能建模及过程建模制造系统的建模框架与方法的论文《基于功能建模及过程建模制造系统的建模框架与方法》----软件工程论文摘要:介绍了基于功能建模和基于过程建模两种制造系统建模框架与方法,分析了软件对象技术、组件技术和代理技术的不同特点提出了基于多代理的制造系统建模框架,它由对象自治性层次维、代写博士论文软件生命周期维和多视图模型维组成采用基于多代理的软件工程实现方法,开发了基于多代理的制造系统软件与软件对象和组件相比,智能代理具有更强的自治性和智能性,能够满足复杂制造系统对分布式数据和分散控制的要求,为制造系统过程集成提供了新的途径关键词:代理;建模框架;制造系统;软件工程;多代理系统;业务过程建模制造系统建模内容丰富、覆盖面广,其体系结构是由一组活动、方法和工具组成,从不同角度对制造系统模型进行描述利用面向对象技术,制造系统建模采用抽象、分解和封装的策略把整个系统模型分解为一组对象的集合,各对象之间应用交互机制协作完成各部分功能组件技术作为对象技术高层抽象性对象,被越来越多地应用于大型复杂分布式异构环境的应用系统而代理技术比对象技术具有更强自治性,为分散控制和智能控制提供新的支持,因此,笔者提出了基于多代理的制造系统建模框架,并实现了多代理系统软件方法1．制造系统建模方法经国内外研究人员多年努力,已形成许多有影响的制造系统建模方法和建模工具系统,主要有基于功能建模和基于过程建模的两大类建模方法1.1基于功能的建模方法20世纪90年代初,制造系统建模方法主要由基于功能的建模方法所主导,代表方法有CIMOSA和IDEF方法其主要思想是采用功能分解法和递阶层次控制建立制造系统各个不同视图中的模型以CIMOSA建模方法[1]为例,其视图组包括功能视图、信息视图、组织视图和资源视图由于功能分解法采用统一的活动单元来描述整个系统各个递阶层次中的功能模块,因而具有较好的通用性和一致性但使用单一的活动单元模型无法表达丰富的建模语义,难以满足制造系统对复杂模型描述的要求1.2基于过程的建模方法针对功能分解法的不足,许多学者提出了基于过程的制造系统建模方法,代表方法有ARIS方法[2,3]和工作流建模方法[4]其主要思想是以过程模型为核心,建立由多个活动交互形成的系统运行的业务流,有效地集成控制流、物料流和信息流以ARIS建模方法为例,如图1所示,采用面向对象方法建立制造系统多个视图的模型,包括组织视图、数据视图、产品/服务视图和功能视图,并用控制视图来描述这些视图的逻辑关系和约束规则由于核心过程跨越组织和部门,能够更好地描述业务过程,支持制造系统集成,适应系统组织结构变化。2.基于多代理的制造系统建模方法2.1多代理技术代理技术是在对象技术和组件技术基础上发展而来的自治性主体面向对象技术为实体描述提供了一种抽象对象被定义为具有状态集和对状态集操作的方法集所组成的封装实体,通过与其他对象进行消息传递的通信机制调用对象的方法,改变对象的状态对象边界能够保护状态数据,使其不受或很少受到对象外部的影响,因而对象具有较高的封装性和独立性,具有很好的模块化特点,实现对象重用和软件重用组件技术为对象引用提供对象管理服务对象管理服务体系结构[5]提供公共对象服务、通用设施、领域接口和应用接口,为分布计算提供通用平台通过远程过程调用或对象引用机制,实现跨平台资源的透明互操作和协同计算,适用于传统的相对稳定的制造系统环境和企业应用程序组件之间通过接口进行交互,并主动提供服务,具有可重构性,可扩展性和半自治性的特点代理技术进一步加强了对象的自治性,还具有反应性、能动性、自学习性和社会性等特点[6,7]自治性是代理最基本的特性自治性使代理一旦启动运行,无需用户直接干预能独立执行代理控制着自己的外部行为和内部状态管理者通过授权可以使代理进行决策,完成事务处理反应性使代理能感知和作用所处的环境,如物理实体、用户图形接口或其他的代理集等,并对环境改变及时做出响应,遇到例外情况时可以及时采取措施能动性使代理以目标为导向,不是被动地接受指令要求,而是采取主动,不断地探测环境,根据目标导向来调整策略,适时地对自身系统行为做出调整,而不是等待环境的变化通过能动性,系统只是接受高层次的要求,决定如何满足目标和协调策略,使系统能动地对环境变化做出快速响应,提高系统的敏捷性自学习性使代理能够从过去的执行情况中不断学习,以指导未来的行为代理能从大量历史数据中发现用户的需求或系统状态社会性使代理与其他代理通信协调,积极参与合作,在目标导向下协作完成一些复杂任务从而形成代理社会这种社会性大大地分散了系统运行的数据和控制逻辑,系统具有更加开放的性能2.2基于多代理的制造系统建模框架在基于过程的建模方法基础上,结合多代理技术,笔者提出基于多代理的制造系统建模框架。该框架采用了3个不同维度来描述