基于多组件代理的分布式PLM系统模型研究

基于多组件代理的分布式PLM系统模型研究 针对PLM系统在企业协同环境中应用的不足,利用现有的组件代理技术,通过多代理的协同和交互,提出一种基于多组件代理的分布式协同PLM系统

基于多组件代理的分布式PLM系统模型研究

    针对PLM系统在企业协同环境中应用的不足,利用现有的组件代理技术,通过多代理的协同和交互,提出一种基于多组件代理的分布式协同PLM系统框架模型。详述了实现原型系统的关键技术及解决方案,在系统层面上实现并协调设计过程。最后对系统作了简要评价,得出结论。
 
    二十—世纪的产品设计过程越来越依赖于协同过程。随着计算机网络和信息技术的蓬勃发展,跨区域、跨领域的产品协同设计成为当前工业发展的必然趋势。如何打破现行企业闻的“堡垒”,实现异地资源共享和优化配置,提高市场响应速度是制造业面临的一个新的挑战。
 
    而多代理系统技术已成为建立人机共栖协同工作组织的重要方法之一。在国内外已有众多学者提出了运用多Agent技术建立产品协同设计系统的模型。为了解决PLM系统在企业协同环境中应用的不足,参考一些现有的PLM系统模型,提出了一个新的基于多组件代理的分布式协同产品设计PLM系统模型结构。
 
1.PLM系统基本概念
    根据业界权威的CIMDATA的定义,PLM是一种应用于在单一地点的企业内部、分散在多个地点的企业内部,以及在产品研发领域具有协作关系的企业之间的,支持产品全生命周期的信息的创建、管理、分发和应用的一系列应用解决方案,它能够集成与产品相关的人力资源、流程、应用系统和信息。
 
    PLM系统包含了CAD(计算机辅助设汁)、PDM(产品数据管理)、CPC(协同产品商务)3种不同层次的信息系统。CAD主要用于企业部门内部;PDM主要用于企业部门之间;CPC则是不受时间限制,可应用于不同企业(含供应商及客户)之间的产品开发信息系统。
 
2.企业实施PLM系统对协同设计的需求
    协同是PLM系统的核心,其包括两方面的含义:一方面足产品令生命周期内各阶段之间的协同。二是产品开发各个阶段或环节上各相关企业、相关部门和相关人员之间的协同工作。企业实施PLM系统对协同设计的需求表现在:

2.1产品设计方面.设计周期的延长,产品结构的不合理都会映射为产品成本的增加。
2.2目前很多企业对PLM软件的应用仅限PI)M(产品数据管理)方面。它的强大功能还没有得到充分应用。
 
2.3企业的设计文档存储方面尚无统一的格式。
2.4信息集成方面。企业里有关产品结构的数据缺乏一个统一的维护框架.数据的一致性无法保证。
 
3.组件代理的结构和功能设计
    代理是指具有自主能力、社交能力、反应能力和顶动能力的可以独立自主完成某项任务的动作实体。代理机制是一个独立的智能性的功能单元。多代理系统是协调设计的智能虚拟机。它已经被广泛利用在决策支持、协同设计、工程管理等领域。
 
3.1面向设计的模型
    目前,大多数系统模型采用面向结构的数据来支持虚用程序共享,称之为面向结构的模型,但是这种模型只提供产品的客观数据。设汁意图、产品功能、决策推理等信息将会丢失,而这些信息对设计者来说和结构数据是一些重要的。本系统中采用面向设计的数据,包括功能数据、结构数据、管理数据,这种系统模型称之为面向设计的模型,一些专家曾预言面向设计的模型将是下一代CAD、PDM、PLM模型。其中:
 
    功能数据主要描述产品设计的需求、设计者的意图、产品对象功能、设计原理。以及设计者的决策推理过程。结构数据主要描述产品基于特征参数的几何数据及其约束关系、产品与其他产品对象的连接关系、产品的层次关系,以及根据产品属性进行选择的系列化对象等。
 
    管理数据主要包括组织管理、角色管理、版本管理、外部约束和操作管理,其中,组织管理描述协同设计人员的责任、所从事领域、所处位置及通讯接口等;角色管理针对不同的角色赋予相关协同设计人员对数据的操作权限;版本管理捕获产品更改进程,包括产品数据更改记录、相关的设计人员记录、更改时间与更改原因记录等;外部约束和操作管理主要是运用更新规则,通过常用的操作功能命令实现结构数据之间的约束更改,从而实现产晶模型的一致性管理。
 
3.2组件代理的结构和功能设计
    本系统巾的代理由2部分组成:智能体和接口。组件代理的数据采用面向设计的数据。其逻辑结构如图1所示:

    智能体:封装功能数据、结构数据:锋理数据,并在没汁过程中,执行管理功能。接口:提供通信功能。支持设计者之问和同等级别、不同级别代理问的相巨作用。
 
    有4部分组成,包括:用户接口;管理中心;适配器;通信器。用户接口:允许设计者输入/读取数据。考虑到模型的动态性,允许设计者运行时添加新的类、属性、方法。
 
    管理中心:有4个功能。一致性;版本箭理;权限控制;操作管理、,这里,有3种一致性要保证:组件代理内部;两个代理之间;2个功能系统之间;版本管理要捕获历史数据。权限控制为数据提供安全的操作机制。
 
    操作管理观察数据的操作行为,协调设计活动。适配器:是一个中介。是集成系统、DOM、多种功能系统和域系统的中介。它提取或转换信息,这些信息通过用户接口传输给用户。
 
    通信器:在2个组件代理间或组件代理和子代理间提供相互作用。这种功能使得多代理间可协同工作。通过通信器,其它代理的一些信息可被传送给管理中心或定义器。KQMI。标准作为代理间的通信语言。
 
4.协同产品设计PLM系统原型
    本文提出了一个支持协同产品开发的信息结构,包括资源层和系统应用层。其体系结构如图2所示:

 
4.1资源层
    资源层涉及所有分布式信息资源。以广义产品知识库为基础,提供与产品设计相关的知识。包括产品数据库、产品知识库、产品模型库。J2EE标准、分布式对象管理和标准数据接口。
 
    库内储存领域专家的经验、知识以及已知的事实和采用这些知识的规则。产品的信息、知识、模型分别存放在产品数据库、产品知识库、产品模型库中。本文应用J2EE标准来实现基于web的协同设计环境。
 
4.2系统应用层
    为了提高执行的有效性和智能性.本文采用多组件代理协同设计实现PLM系统框架结构。此模型系统的应用层分为需求模型、概念模型、工程模型、制造模型和服务模型。其中包含的组件代理分别为:
 
    1)需求模型需求分析代理:获取并分析客户需求和市场需求,弄清用户对软件系统的全部需求,建立、确定产品需求说明书,包括3个子代理:需求获取,需求分析,需求说明。
 
    2)概念模型概念代理:根据产品需求说明书,检测找到历史的柑似的概念产品设计,提出一些可行的设计模式,从中选最优模式,包括3个予代理:概念设计,概念评价,引证。
 
    3)工程模型工程设计代理:协同需求分析模型代理、概念模型代理、制造模型代理、服务代理等,搜索基于STEP的产品信息,包括组成相应的BOM、配置和文档的设计历史和产品模型,并向系统返回请求的结果。
 
    包括2个子代理:结构设汁、机械设计。工程更改代理:处理工程变更请求,收集所需进程自适应数据。包括3个子代理:更改请求,更改评价,更改决定。
 
    4)制造模型制造代理:通过制造信息需求部署制造资源。包括:部件构成、标准件选择、组件装配。
 
    5)服务模型服务代理:搜索用户的服务请求并提供相应的服务。
 
    包括:安装说明,操作说明,维护说明。还有一个重要的组件代理——协同代理。它是监视器,协调其他备组件代理,维护一致性。通过任务协调和冲突管理,维护所涉及的不同部分的协作性和设计意图的一致性。包括3个子代理:任务分配、冲突检测、冲突解决。
 
5.系统实现
    系统框架模型已经基本实现。已经完成的部分有:A、产品信息建模。B、数据库管理。C、协同设计。此PLM系统的功能包括:系统管理;文档管理;组织管理;产品结构和配置管理;流程管理;服务管理等。编程语言JAVA,J2EE标准。NetBean5.5和SQLServer2005。
 
6.结语
    本文提出一种基于多组件代理的分布式协同产品设计PLM系统框架模型,利用组件代理技术,通过多代理的协同和交互,实现协同产品设计PLM系统。但也有一些不足之处,例如模型的管理和安全问题相当复杂,应当考虑一个更详细的专门模型来解决这个问题。尽管如此,大家已经看到,多组件代理技术应用到分布式协同产品设计PLM系统中有良好的应用可行性和广阔的发展前景。
 
    创新观点:针对目前PLM系统大多数只是实现了其中的PDM模块功能的现状,依据组件代理技术,提出,一种基于多组件代理的分布式协同PLM系统框架模型,并验证了系统的可行性,显示了运用组件代理技术开发分布式协同PLM系统的广阔的发展前景。


 

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