FMS动态仿真建模研究_郭宇

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1、FMS动态仿真建模研究郭宇，王书亭，陈立平，钟毅芳（华中科技大学CAD中心，武汉430070）摘要：基于现代设计方法的特点提出了一种而向FMS的动态仿真建模方法，并以此为核心结合面向对象及智能体等先进技术构造了FMS系统仿真的动态建模框架，同时论述了动态模型的建模机制、解决方案及关键技术，最后给出了一个血向FMS动态仿真建模的仿真环境。关键词：动态仿真建模；而向设计流程；层次建模；智能体中图分类号：TP278;TH165文献标识码：A郭宇等：FMS动态仿真建模研究・53・户机/服务器模式，其工作流程是：将系统划分为若干进程，每一个进程实现单一的一套

2、服务一一例如：数据库检索和存取、从复杂的数据生成图形模型管理、知识库的检索和推理等均为一个独立进程（服务器），而客户可以是系统其它构成成分，客户通过发消息请求一项服务，系统内核将消息传递给服务器，服务器执行操作。仿真模型数据库是动态建模系统的核心，从以上描述中可得出仿真模型数据库中的模型至少应该有如下特点：模型多态性、模型的多样性、模型的动态性。所谓模型的多态性是指在仿真数据库中的模型可以根据仿真任务需求构筑面向设计流程动态模型，这些模型在数据库中被保存为唯一对彖。模仿面向对彖程序设计的多态性特点构造对模型库存取操作的功能函数，通过对功能函数的重载

3、（带参数的功能函数），即调用函数时根据设定的参数读取模型中相应的信息从而建立相应仿真模型。模型的多样性是指仿真数据库中对以保存仿真过程对彖所需各种信息数据格式（实例程序、图形、图表、表格、动画、声音筹），并建立相应的映射关系，无论对哪一•类信息数据的操作都应该影响到模型对应的数据并能实时更新仿真模型。模型的动态性是指仿真过程中对模型的每一步操作都与仿真数据库实时关联，数据库中模型保持与相应设计或仿真阶段的一致性。提供与模型库接口的模型过滤器——每次调川模型时，只读取和木阶段相关的模型信息，而不用将整个模型读入内存从而减少计算机的运算量。以下提供了一

4、个回向FMS仿真的客户/服务器结构体系的实例。基于单机的客户/服务器体系的FMS仿真数据库接口为系统建模、仿真和决策提供智能支持的信息交换通道，通过该接口的控制，各种服务器在肩台为用八提供服务，仿真系统控制模块（包括界面、菜单、显示）代表用户的客户模块。基于客户/服务器模式的系统数据库结构如图3所示。2）对彖的帮能扩展根据智能体仿真对象原理在对象物理仿真实体某础上增加一个智能控制实体。智能控制实体中嵌入相应智能设备的各种控制策略和0主行为处理规则。各仿真物理实体Q身的描述采用面向对象的描述手段，包括它们的数据结构、状态定义、属性定义等，它们可以单独

5、在仿真环境中作为一个仿真实体存在，但在仿真运行时必须把它与一个和能控制实体链接到一起，由智能控制体决定物理仿真实体与高层对象的信息交换和对信息流的控制。这种结构使仿真对彖能够比较理想的满足层次化仿真模型。并H这种对象结构是开放的，可以根据用户的需求对仿真环境中的仿真对象增加不同的控制。图4描述了仿真智能体结构。SS是仿真系统中物理实体，除了包含其基本属性外，还包括与其它实体的逻辑联结关系；DS是SS的数据抽象；IS根据DS产生的数据信息进行决策处理；KS捉供与专家系统的接口［5］。3柔性车间（FMS）仿真的动态建模环境依据动态仿真模型建模机制构建一

6、个而向FMS的仿真环境。仿真环境采用而向设计流程建模机制、层次模型管理机制以及智能体仿真对象技术实现FMS系统动态建模。FMS仿真数据廉采川基于单机的客户/服务器的系统结构（参考图3）01）基于动态模型的FMS仿真建模在系统运行时，川户通过交互输入任务表单激活仿真数据丿牟和专家系统，FMS系统仿真数据库加装FMS的某本模型类、组合模型类和应川模型类模型。基本模型类是由不同建模方法建立的模型，它是组成系统模型的基本单元。组合模型类由一系列基木模型和组合模型的实例组成，支持仿贞模型的层次化开发，组合模型类按照车间层次（系统级，车间级，单元级，和设备级）

7、进行划分［2］。应用模型类是最顶层模型，它是一类包含仿真实验设置的特殊组合模型。仿真库中的模型类和相应的实验框架关联，川于确定模型的实验特征。仿真环境中提供基于模型树的方法管理仿真数据库。所谓模型树是指仿真环境把FMS系统分成产品树、产品加工树、产品装配树以及资源树，这些树分别和仿真数据库屮相应的FMS仿真部件模型关联。产品树包括•不同种类的被加工产品信息；产品加工树包含产品的加工路线、加工资源、专家系统数据并内核FMS仿真数据库接口对彖管理元知识管理资源管理调度管理网络通讯图形服务器数据库服务器模型知识库服务器仿真知识库服务器仿真控制知识库服务器

8、仿真运行知识库服务器结果分析服务器图3FMS动态建模环境仿真数据库客户/服务器模式智能控制实体图4智能体仿真对象仿真物理实