基于移动AGENT的分布交互式供应链仿真系统

技术领域

本发明涉及分布交互式仿真系统，特别是涉及一种基于移动AGENT的分布交互式供应链仿真系统。

背景技术

当前市场竞争体现为供应链之间的竞争，为了更好的提升整个供应链的竞争力，供应链上下游企业之间的协调显得非常的重要，由于供应链中的企业需要协同运作，这需要建立跨企业的生产运作方案，因此实现跨企业的方案优化，跨企业的生产运作仿真具有非常大的意义；同时，供应链中，企业协调运作，就需要信息共享，但这种共享又不能充分，因为毕竟是独立的企业，又存在利益竞争，在实际中，运作的企业处在这种合作与竞争博弈的平衡状态。这一系列问题非常的复杂，需要利用先进的计算机仿真技术来寻求尽可能满意的解决方案，而且仿真结果往往比较直观形象。基于MAS的分布仿真系统能很好满足这种需求，其分布并行计算不但能仿真大而复杂的系统，还能分区域独立仿真，然后实现区域仿真结果的交互，适合供应链中企业运作的需求。另外，企业之间的差别非常的大，非常需要一个比较灵活的可扩展性强的通用仿真平台。而且此类的仿真计算量往往非常之大，故此运用分布交互式仿真来解决此类计算问题是一个研究热点。

分布交互式计算是近年提出的一种新的计算方式。所谓分布交互式计算就是在两个或多个软件互相共享信息，这些软件既可以在同一台计算机上运行，也可以在通过网络连接起来的多台计算机上运行。分布式计算比起其它算法具有以下几个优点：(1)稀有资源可以共享；(2)通过分布式计算可以在多台计算机上平衡计算负载；(3)可以把程序放在最适合运行它的计算机上。其中，共享稀有资源和平衡负载是计算机分布式计算的核心思想之一。对于分布交互式仿真，高层体系结构(High Level Architecture：简称HLA)提供了一种较好的解决方案。HLA是新一代分布式交互仿真体系结构，它代表着当今分布式交互仿真技术领域的发展方向。HLA是一个可重用的用于建立基于分布式仿真部件的软件构架。它支持由不同仿真部件组成的复杂仿真。HLA本身并不是软件应用，而是一个构架和规范，以帮助设计和运行仿真应用。HLA的提出主要是解决计算机仿真领域里的软件可重用性和互操作性问题，以使得仿真软件的开发应用进人标准化、规范化阶段。

结合供应链仿真的特点，移动Agent因其自身特点，成为非常适合的仿真技术。移动Agent是一类特殊的软件Agent，它除了具有软件Agent的基本特性：自治性、响应性、主动性和推理性外，还具有移动性，即它可以在异构网络环境中从一台主机自主地移动到另一台主机，并可与其它Agent或资源交互的软件实体，代表用户完成指定的任务。由于移动Agent可以在异构的软、硬件网络环境中自由移动，因此这种新的计算模式能有效地降低分布式计算中的网络负载、提高通信效率、动态适应变化了的网络环境，并具有很好的安全性和容错能力。计算机智能化和网络化进程促成了Agent技术的迅速崛起和广泛应用，移动Agent技术是为解决复杂、动态、分布式智能应用而提出的一种全新的计算手段，是计算机软件技术的又一次深刻变革。

发明内容

本发明所要解决的技术问题就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于移动AGENT的分布交互式供应链仿真系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：基于移动AGENT的分布交互式供应链仿真系统，其特征在于，包括多个计算单元、集线器、主机、继电器控制单元、显示器以及设于主机内的移动AGENT单元，所述的计算单元均包括电源模块、中心处理模块、通信模块以及缓存模块，所述的中心处理模块、通信模块以及缓存模块均与电源模块电连接，所述的中心处理模块、通信模块以及缓存模块相互连接，所述的多个计算单元的通信模块均通过集线器与主机通讯连接，该主机的并口通过继电器控制单元与各计算单元的电源模块连接，所述的显示器与主机连接。

所述的移动AGENT单元采用高层体系架构HLA以及JAVA核心。

所述的移动AGENT单元包括用于总体管理的主AGENT、成员AGENT以及由成员AGENT继承而得的成员AGENT实例，各AGENT均设有一个消息接受线程以及一个动作激发线程。

所述的主AGENT以及多个成员AGENT通过高层体系架构HLA的时间同步机制分为控制节点类型、受控节点类型、既受控制又受限制节点类型以及既不控制也不受限节点类型。

所述的成员AGENT实例包括缓冲区STOCKAGENT、加工设备MANUAGENT、运输设备TRANSITAGENT以及观察VIEWAGENT。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)低成本：通过新型计算单元组合的设计，该硬件系统对分布交互式仿真提供针对性的支撑，在硬件组成上有很大的精简，较大程度上降低了成本；

(2)高效性：通过移动Agent技术，Agent不断的检测各个计算单元的资源占用情况，根据所得到的情况，各Agent通过相应的移动，使得各个计算单元的负载相对均衡，从而提高计算资源利用率，计算效率也明显提高；

(3)平台通用性：用户可以根据实际的需要设计新的模块，而Agent的实例可以通过模块进行定制产生，有很高的灵活性。这样，千差万别的企业都能通过Agent的定制实现模型化，决定了平台有很高的通用性，适合各种供应链的仿真；

(4)很强的系统可扩展性：在HLA框架下，联邦成员通过运行支撑环境(Run-Time Infrastructure，RTI)构成一个开放性的分布式仿真系统，联邦成员可以是真实实体系统、构造或虚拟仿真系统以及一些辅助性的仿真应用，这就决定了系统的扩展性非常的强，而且本发明的实例Agent可以非常灵活的定制，系统扩展非常的便利。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的模块关系图；

图3为本发明的实施例的原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1～3所示，基于移动AGENT的分布交互式供应链仿真系统，包括多个计算单元1、集线器2、主机3、继电器控制单元4、显示器5以及设于主机内的移动AGENT单元，所述的计算单元1均包括电源模块10、中心处理模块11、通信模块12以及缓存模块13，所述的中心处理模块11、通信模块12以及缓存模块13均与电源模块10电连接，所述的中心处理模块11、通信模块12以及缓存模块13相互连接，所述的多个计算单元1的通信模块12均通过集线器2与主机3通讯连接，该主机3的并口通过继电器控制单元4与各计算单元1的电源模块10连接，所述的显示器5与主机3连接。

所述的移动AGENT单元采用高层体系架构HLA以及JAVA核心；所述的移动AGENT单元包括用于总体管理的主AGENT、成员AGENT以及由成员AGENT继承而得的成员AGENT实例，各AGENT均设有一个消息接受线程以及一个动作激发线程；所述的主AGENT以及多个成员AGENT通过高层体系架构HLA的时间同步机制分为控制节点类型、受控节点类型、既受控制又受限制节点类型以及既不控制也不受限节点类型；所述的成员AGENT实例包括缓冲区STOCKAGENT、加工设备MANUAGENT、运输设备TRANSITAGENT以及观察VIEWAGENT。

本发明由一个中心处理模块、一个缓存模块以及一个通信模块组成一个计算单元，有专门电源模块进行供电。通讯模块完成计算单元的中心处理模块与计算机的通讯，通讯协议遵循TCP/IP协议。这样的计算单元模块数目可以根据需要进行增减。通过网线、外接网络集线器、网络集线器上再连接一台计算机，称为主机，另配有显示器。另外从主机并口引接一个继电器控制模块，再连接各电源模块的控制接口。这样，计算机中的管理模块通过并口控制计算单元的电源，实现计算单元的电源由主机来控制，也可以对继电器控制模块进行手动实现。启动前，移动AGENT单元驻留在主机中，系统启动后，主机中的主控模块可以根据需要开启相应数目的计算单元，然后各Agent会向各计算单元移动，这样组成一个小型网络计算机系统成为本发明的硬件平台。这一设计的突出优点在于精简实用的计算单元的组合，而且其数目在理论上可以无限变化的，适用于任何不同规模的仿真。

本发明中，移动AGENT单元采用HLA为体系架构，以JAVA为主设计工具，充分的利用了JAVA的跨平台优越性。设计一个主Agent进行总体管理，各个Agent作为联邦成员在启动加入时向主Agent发生消息进行注册，而且由主Agent进行时间推进上的管理。同步时间机制问题是分布式仿真中的一个关键问题，本系统利用了HLA的时间同步机制，将所有Agent分为四种类型控制节点、受控节点、既控制又受限节点以及既不控制也不受限节点，在实例Agent生成时可以方便的选择其时间同步类型。Agent设置两个线程，一个处理消息的接收，另一个进行动作的激发等管理，这样提高了处理能力。

本发明中，具体的实例Agent可以运用现成的模块定制生成，而且也可以根据需要通过设计向导进行新模块的设计。对于供应链中的链式关系，通过对具体的Agent的链接属性设置建立，但各Agent的移动性并不会影响到这种链接关系。供应链上的每个企业可以根据各企业具体情况选择接近的模块作为一个Agent生成。若没有相近的模块，也可以在设计向导的引导下便利的进行新模块的设计。Agent实例生成后，可以通过人性化的属性窗口可以对各个Agent的属性进行设计修改，也可以在程序代码中动态修改或更新。最基本的Agent有GNSAgent和MemberAgent，其中GNSAgent是主Agent，对其他成员Agent进行注册管理、时间同步推进等等总体的管理。而MemberAgent是其他成员Agent的基础模块，具有一些注册、动作激发、消息处理等等成员Agent共有的基础功能。可以通过继承MemberAgent并添加不同的属性得到所需要的各种类型成员Agent的公共模块，然后根据需要继续继承生成具体的成员Agent实例。模块关系如附图2所示，图中只列出了几种成员Agent：缓冲区StockAgent、加工设备ManuAgent、运输设备TransitAgent和观察ViewAgent。

现以制造业企业中最典型的仿真实体加工设备为对象来说明成员Agent，为此对应的对象模型可称为ManuAgent，也是通过继承MemberAgent有了一些基本功能属性，再定制了一些加工设备共有的一些属性功能，比如加工时间、最小加工批量、换装备等等，它具有加工设备的一些共有属性功能，实际仿真时，对具体的加工设备，又可以通过对ManuAgent进行继承并做一些具体的定制得到所仿真的具体的加工设备的Agent模型。本发明中ManuAgent根据具体情况设置各种桌面状态标识，一般有加工、维修、换装备、等待等等状态，一旦时间推进一步，首先根据自身的桌面状态以及接收到的消息，判断下一步的动作，然后设置相应的桌面状态并产生所需最小时间，从而得到时间推进机制中需要的关键时间信息。

本发明中，还设置有显示模块，称为ViewAgent，可以根据需要动态的通过抽取各个Agent的属性，实时形象的观察仿真过程，从而更加方便的发现问题所在，进一步改进。

本发明中，由于仿真数据往往输入量比较大，为了尽量防止仿真数据的错误，在系统设置里一致性检验这一必要环节。在各个Agent进行注册时，通过有相关信息的各Agent的消息对比，比如，加工节点与其上缓冲区的物料单是否一致等等。

本发明中，Agent具有移动性，这在一定程度上是网格计算思想的体现。开始时各个Agent驻存在主机内，仿真开始后，各Agent根据检测到的各计算单元的资源占用状况，根据情况进入选定的计算单元，利用该计算单元的资源进行运算。而且，在程序运行过程中，可以根据计算资源被占用状况的变化，移动Agent可以在计算单元间进行移动，动态选择相对空闲的计算单元。从而均衡计算单元负载，提高计算效率。

本发明可以作为供应链仿真的通用平台，打开主机后，启动本发明的软件程序，根据需要仿真的对象，建立相应的模型。选择已有的相对应的模块生成需要的Agent，如果没有合适的模块，可以通过模块设计导向的引导建立所需的新模块，再进一步生成所需的Agent实例。随后，进一步对各个Agent实例进行相应的属性设置，设置好仿真时间。一切准备妥当后，开启所需数目的计算单元，并输入开始仿真命令或点击开始仿真菜单或点击开始仿真图标。此时，各个Agent就会移动分散到各个计算单元去，而且在仿真运行过程中，根据计算单元的资源饱和度，通过在各个计算单元间适时的移动Agent，以均衡计算单元的负载，提高计算资源利用率和计算速度。现以一简单实例说明本发明的实施方式。

设现有一条简单加工生产线，附图3所示，共5个加工设备，每个加工设备有一个自带的前向缓冲区，每个加工设备对应不同加工工序有相应的BOM表。最后的成品放入StockAgent6中，而原料库有两个StockAgent7与StockAgent8。加工节点与其前向缓冲区之间的运输视为不费时不需运输工具，其他节点间的物料移动需要运输设备，共安排了5个运输设备，即TransitAgent(1-5)。同时，实际生产线上的调度中心建立ManuTask负责安排各加工Agent的生产任务，派发生产任务单，同样建立TransitTask负载安排调度各个运输设备TransitAgent。另外建立ViewAgent以便观察仿真过程。

给出几个订单，由各自的BOM表分解到各个加工Agent，得到各自的工序信息。Manutask根据订单分解成任务单，TransitTask也根据订单及物料储存情况解析出运输任务单。仿真前的准备工作就是定制这些仿真Agent，设置好各自属性。仿真开始运行时，各个成员Agent完成注册和一致性检验，通过后，开始仿真。

本发明结合供应链仿真的特点，移动Agent因其自身特点，成为非常适合的仿真技术。移动Agent是一类特殊的软件Agent，它除了具有软件Agent的基本特性：自治性、响应性、主动性和推理性外，还具有移动性，即它可以在异构网络环境中从一台主机自主地移动到另一台主机，并可与其它Agent或资源交互的软件实体，代表用户完成指定的任务。由于移动Agent可以在异构的软、硬件网络环境中自由移动，因此这种新的计算模式能有效地降低分布式计算中的网络负载、提高通信效率、动态适应变化了的网络环境，并具有很好的安全性和容错能力。计算机智能化和网络化进程促成了Agent技术的迅速崛起和广泛应用，移动Agent技术是为解决复杂、动态、分布式智能应用而提出的一种全新的计算手段，是计算机软件技术的又一次深刻变革。