在智能制造建設(shè)中，CPS（賽博物理系統(tǒng)）是智能制造的核心平臺(tái)，通過CPS可以實(shí)現(xiàn)物理世界與數(shù)字世界的交互映射，可以把數(shù)字世界的算法作用于物理世界。是實(shí)現(xiàn)邏輯制造、虛擬制造，乃至基于云的智能制造的基礎(chǔ)。

  MAS系統(tǒng)（Multi Agent System）是分布式人工智能研究的焦點(diǎn)，是運(yùn)行計(jì)算Agent的框架。特別是MAS系統(tǒng)與CPS系統(tǒng)具有類似目標(biāo)，因此可以把MAS作為實(shí)現(xiàn)CPS平臺(tái)的技術(shù)基礎(chǔ)。本文首先介紹什么是MAS系統(tǒng)，然后嘗試在MAS系統(tǒng)的基礎(chǔ)上建設(shè)具有智能調(diào)度功能的CPS系統(tǒng)，該系統(tǒng)已經(jīng)在昱辰泰克服裝業(yè)智能MES系統(tǒng)中得到了工程驗(yàn)證，具有一定的借鑒和參考意義。

一、什么是Agent（智能體）：

  Agent是人工智能的核心，能夠感知環(huán)境、知識(shí)決策、并且能夠通過效應(yīng)器對(duì)外執(zhí)行來改變環(huán)境。Agent即可以是物理的，例如：智能駕駛汽車；也可能是邏輯的，例如：智能制造的智能調(diào)度等。

一個(gè)簡單的Agent的模型示意如下：

Agent通過傳感器感知外部環(huán)境，通過效應(yīng)器/執(zhí)行器執(zhí)行行為，并且改變環(huán)境。在這個(gè)閉環(huán)中形成對(duì)環(huán)境世界的認(rèn)知，并把認(rèn)知獲得的知識(shí)作為領(lǐng)域知識(shí)作為Agent進(jìn)一步?jīng)Q策的基礎(chǔ)。

  以上是單智能體的模型，對(duì)于多智能體，在感知客觀世界時(shí)，不僅能夠獲得智能體本身行為對(duì)環(huán)境的影響，同時(shí)能夠感知其他Agent的行為對(duì)環(huán)境的影響。這樣的系統(tǒng)就稱之為多智能體系統(tǒng)（MAS）。

二、MAS如何實(shí)現(xiàn)CPS平臺(tái)

   首先把客觀世界中的實(shí)在之物抽象為智能體，智能體獨(dú)有社會(huì)性、自省性、自主性等特征，所有智能體之間只能通過信息交流進(jìn)行溝通，智能體本身對(duì)獲得的信息進(jìn)行自主判斷，包括是否需要處理信息、如何處理信息、是否對(duì)信息具有應(yīng)激反應(yīng)等都是智能體自主決策的，環(huán)境無法強(qiáng)制對(duì)智能體進(jìn)行干預(yù)（用軟件的語言來講就是智能體之間只能進(jìn)行信息通訊，無法實(shí)現(xiàn)方法調(diào)用）。

  當(dāng)環(huán)境的所有要素（包括物理要素和邏輯要素）都實(shí)現(xiàn)為智能體，并且在MAS系統(tǒng)中創(chuàng)建對(duì)應(yīng)于自在之物的智能體時(shí)，就可以說我們實(shí)現(xiàn)了物理世界到數(shù)字世界的映射。

  我們的決策邏輯是通過智能體本身的領(lǐng)域知識(shí)進(jìn)行計(jì)算并激活效應(yīng)器與客觀環(huán)境進(jìn)行交互的，這里智能體表現(xiàn)出社會(huì)性的特征。

在智能制造環(huán)境中，智能體可能是一臺(tái)真實(shí)存在的設(shè)備、工位等，也可能是一條由多臺(tái)設(shè)備邏輯上組織的生產(chǎn)線。我們的管理原則、決策原則、調(diào)度原則、優(yōu)化原則都通過建立智能體內(nèi)部的領(lǐng)域知識(shí)實(shí)現(xiàn)。同時(shí)，智能體本身具有自學(xué)習(xí)能力，可以通過對(duì)環(huán)境的感知，總結(jié)、學(xué)習(xí)、抽象領(lǐng)域知識(shí)，特別是在多智能體MAS系統(tǒng)中，可以通過對(duì)其他智能體的行為結(jié)果進(jìn)行學(xué)習(xí)，以豐富智能體本身的領(lǐng)域知識(shí)。

三、基于MAS的CPS平臺(tái)案例

通過對(duì)MAS技術(shù)應(yīng)用于CPS平臺(tái)的實(shí)踐，昱辰泰克公司在多個(gè)業(yè)務(wù)領(lǐng)域都建立了基于MAS的CPS平臺(tái)，例如：為了實(shí)現(xiàn)服裝行業(yè)柔性生產(chǎn)的要求，通過MAS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)車間的動(dòng)態(tài)調(diào)度系統(tǒng)就是一個(gè)典型的應(yīng)用。該系統(tǒng)把員工、工位、產(chǎn)線、物流都抽象為智能體，員工所具有的技能效率屬性，工位所具有設(shè)備屬性，產(chǎn)線所具有平衡屬性等都作為Agent的自省內(nèi)容，所有智能體通過消息機(jī)制實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境的感知。特別是通過員工技能的自省實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)平衡生產(chǎn)的功能，充分利用制造過程中員工這一核心資源。系統(tǒng)執(zhí)行結(jié)果如下：

  通過運(yùn)行結(jié)果可以看到，建立在MAS基礎(chǔ)上的CPS系統(tǒng)意識(shí)到生產(chǎn)線不平衡時(shí)，會(huì)自動(dòng)啟用微調(diào)度算法，重新按照員工的勞動(dòng)技能分配工作，經(jīng)過一段時(shí)間后，服裝生產(chǎn)線趨于平衡，并且生產(chǎn)效率顯著提高。

 四、實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)與結(jié)論

  建立在分布式人工智能技術(shù)基礎(chǔ)之上的MAS系統(tǒng)，對(duì)實(shí)施企業(yè)的決策能力、調(diào)度能力都能夠?qū)崿F(xiàn)顯著的提高，昱辰泰克經(jīng)過近六年致力于服裝智能制造的實(shí)踐，總結(jié)出一套行之有效的方法論，并且驗(yàn)證了人工智能技術(shù)應(yīng)用于生產(chǎn)管理的可行性。歡迎對(duì)此感興趣的朋友一起學(xué)習(xí)交流。