网络化制造中由于企业的开发语言、部署平台、通信协议等各种异构系统同时存在，使得企业各应用系统间信息的交互困难，造成了企业信息资源的网络化分散，降低了企业的生产率和综合竞争力。分布式对象技术的出现及应用为企业实现制造信息的跨平台交换和协同完成工作提供了有效途径。近年来，虽有不少学者提出了基于公共对象请求代理体CORBA和多智能体系MAS的网络化集成制造方案，但他们主要研究了企业内部的信息集成，没有解决系统外部的信息集成。为此，本文结合企业网络化制造的需求和CORBA、MAS与Web技术的特点，提出了通过CORBA与MAS构建企业内部的集成框架，实现制造车间制造设备的集中控制管理以及各应用系统的融合集成，从而实现企业内部的信息集成；同时，通过web服务技术构建企业外部的集成框架来实现企业外部信息的集成控制，为企业实施网络化制造、实现资源集成与共享提供了有价值的集成模式。

2异构系统的集成控制模型

在充分利用Agent理论技术及分布式对象计算规范CORBA的基础上，引入基于CORBA的MAS框架作为车间的网络化集成制造平台，很容易将符合CORBA接口规范的DNC等各应用系统中的有效资源，作为控制对象的智能体，并通过对象请求代理ORB软总线集成起来，实现信息资源的优化整合。平台通过ORB请求为外部应用系统或内部应用系统提供操作服务或请求服务，并通过智能体的相互协作求解，实现从制造设备到制造企业的集成控制，完成制造过程中的信息集成。在该体系结构中，企业与外网之间采用基于Web services的对等协议进行通信；企业内部平台上采用CORBA／IIOP协议，与协议转换器的连接遵循TCMP协议：底层设备通过协议转换或直接联入企业网络，从而实现整个企业的集成控制。网络化制造企业的异构系统集成控制模型如图1所示。如MRPII、CAD／CAM／CAPP等系统为信息交互平台提供生产计划、生产调度和加工控制信息等，通过DNC系统分配给各底层设各进行加工，而底层设备的生产进度信息和设备的工作状态信息等也可以由DNC系统实时反馈给平台，供上层ERP或其他管理系统查询和反馈信息。

 

图1 网络化制造企业异构系统的集成控制模型

3 企业内部集成控制

3．1 基于CORBA与MAS的通信与协作模型

CORBA通过ORB机制实现对象实体间透明地进行通信和访问，同时通过接口定义语言IDL来描述对象实体外部接口的属性和行为，0RB之问通过IIOP协议进行通信连接来实现异构或同构环境下应用间的互操作，具有良好的跨平台和跨越程序设计语言的特征。而MAS具各开放性、自主性、异构性、互操作性和分布性等特点。非常适合企业分布式应用系统集成。结合CORBA与MAS的特点，建立基于CORBA与MAS的通信协作模型(如图2所示)，以车间各异构系统为控制对象，采用点对点的控制模式，建立软通信总线及各控制对象智能体。通过核心智能体，即以控制Agent和协作Agent为核心的智能体的相互协作，将车间层各应用系统的集成问题转化为智能体之间的通信、协调和决策行为，完成车间的集成控制。

在该协作模型中，每个Agent基于CORBA规范的互操作机制来相互传递KQML／XML消息，可以根据自己的知识库经过计算或推理，选用合适的标准词汇集生成相应的请求，然后将它嵌入KQML的内容层，使用XML封装器生成XML文档，并经ORB代理通过IIOP协议完成通信。同时，多Agent间采用客户机，服务器(Client／Server)方式交换信息来进行协作。以数据请求任务的会话协作过程为例，客户Agent向服务地的服务器Agent发出数据服务请求，ORB为客户查找和定位到该请求所标识的服务器Agent，二者建立连接并开始对话。客户Agent将请求传送给它，服务器Agent在接到请求后，首先进行解码，然后再根据请求中所包含的服务对象标识进行对象适配，在正确定位到所要访问的对象实例后，调用相应的方法，以满足客户Agent的请求，服务器Agent将要传递的数据(存于自己的数据库中)放入特定位置(消息体中或外部公用地方)中并将地址名称告诉客户Agent。客户Agent则在相应的地方取数据，或直接与客户Agent进行消息交互。同样，如果服务器Agent还要请求其他Agent才能完成任务时，也采用相似的会话过程进行信息交互、协作求解。协作中采用的是基于TCP／IP的cORBMlOP通讯协议和XML交互信息。

 

图2 基于CORBA的MAS通信协作模型
 

 3．2 基于CORBA与MAS的信息集成

在CORBA信息集成平台上，车间各应用系统的功能模块基于TCP／IP的CORBA／IIOP通信协议和XML来交互信息。首先被封装成具有CORBA接口的Agent，这些Agent通过实体接口分别与其所代理的制造资源实体相连，每个成员Agent实际上是一个按CORBA规范封装、具有IDL接口形式的分布式应用对象，其内部结构如图1显示。各成员Agent采用一种动态客户端／服务器(c／s)结构，即每个成员Agent既可作为客户端应用程序来调用CORBA对象提供的服务，亦可作为服务器来为其他成员Agent提供透明服务。ORB技术使符合接口标准的Agent方便地以即插即用的方式到通信总线上，实现内部系统的扩展和集成。其中，DNC系统借助该平台起着连接上层管理系统和底层设备之间的桥梁作用，在DNC智能体内部又划分成多个子智能体，即各设备Agent。DNC智能体主要负责这些子智能体的统一管理、控制和协调，协同完成DNC系统的加工控制功能。针对不同类型的数控设各Agent利用“软插件技术”，通过测试、分析、开发不同的、模块化的通讯协议转换程序，构成通讯协议转换程序库，来实现异构数控设备的通信。异构设备Agent的通讯协议和通讯软件的实现流程如图3所示。

 

 

当有新的不同设备加入时，就可以根据其接口和通讯协议设计出相应的设备Agent并加入到DNC智能体中，同时采用全分布式的总线控制网将这些Agent联接起来，实现点对点的设备控制，从而实现异构设备的即插即用与集成控制。如具有异步串行通讯接口(如RS232、RS422、RS485等采用XON／)(0FF、3964R等通讯协议)的设备Agent，可通过串口服务器的方式，利用串口通信的延缓机制和流控机制，来很好的保证信息的联网通信；而具有MAP接口的设备Agent，由于这种接口符合MAP标准，采用MAP2．1和MAP3．0制造自动化协议，因此可直接连入局域网进行信息的通信。

4 企业外部的集成控制

企业间利用Web services技术，通过基于对等网络P2P的Web服务方式进行远程生产协同控制管理。WebServices是采用面向服务架构SOA的新型分布式计算模型，利用开放标准和公共基础设施实现对象的描述、发现和访问来实现跨平台、跨语言的异构集成。基于Webservices的企业外部集成控制模型如图4所示。

 

图4 基于Web services的企业外部集成控制模型

企业间远程信息交互通过在HTTP上使用简单对象访问协议SOAP来进行。基于SOAP的远程服务代理，驻留在企业内部的应用Server内，主要提供通信连接、信息交互、任务分发等远程应用服务，而企业内部任务调用通过本地映射转换为CORBA方式进行。本地映射机制将远程客户所请求对话的服务Agent接口及参数等映射为本地的过程调用即ORB调用，在Windows环境下采用的是Web服务元语言WSML来描述远程调用和本地CORBA服务的映射关系，利用WSML文件中的信息，可将WSDL中描述的操作连接到CORBA服务对象的具体操作上。即SOAP服务器将SOAP信息包进行解析，获取本地远程服务Agent接口及参数等，然后根据WSML描述的映射关系，启动实际机制调用CORBA平台上的远程服务Agent，并把获取的参数等封装成Agent消息传递给该Agent。远程服务Agent间建立连接后开始通讯、交互各种消息，同时根据消息分发任务，调用核心Agent进行组织、协调本地Agent协同完成操作后返回结果。

在该集成模型中，合作企业的协同生产控制业务(应用系统、功能模块及数据库资源等)通过建立远程服务代理来支持协作。企业制定的远程服务通过WEB服务封装，用WEB服务描述语言WSDL进行统一描述，并在UDDI注册中心进行注册。合作企业可以通过UDDI注册中心进行查询其WEB服务的WSDL描述文档进行绑定，并使用远程服务代理进行SOAP封装后与之进行交互。这样，企业之间的集成就转变为WEB服务的对接，从而完成企业之间的协同生产控制。

5 集成控制应用实例

为验证所建立的网络化制造的集成控制模型的可行性，笔者利用本校“河南省机械设计及传动系统重点实验室”资源进行联网加工试验，进行了网络的实际连接，并编写了相应的软插件和通信程序。试验联网方案如图5所示。

 

图5 集成控制系统的联网方案

实验室采用交换式以太网，网内主要有Web服务器.CAD/CAM工作站，MRPII资源管理器，串口服务器NPort5110，加工中心XH2412（FANUC Series oi -MC）数控车床CKJ6142、数控铣齿机YK22100F，齿轮测量中心JD45S等，底层的数控设备通过串口服务NPort5110与DNC服务器连接。联网系统中，MRPII资源管理器是系统内制造资源集成的基础，负责系统内制造资源的注册与管理，制造任务规划与分配，通信与协作等:CAD/CAM工作站通过网络进行数据传送与信息共享，从而实现设计的并行化，同时通过XML进行分布式协同作业，通过与DNC系统完成任务的设计与加工；同时DNC服务器通过路由器可与外界网络如Internet进行互联，通过路由器配置的包过滤功能来保障系统内的信息安全不受侵犯与破坏。
 网络调试完成后，在龙门式加工中心XH2412( FANUC Series oi-MC)上进行锻透齿轮毛环模具的实际加工，加工现场过程如图6所示。齿轮毛坯模具CAD/CAM在实验室网的其它计算机上完成，生成的NC程序存放在实验室服务器上，采取DNC主控计算机直接访问实验室服务器的方式边传程序边加工。整副模具的加工时间长达8小时，加工中没有出现因传输速度不够而停顿或NC程序传输出错的现象，后经多次可靠性试验，系统均运行正常。由此说明，基于上述面向网络化制造的集成控制系统模型能够实现企业内各异构系统的集成控制，满足产品网络化制造的要素。