CN1414492A - 基于移动Agent的资源封装和网络化集成方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于移动Agent的资源封装和网络化集成方法，针对当前制造企业在信息化改造过程当中的传统软硬件制造资源的网络化改造和集成问题，在分析传统的解决方案存在的不足的基础上，提出了用Java方案和移动Agent技术实现对传统软硬件制造资源的封装和网络化集成的方案，并开发出了相应的软件。该软件采用Java方案构建了其基本的运行框架，采用移动Agent技术实现了对传统软硬件资源的封装模板的定义、定制、派遣、回收机制，运用JMF多媒体框架实现了封装过程当中的协同交互功能。本发明的提出为制造业信息化改造提供了基础支撑。

Description

基于移动Agent的资源封装和网络化集成方法

一、所属技术领域

本发明属于计算机应用技术领域，涉及计算机软件，特别涉及一种基于移动Agent的资源封装和网络化集成方法。

二、背景技术

在当前传统制造系统向先进制造系统——网络化制造系统的转型过程当中，针对传统资源的封装和网络化集成问题，国内外学术界和工业界进行了广泛的研究。并提出了以下两种解决方法：

1)开发全新的网络化软件与制造全新的网络化硬件设备，如目前流行的基于ASP(Application Service Provider)理念的软硬资源的研究和开发。

2)采用Agent技术封装现有的软硬件资源并提供网络化接口。

采用第一种方案在当前的企业制造模式转变过程中进行应用尚待时日。首先，其将废弃大量的传统的软硬件资源；其次，开发和生产全新的网络化软硬件必须具备充足的人力、物力、财力以及技术支撑。第二种方案作为一种过渡方案，已经得到广泛的研究和应用，美国加州大学的伯克利分校集成制造实验室承担的CyberCut项目，主要目标是开发能在Internet上快速进行产品设计和制造的网络化分散制造基础环境和服务。在针对传统的CNC加工设备的网络化集成问题上，采用了Agent技术实现了对CNC设备的封装机制和网络化接口。同时，通过开发原型系统在原理上对其进行了例证。在国内，利用多Agent技术实现对传统制造车间的重构和制造设备的封装的研究和实践也正在进行，典型的有华中科技大学利用多Agent技术对网络化制造系统的构建和传统数控设备的封装和网络化集成进行了原理上的例证并提供了一个实现框架。

采用多Agent技术实现对传统软硬件资源的封装和网络化集成仅停留在方法研究和原理验证阶段，并且存在以下的缺陷：

●软件系统柔性差。由于Agent技术雇用静态形式的Agent工作，其必须首先安装于待封装的软硬件制造资源端，缺乏动态调配和控制机制。

●代码维护和系统安全性较差。由于Agent都固定地驻扎在待封装的软硬件制造资源端，代码的维护和版本的升级和管理都不易进行。

三、发明内容

因此，针对以上现有技术存在的两点不足，本发明的目的是提供一种基于移动Agent的资源封装和网络化集成方法，该方法采用移动Agent技术实现对传统软硬件制造资源的封装和网络化集成。在分析移动Agent理论和运行机制的基础上，通过开发一系列封装模板，采用移动Agent的派遣和回收机制，实现了对制造资源的重构及信息集成和共享目标。相比较于多Agent(multi-agent)技术，本发明采用移动Agent技术具有配置、控制以及运行灵活性高、代码和版本易于控制和维护、跨平台性好和方便实用等特点。本发明的提出为当前制造业的信息化改造提供了新的途径。

实现本发明的技术方案是，基于移动Agent的资源封装和网络化集成方法，包括以下内容：

1)基于移动Agent的资源封装和网络化集成由用户图形界面模块、移动Agent服务器、移动Agent模板、以及传统的软硬件资源构成；

用户图形界面模块

用户图形界面模块是本系统实现与外界用户进行双向交互的窗口，它的外在表现方式是通过Web浏览器实现；

移动Agent服务器

移动Agent服务器为移动Agent的运行提供支撑环境，移动Agent通过移动Agent服务器实现它的创建、派遣、回收以及删除等操作；在本系统当中，在用户端和待封装的传统的软硬件资源端均要求预先安装移动Agent服务器，通过移动Agent服务器，实现移动Agent的封装功能；

移动Agent模板

针对不同的软硬件制造资源，由于它们存在各异的内在功能和输入输出要求，以及对它们的封装层次的不同要求，构建不同类制造资源的封装模板；

通过对封装模板的定义和定制，实现对不同软硬件制造资源的封装和集成需求；

传统的软硬件资源

传统的软硬件资源主要是指一些传统的商用CAX软件以及传统的数控硬件；

2)系统的整个工作流程是：

用户在统一的Web浏览器界面的控制下，通过单击相关的移动Agent封装模板的链接，启动相应的移动Agent服务器，并通过移动Agent服务器，启动相关的封装模板；

通过定义和定制已选择出的移动Agent封装模板；

定义和定制的内容包括

①输入输出参数、需派遣的功能模块以及设定派遣路线和目的地；

②运用派遣机制，将包含的特定功能模块和基本初始参数信息的移动Agent传输到目的主机上，对目的主机上的传统软硬件资源进行封装和网络化集成；

③通过操作和控制被派遣的移动Agent的基本功能模块和基本输入参数，达到对传统制造软硬件资源的输入和输出以及运行过程的控制；

3)当目的主机上的相关操作完成以后，驻扎在源端的控制Agent通过回收机制，将目的主机上的运行结果回收，并运用相关的评价机制，对运行结果进行评价；

I.如果运行结果符合初始要求，就可以通过源端控制Agent发出中止命令，中止目的主机上的移动Agent的运行操作；

II.如果运行结果不满足初始要求，可以通过其反馈机制，重新执行相关的操作；

III.同时，在封装操作过程当中，通过移动Agent模板的实时协同工具如电子白板、在线聊天以及音视频等工具，可以实现源地控制用户同目的地软硬件资源的操作者/使用者之间的实时协同交互能力。

四、附图说明

图1是本发明的基本构成框架示意图；

图2是本发明基于Solidworks的三层封装模板的构建模型示意图；

图3是本发明基于传动轴设计的Solidworks软件封装过程中的协同机制示意图；

图4是本发明的系统运行启动界面；

图5是本发明的系统移动Agent服务器启动界面；

图6是本发明的系统移动Agent模板的选择和配置界面；

图7是本发明的系统源端控制Agent运行主界面；

图8是本发明的系统目的主机端移动Agent运行界面；

图9是本发明的系统目的端启动Solidworks软件运行界面；

图10是本发明的系统源端控制Agent回收设计结果运行界面。

五、具体实施方式

以下结合发明人以本发明的技术方案所完成的实施例对本发明作进一步的详细描述。5.1系统框架

本系统的基本构成框架如图1所示，它主要由用户图形界面，移动Agent服务器，移动Agent模板，以及传统的软硬件资源构成。

各模块的功能分述如下：

用户图形界面模块

用户图形界面模块是本系统实现与外界用户进行双向交互的窗口。它的外在表现方式是通过Web浏览器实现。

移动Agent服务器

移动Agent服务器为移动Agent的运行提供支撑环境，移动Agent通过移动Agent服务器实现它的创建、派遣、回收以及删除等操作。在本系统当中，在用户端和待封装的传统的软硬件资源端均要求预先安装移动Agent服务器，通过移动Agent服务器，实现移动Agent的封装功能。

移动Agent模板

针对不同的软硬件制造资源，由于它们存在各异的内在功能和输入输出要求，以及对它们的封装层次的不同要求，必须要求构建不同类制造资源的封装模板。通过对封装模板的定义和定制，就可以实现对不同软硬件制造资源的封装和集成需求。

传统的软硬件资源

传统的软硬件资源主要是指一些传统的商用CAX软件(典型的有Solidworks、AutoCAD、PDM、ERP、CAPP、CAM等)以及传统的数控硬件如CNC机床等。5.2工作流程机制

参照图2，本系统的整个工作流程如下所述：

用户在统一的Web浏览器界面的控制下，通过单击相关的移动Agent封装模板的链接，启动相应的移动Agent服务器，并通过移动Agent服务器，启动相关的封装模板。通过定义和定制已选择出的移动Agent封装模板，定义和定制的内容包括输入输出参数、需派遣的功能模块以及设定派遣路线和目的地。运用派遣机制，将包含的特定功能模块和基本初始参数信息的移动Agent传输到目的主机上，对目的主机上的传统软硬件资源进行封装和网络化集成。通过操作和控制被派遣的移动Agent的基本功能模块和基本输入参数，达到对传统制造软硬件资源的输入和输出以及运行过程的控制。

当目的主机上的相关操作完成以后，驻扎在源端的控制Agent通过回收机制，将目的主机上的运行结果回收，并运用相关的评价机制，对运行结果进行评价。如果运行结果符合初始要求，就可以通过源端控制Agent发出中止命令，中止目的主机上的移动Agent的运行操作；如果运行结果不满足初始要求，可以通过其反馈机制，重新执行相关的操作。同时，在封装操作过程当中，通过移动Agent模板的实时协同工具如电子白板、在线聊天以及音视频等工具，可以实现源地控制用户同目的地软硬件资源的操作者/使用者之间的实时协同交互能力。5.3基于移动Agent的资源封装模板的构建方法

在本系统当中，针对不同的传统软硬件资源(如Solidworks、pro/E、PDM、ERP、CNC机床等)，应开发不同的封装模板。由于不同的软硬件制造资源具有不同的内在功能层次和输入输出要求，以及任务控制端对被封装的软硬件制造资源端的不同封装层次和功能需求，因此要求构建基于不同类的制造资源的不同封装模板。通过相应的封装模板，完成相关的封装需求，从而真正实现传统软硬件制造资源的网络化集成和即插即用配置。

在这里，以封装传统的Solidworks软件为例，对于一个典型的产品设计，它的封装层次和功能可以分为三类：

(1)产品装配设计层次；

(2)部件装配设计层次；

(3)零件设计层次。

因此，在系统当中构建封装模板时，不同层次和功能对应于不同的封装子模板(产品装配设计子模板、部件装配设计子模板和零件设计子模板)，通过开发相应的设计子模板，并将其派遣到Solidworks目的主机上完成相应的设计子任务。图3显示了基于Solidworks的三层封装模板的构建模型。

同理，对于其它传统软硬件制造资源的封装模板的构建，其原理跟Soldiworks软件相同，所不同的只是对模板的定义、参数、功能以及层次的划分方面有所不同。5.4资源封装过程中的协同方法

在制造资源的封装过程中，系统采用多媒体框架JMF开发出了集音视频为一体的同步协同工具实现了数据、信息的实时交互和共享需求。

其中，系统的音频交互规则为：在系统运行当中，通过点击“协同”按钮，同步协同工具就处于就绪状态，协同服务器端向源端用户发送已在线目的端用户的端口列表，该源端用户则立即根据这些信息向目的端用户发送本地音频，并同时开始从目的端用户接收音频信息。所有用户端的音频信息将在协同服务器端存储。并且，音频信息在服务器端存储为*.mp3文件。

系统视频交互规则为：视频信息的发送权由源端用户决定。当源端用户开始捕捉并向其它目的端用户发送本地视频时，服务器端把这一信息发送给其它在线目的端用户，这些目的端用户的用户列表将加入该源端用户。如果源端用户从视频发送用户列表中选择了一个目的端用户(B)，则该源端用户将立即开始在发送视频的同时启动从该目的用户接收视频的机制。接收方和发送方在发送与接收的过程中均有暂停、恢复、停止和重新开始的操作。视频信息在服务器端存储为*.mov文件。

同样，以封装Solidworks软件为例，任务派遣端和异地Solidworks软件端通过同步协同工具，如电子白板、在线讨论、音视频等工具，以实现设计任务的在线标识、建议、修改以及评价功能，从而达到任务封装过程的实时控制的目的。图4所示为基于传动轴设计的Solidworks软件封装过程中的协同机制。5.5资源封装过程中的信息存储方法

在资源的封装过程当中，涉及到大量的初始信息、过程信息和结果信息的存储和管理问题。在本系统当中，在源端控制主机和目的端制造资源主机均安装相关的数据库管理系统和文件管理系统，运用通用的数据库查询语言，可以实现对源端和目的端数据信息的存储、查询、增删改等操作，从而可以实现双方数据、信息的交互和共享。5.6封装模板的软件实现

针对封装模板的软件实现，本系统采用了Java方案和IBM公司的Aglets技术相结合的方法。其中，采用Java方案实现了模板的基本运行框架；采用Aglets技术实现了移动Agent模板的定制、派遣、回收以及信息交互和共享机制。协同工具的开发采用Java多媒体框架JMF开发，它是集音频、视频为一体的，包含白板、在线讨论工具同步协同工具。数据、信息的存储采用商用数据库SQL Server以及常用的文件系统实现。移动Agent服务器采用Tahiti，并分别安装于源端和目的主机端。数据库的链接和操作采用JDBC(Java DatabaseConnectivity)实现。

其中，基本框架软件模型构建描述如下：

class mainWindow extends JFrame//定义基本框架；

{

getContentPane().setLayout(new BorderLayout())；//定义本框架的布局方案；

DefaultMutableTreeNode rootNode＝createNode()；//定义树模型；

JTree tree＝new JTree(rootNode)；//定义树变量；

JMenuBar mb＝new JMenuBar()；//定义菜单条变量；

……

}

移动Agent模型的构建及派遣、回收机制的软件实现机制描述如下：

class master extends Aglet//源端Agent的构建模型

{

AgentID SourceAgent；//源端Agent的标识；

AgentIP SourceAgentIP；//驻扎源端Agent的主机IP地址；

AgletContext ac；//定义源端Agent的环境；

void onCreation(Object o){…}//初始化源端Agent；

void dispatchSlave(String dest){…}//源端Agent的派遣机制；

boolean handleMessage(Message msg){…}//源端Agent的信息传输和回收机制；

……

}

class slave extends Aglet//被派遣的移动Agent的构建模型；

{

void onCreation(Object o){…}//初始化目的地Agent；

boolean handleMessage(Message msg){…}//目的地Agent信息获取及传输机制；

……

}

由于本发明采用Java方案和Aglets技术开发，因此其完全继承了Java的跨平台性特征，即“一次编译，到处运行”的特点，相比较于其它的编程语言，采用Java语言，应是本发明的优势所在。5.6本发明的效果

针对本发明的目的，本发明在以下几个方面取得了显著的效果：

●在当前制造业信息化改造过程当中，针对当前国内传统制造企业的传统的软硬件制造资源存在的应用率不高、网络化改造困难等问题，本发明采用Java方案和移动Agent技术，实现了对传统软硬件资源的封装并开发了相应的网络化接口。从而在当前的技术、财力条件下，为传统软硬件制造资源的网络化改造提供了一种途径。

●本发明采用移动Agent技术，是充分利用了移动Agent技术的优势，解决了采用传统的多Agent系统方案存在的系统柔性和动态性差、软件的代码和版本难以维护的缺点，真正实现了“一处安装，到处运行”软件运行模式，节省了系统维护和升级成本。

●针对当前企业在开发、购买全新的网络化软硬件资源方面存在的技术、资金方面的不足，采用本方案，不失为一种行之有效的途径，可以大大节省企业的人力、物力和财力。

●本发明具备标准的图形化用户界面，用户只需简单地操作本图形界面，就可以实现针对特定的软硬件资源的移动Agent封装模板的构建、派遣、回收以及源端用户和异地目的端用户的实时交互和协同操作，以完成相应的设计、加工任务。

●本发明的安装和配置十分简单，所有的封装模板均安装于源地控制端，异地制造资源端只需安装移动Agent服务器(如Tahiti)，就可以实现对其所有相关操作的控制。

系统的运行启动界面参见图4，系统移动Agent服务器启动界面参见图5；系统移动Agent模板的选择和配置界面参见图6；系统源端控制Agent运行主界面参见图7；系统目的主机端移动Agent运行界面参见图8；系统目的端启动Solidworks软件运行界面参见图9；系统源端控制Agent回收设计结果运行界面参见图10。

具体实施例：

本发明已经在某企业的设计部得到例证。通过开发针对其设计软件Solidworks、pro/E等的封装模板，可以很好地实现对设计资源的封装和过程控制，效果明显，企业反映良好。

Claims (1)

1.一种基于移动Agent的资源封装和网络化集成方法，其特征在于，包括以下内容：

1)基于移动Agent的资源封装和网络化集成由用户图形界面模块、移动Agent服务器、移动Agent模板、以及传统的软硬件资源构成；

用户图形界面模块

用户图形界面模块是本系统实现与外界用户进行双向交互的窗口，它的外在表现方式是通过Web浏览器实现；

移动Agent服务器

移动Agent服务器为移动Agent的运行提供支撑环境，移动Agent通过移动Agent服务器实现它的创建、派遣、回收以及删除等操作；在本系统当中，在用户端和待封装的传统的软硬件资源端均要求预先安装移动Agent服务器，通过移动Agent服务器，实现移动Agent的封装功能；

移动Agent模板

针对不同的软硬件制造资源，由于它们存在各异的内在功能和输入输出要求，以及对它们的封装层次的不同要求，构建不同类制造资源的封装模板；

通过对封装模板的定义和定制，实现对不同软硬件制造资源的封装和集成需求；

传统的软硬件资源

传统的软硬件资源主要是指一些传统的商用CAX软件以及传统的数控硬件；

2)系统的整个工作流程是：

用户在统一的Web浏览器界面的控制下，通过单击相关的移动Agent封装模板的链接，启动相应的移动Agent服务器，并通过移动Agent服务器，启动相关的封装模板；

通过定义和定制已选择出的移动Agent封装模板；

定义和定制的内容包括

①输入输出参数、需派遣的功能模块以及设定派遣路线和目的地；

②运用派遣机制，将包含的特定功能模块和基本初始参数信息的移动Agent传输到目的主机上，对目的主机上的传统软硬件资源进行封装和网络化集成；

③通过操作和控制被派遣的移动Agent的基本功能模块和基本输入参数，达到对传统制造软硬件资源的输入和输出以及运行过程的控制；

3)当目的主机上的相关操作完成以后，驻扎在源端的控制Agent通过回收机制，将目的主机上的运行结果回收，并运用相关的评价机制，对运行结果进行评价；

I.如果运行结果符合初始要求，就可以通过源端控制Agent发出中止命令，中止目的主机上的移动Agent的运行操作；

II.如果运行结果不满足初始要求，可以通过其反馈机制，重新执行相关的操作；

III.同时，在封装操作过程当中，通过移动Agent模板的实时协同工具如电子白板、在线聊天以及音视频等工具，可以实现源地控制用户同目的地软硬件资源的操作者/使用者之间的实时协同交互能力。

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