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基于多智能体的空调外机柔性生产系统研究

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高志成文晨锐杨歆豪倪俊芳周东风杨波

摘要：传统空调外机的生产需经多部分组装，生产效率不高。考虑到提高生产效率，提出了基于多智能体的柔性生产系统，配合物流小车RGV的输送功能，提高了各工位对不同型号大小的元器件的适应性。经现场测试验证，生产良品率可提高60%，精度达到±0.02mm一下，并且能实现不同机型的生产操作。

关键词：多智能体；柔性；生产系统

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.14.001

0引言

现如今，空调已成为生活中不可或缺的电器。一方面，需求的增加导致空调的生产要求越来越高。另一方面，空调制造工序复杂、生产效率低、人力成本高和生产不良率高。这两方面的问题都需要得到迫切解决。

柔性生产系统能够适应加工对象变换以及满足对产品多品种、小批量的加工要求[1]。目前国内空调生产线大多针对单一机型进行生产，且自动化程度一般。本文提出的基于多智能体的空调柔性生产系统，具有较高自动化程度的空调精密组装和性能检作业。刘文浩、包亚萍等人设计了一套空调生产信息系统，但自动化程度并没有明显提高[2]。应小昆、李济龙等人设计了一条柔性生产线，并协同AGV动作[3]。这种设计只适合小批量以及小型加工对象的装配生产。针对压缩机，张洋洋设计了基于多智能体的诊断系统，这套系统已经投入使用，现场运行结果较好[4]。因此，将多智能体运用到大型生产中，必能提高生产效率。

目前市场上的空调产品种类繁多，但结构近似，尤其从装配工艺上看存在大量的重复性，其在结构、尺寸上变化对产品族装配工艺规划影响很小，这些特点为柔性生产线的设计提供了前提条件，再者，早期的空调生产线自动化程度不高。本文提出将柔性生产以及多智能体运用到大型空调外机生产系统中，配合RGV小车的输送能力，提高生产自动化程度，提高效率。

1多智能体空调柔性生产系统的工艺流程

该空调柔性生产系统结合智能化物流小车RGV和工业机器人[5]，提高了空调制造产线的自适应性，大幅度提高工序间的效率。其生产工艺流程图如图1所示。该生产系统分为两部分：冷凝器部装生产线和总装生产线。冷凝器部装生产线由自动折弯机、冷凝器自动上下料装置、冷凝器上线工装板升降台，部装焊接输送线体、工装板回板升降机、工装板返板自动90度旋转台，冷凝器AGV输送车，冷凝器旋转翻转台、工装板、真空箱系统、返修进出口（无动力）和返修小车等组成。总装生产线由输送自动RGV电气小车、环形导向轨道及地下滑触线、玻璃围房（性能检测房、检漏房、绕膜打包暂存区线体）、自动化半自动化非标设备（含辅助工作站台、顶升平移机构、液压升降台）等组成。

利用RGV有轨电气小车承载产品实现环形流转，各自动化设备和操作站点设立停车装置实现小车停留，小车具备升降功能，便于操作高度调节舒适性。装配、抽空、绕膜、打包等所有工序均在RGV车上完成，检测和返修采用进出站作业。生产小机型可将产品物料车挂靠RGV小车随动装配。

2多智能体空调柔性生产系统的设计框架

引入多Agent技术[6]的空调外机生产制造系统，其设计结构如图2所示。整个系统包括四个主要的Agent，分别是主线Agent、分装线Agent、监控Agent以及生产任务Agent。使得系统的兼容性大幅提升，可同时适应多种型号的空调外机频繁切换生产，在提高企业生产效率的同时，大幅节约不同型号切换带来的不便捷，省时省力。

主线Agent采用集中控制方式，遵循预先设计的方案。主线Agent主要包括底盘上线Agent、压缩机装配Agent和冷凝器装配Agent。该单元根据具体的产品型号明确工艺流程、生产节拍和产量要求，从而确定下辖装配工作单元Agent是否启用，启用数量以及启动的先后次序。整个生产流程中，主线Agent不参与对分装线Agent决策，只收集分装线Agent的任务完成度情报并加以整合，提供给中央控制室进行实时监控与决策[7]。

分装线Agent需要满足主线工位对装配任务的到达时间和到达地点的具体要求，而对于分装线Agent内部的任务分配、调度方式完全由分装线Agent自主决策完成。以整个任务批量为单位，辅以一定的调度优化算法并且合理安排生产任务，可以提高生产效率和设备利用率。分装线Agent主要包括：冷凝器装配Agent，检测Agent（漏检、氦检、性能检、卤检）、配件Agent（装侧板、叶轮、电机、抽真空、装电控）、包装Agent以及下线Agent。

监控Agent主要负责采集各工位关键部件处的状态信号，并对信号进行数据处理和分析，监测采集到的信号是否发生异常，若监测Agent监测到某一信号异常，则会发送一个异常信息报告，以便信号的后续处理。同时还要将实时信号存入数据库的相应表中，以提供给其它A