引 言

随着网络通信技术与信息系统智能化进程的快速推进，对于工程系统和计算设备的需求已不仅仅局限于传统系统功能扩充，更关注系统资源合理有效分配和系统性能效能优化，以及服务个性化与用户满意度的提升[1]。在此类需求引导下，信息物理系统(cyber-physical systems，CPS)作为一种新型智能系统引起了各国政府、学术界和商业界的高度重视[2-5]。

解决物理世界与信息世界分离所造成的问题是信息物理系统发展的推动力。CPS是一个综合计算、网络和物理环境的多维复杂系统，将计算嵌入到物理过程中，能够实时感知和控制物理过程，通过计算进程与物理进程相互影响的实时反馈循环，自主地协调物理进程[6-8]。CPS 无缝集成了传感器、网络、计算单元和执行器，通过计算、通信、控制技术的有机融合与深度协作，实现大型工程系统的实时感知、动态控制和信息服务，在电力、石化、医疗等众多领域具有重要而广泛的应用前景。

近年来，CPS已成为国内外学术界和科技界研究的重要方向[7,9-12]，美国国家科学基金委员会将CPS列为重点支持的关键性研究领域。为了在智能电子系统领域占据全球领导地位，欧盟第七框架计划启动了智能嵌入式系统的先进研究项目，该项目将CPS作为智能系统的一个重要发展方向。韩国和日本等国近几年也设立了针对CPS的研究计划。随后，中国在电力领域、汽车制造、智慧医疗、智慧交通等主要工业领域开始对CPS进行了应用研究[13-18]。

石化行业是我国最重要的工业领域之一，行业内在CPS领域的研究力度不断加大。目前针对石化CPS 的研究和探索，将其定位于智能工厂的基础设施[3-5,19]，重点围绕智能工厂建设开展。本文在石化行业CPS 已有理论研究成果基础之上，深入研究面向石化智能工厂，基于智能体（Agent）的石化信息物理系统的实现方法与实践。

1 国内外相关研究现状

1.1 面向石化智能工厂的信息物理系统

新一代信息技术与运营技术、制造技术的融合，给石化工业生产方式带来革命性的变化，产品结构正在发生变革，高性能、高附加值和专用化学品需求日益增加。未来石化工厂是以工业化和信息化深度融合为基础的绿色、高效、安全和可持续的新型智能化工厂。

石化智能工厂面向石化生产的全产业链，将新一代信息技术与现有石化生产过程的工艺和设备运行技术以及人进行深度融合，实现工厂横向、纵向和端到端的高度集成，提升全面感知、预测预警、协同优化、科学决策的四项关键能力，以更加精细和动态的方式提升工厂运营管理水平，并推动形成新的制造和商业模式创新[1,3,20-21]。

石化信息物理系统的建设目的，是构建一个以泛在感知和泛在智能服务为特征的新一代石化生产环境，打造“状态感知-实时分析-科学决策-精准执行”的闭环，将无处不在的传感器、智能硬件、控制系统、计算设施、信息终端通过石化CPS连接成一个智能网络，构建数据自动流动的规则体系，将企业、人、设备、服务之间互联互通，最大限度地开发、整合和利用各类信息资源、知识、智慧，应对制造系统的不确定性，实现制造资源的高效配置，利用石化CPS 打造更加精细和动态的工厂运营管理方式[3-5,19-20]。

CPS 的层级体系，理论界普遍认为可以分为单元级、系统级和SOS级（系统之系统）三个层次，这一划分，从功能范围上界定了CPS 的分级，对规范CPS总体认识、推动CPS发展具有重要意义，但是这种划分并未涉及针对不同行业的具体实践指导方针。具体到石化行业，结合生产企业的特点，石化CPS对应体系结构应该是：单元级CPS对应单装置；系统级CPS 对应一套联合装置、一个完整的加工流程或者一个作业部；系统级CPS面向企业，且基于平台。

1.2 面向智能工厂的智能体技术

石化信息物理系统泛在感知和泛在智能服务能力打造，需要具有自组织能力、学习能力和推理能力的智能技术支撑。智能体是分布式人工智能（DAI）领域的一个基本术语[22]。智能体被认为是一个物理或抽象的、能在一定环境下运行的实体，能作用于自身和环境，并对环境做出反应。智能体具有知识、目标和能力。知识主要包括领域知识、通讯知识、控制知识等；目标可以根据变化情况分为静态目标和动态目标，目标可以通过算法编入或显示给定，或通过通讯获得；能力是指智能体具有推理、决策、规划和控制等的能力。其能力的获得可以给定、学习或通过通讯获得。多智能体系统(MAS)是由多个单智能体组成的集合，该系统可以协调一组智能体的行为，以协同地完成一个任务或求解问题。

文章来源：《现代制造技术与装备》 网址: http://www.xdzzjsyzb.cn/qikandaodu/2021/0708/937.html