基于多Agent的面向訂單的離散制造系統(tǒng)建模與仿真研究

郭紅康，趙軍

(1.寧夏大學(xué) 數(shù)學(xué)計算機學(xué)院，寧夏 銀川 750021； 2. 寧夏大學(xué) 經(jīng)濟管理學(xué)院，寧夏 銀川 750021)

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基于多Agent的面向訂單的離散制造系統(tǒng)建模與仿真研究

郭紅康1，趙軍2

(1.寧夏大學(xué) 數(shù)學(xué)計算機學(xué)院，寧夏 銀川 750021； 2. 寧夏大學(xué) 經(jīng)濟管理學(xué)院，寧夏 銀川 750021)

摘要：針對離散制造企業(yè)復(fù)雜性和對制造系統(tǒng)的特殊要求，構(gòu)建了基于多Agent的面向訂單的離散制造系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型，采用統(tǒng)一的個體Agent結(jié)構(gòu)，簡化了基于Agent的制造系統(tǒng)設(shè)計和開發(fā)。并對生產(chǎn)過程的復(fù)雜性導(dǎo)致的生產(chǎn)任務(wù)分配困難的問題提出了以Agent負載、能力和信任度為指標進行綜合考慮和評價，并結(jié)合合同網(wǎng)機制有效提高Agent任務(wù)分配和協(xié)作效率，簡化任務(wù)分配過程。最后以控制閥生產(chǎn)企業(yè)A為例采用Swarm仿真工具進行仿真實驗，對所提出結(jié)構(gòu)模型及任務(wù)分配策略的合理性和有效性進行驗證，結(jié)果證明提出的Agent結(jié)構(gòu)模型和分配策略能夠有效提高企業(yè)生產(chǎn)效率。

關(guān)鍵詞：離散制造；Agent結(jié)構(gòu)；多Agent；任務(wù)分配；建模；仿真

中文引用格式：郭紅康，趙軍. 基于多Agent的面向訂單的離散制造系統(tǒng)建模與仿真研究[J]. 智能系統(tǒng)學(xué)報， 2016, 11(2): 233-240.

英文引用格式：GUO Hongkang， ZHAO Jun. Modeling and simulation of order-oriented discrete manufacturing system based on multi-Agent[J]. CAAI transactions on intelligent systems, 2016, 11(2): 233-240.

隨著市場環(huán)境的復(fù)雜多變和競爭的日益加劇，產(chǎn)品多樣化給制造與管理帶來一系列問題，導(dǎo)致零件種類和裝配工作復(fù)雜性的迅速增加，使得傳統(tǒng)的大批量生產(chǎn)模式已不能滿足顧客對產(chǎn)品品種、交貨期、價格和質(zhì)量的要求，為解決這一問題，多品種、小批量、按訂單生產(chǎn)的生產(chǎn)組織方式出現(xiàn)，能夠適應(yīng)市場復(fù)雜多變和難以預(yù)測的問題，按需求、按訂單，保質(zhì)、適量、準時地生產(chǎn)，是以縮短交貨期、降低庫存為目的生產(chǎn)體制。為提高多品種小批量生產(chǎn)效率唯有減少零件變化、提高生產(chǎn)系統(tǒng)的柔性和企業(yè)競爭力，離散制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)為這一問題的解決提供了方法。但是目前大多數(shù)生產(chǎn)制造企業(yè)信息化程度不高，如計劃的下達、調(diào)度任務(wù)的安排等都還依賴于人工分配，這就造成了生產(chǎn)管理層與生產(chǎn)控制層的脫節(jié)，使得企業(yè)在完成企業(yè)資源管理的同時無法對企業(yè)生產(chǎn)過程進行有效控制，這就需要一個合理的制造執(zhí)行系統(tǒng)并能夠容易地與企業(yè)資源計劃、車間控制系統(tǒng)及其他制造系統(tǒng)相集成來建起企業(yè)生產(chǎn)活動與企業(yè)管理活動信息化之間的橋梁。

分布式制造是制造系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一，離散制造企業(yè)與傳統(tǒng)流程企業(yè)相比，產(chǎn)品種類多樣化且結(jié)構(gòu)復(fù)雜、物料多樣化、生產(chǎn)過程控制復(fù)雜多變、小批量、工藝結(jié)構(gòu)復(fù)雜、加工環(huán)境復(fù)雜多變，使得制造工藝、流程和生產(chǎn)調(diào)度十分復(fù)雜。這無疑給離散制造業(yè)MES結(jié)構(gòu)模型提出了挑戰(zhàn)。面對制造系統(tǒng)外部環(huán)境的異構(gòu)性、不穩(wěn)定性、變化性和不可預(yù)測性，要求制造系統(tǒng)快速適應(yīng)環(huán)境變化并對其自身做出適時調(diào)整，從而實現(xiàn)對市場環(huán)境的靈活應(yīng)變、新產(chǎn)品的快速開發(fā)及經(jīng)營過程的動態(tài)重組[1-2]，而傳統(tǒng)的面向?qū)ο蟆etri網(wǎng)等技術(shù)已無法滿足離散制造系統(tǒng)對其自適應(yīng)性、動態(tài)性、集成性、分布性等的要求。多Agent技術(shù)最適用于具有模塊化、分散的、變化的、分布性、結(jié)構(gòu)信息不完整以及復(fù)雜等特征的領(lǐng)域，能夠為離散制造系統(tǒng)建模提供一個有效途徑。因此，離散制造業(yè)EMS應(yīng)該是分布式的自治系統(tǒng)，通過采用模塊化的分布式、可集成、可擴展的多Agent協(xié)作協(xié)同模式[2-3]，能夠為離散制造系統(tǒng)提供一個合理的模型結(jié)構(gòu)。

目前對離散制造系統(tǒng)的研究主要集中在生產(chǎn)能力與自組織模型、生產(chǎn)控制過程中死鎖、沖突問題的解決及系統(tǒng)框架的研究，對系統(tǒng)整體模型結(jié)構(gòu)及系統(tǒng)內(nèi)部成員間的協(xié)作協(xié)同的研究較少或停留在語義分析、理論研究及本體建模方面，其次每一功能模塊的設(shè)計相互分離[4-8]，這無疑增加了建模的復(fù)雜性, 并且缺乏對系統(tǒng)的約束，往往假設(shè)系統(tǒng)環(huán)境不變、資源、設(shè)備產(chǎn)能等無限，這是不符合實際生產(chǎn)需要的[9]，文中針對存在的問題，構(gòu)建了基于多Agent的面向訂單的離散制造系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型，采用統(tǒng)一的個體Agent結(jié)構(gòu)，并提出了以Agent負載、能力和信任度為指標進行綜合考慮，結(jié)合合同網(wǎng)機制來有效提高Agent任務(wù)分配和協(xié)作效率，減少生產(chǎn)過程中存在的沖突問題。

1Agent與多Agent

Agent技術(shù)來源于分布式人工智能DAI領(lǐng)域，它的概念由Minsky在其1986年出版的《思維的社會》一書中提出，Minsky認為社會中的某些個體經(jīng)過協(xié)商之后可求得問題的解。Agent是一種在分布式系統(tǒng)或協(xié)作系統(tǒng)中能持續(xù)自主地發(fā)揮作用的計算實體[2-3]，所研究系統(tǒng)的某種抽象，它能夠在一定的環(huán)境中為了滿足其設(shè)定的目標而采取一定的自主行為，能夠感知環(huán)境并且適應(yīng)環(huán)境變化。Agent具有4個特征[10]：1)Agent是一個具有明確邊界和界面的問題求解實體；2)具有智能性，通過感知器來感知所處環(huán)境，并通過效應(yīng)器及時地對環(huán)境刺激做出反應(yīng)，以適應(yīng)環(huán)境變化；3)具有自治性，Agent的行為應(yīng)是主動的、自發(fā)的，有自己的目標和意圖；4)具有社會性，通過某種Agent交互語言與其他Agent進行交互，能有效與其他Agent協(xié)作。除了上述特征外，Agent還具有推理能力、規(guī)劃能力、學(xué)習(xí)和適應(yīng)能力，適合于解決模塊化、分散化、可變性、復(fù)雜性問題。

MAS(多Agent系統(tǒng))是一個松散耦合的Agent求解網(wǎng)絡(luò)[11]，研究在邏輯上或物理上分離的多個Agent通過交互、協(xié)作、自主協(xié)調(diào)其智能行為(知識、目標、意圖及規(guī)劃等)，進行問題求解[12]。多Agent子系統(tǒng)即相互獨立，又相互協(xié)同交互。

2系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模型

2.1個體Agent結(jié)構(gòu)

主體是DAI和CAS中最重要的模型構(gòu)建，強調(diào)主體自治性和協(xié)作協(xié)商能力。因此，設(shè)計一個具有一定自適應(yīng)能力、自治能力、交互協(xié)商能力、規(guī)劃能力和計算能力的主體模型，對離散制造系統(tǒng)的構(gòu)建至關(guān)重要。

MAS研究重點在于個體Agent個體結(jié)構(gòu)的設(shè)計和多Agent交互，即Agent心智狀態(tài)的描述和內(nèi)部實現(xiàn)框架的構(gòu)建方面。個體Agent的設(shè)計是整個系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵，文中結(jié)合多功能型Agent定義，在文獻[13-14]基礎(chǔ)上給出了離散制造系統(tǒng)個體Agent的結(jié)構(gòu)，如圖1所示。

各功能模塊的解釋：1)身份信息，名稱(Agent在模型中的唯一標示)，職責(Agent所承擔的業(yè)務(wù))，狀態(tài)(Agent當前所處的工作狀態(tài))；2)通信管理模塊，由傳感器(Agent感知外界環(huán)境變化的部件，根據(jù)預(yù)先設(shè)定好的規(guī)則工作)、信箱(存儲消息序列)和消息發(fā)送器(向其他成員Agent發(fā)送消息)組成；3)協(xié)商管理模塊，負責Agent之間的協(xié)作協(xié)調(diào)活動，與智能模塊交互，進行招標、投標決策和標書評估，與通信模塊交互，進行招標、投標處理和協(xié)商結(jié)果發(fā)送；4)智能模塊，Agent的核心，直接或間接指揮其他模塊的活動，根據(jù)主體接收的環(huán)境信息，結(jié)合Norm庫中的規(guī)范，指導(dǎo)主體做出適應(yīng)性反應(yīng)；5)Norm庫,存儲Agent的行為規(guī)范，表現(xiàn)為Agent所具有的知識，完成Agent行為匹配；6) 執(zhí)行模塊，模擬業(yè)務(wù)處理，管理Agent行為，并實現(xiàn)對相關(guān)資源的調(diào)用。

各模塊間相互配合，能夠?qū)崿F(xiàn)Agent自適應(yīng)、自協(xié)作，并結(jié)合規(guī)范來約束Agent行為，能夠有效提高離散制造系統(tǒng)中主體自治性和協(xié)作協(xié)商能力。

圖1　離散制造系統(tǒng)個體Agent的結(jié)構(gòu)Fig.1　Structure of single-Agent in discrete manufacturing system

2.2離散制造業(yè)Agent類型

根據(jù)離散制造業(yè)的生產(chǎn)特點和管理特殊要求，將MES中的Agent類型按功能層次劃分[2-3]，見表1。

2.3基于多Agent的面向訂單的離散制造系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型

在制造系統(tǒng)中，不同的Agent可能具有不同的結(jié)構(gòu)，針對不同的需要可能需要采用不同的Agent結(jié)構(gòu)，各Agent通過協(xié)商、合作來解決復(fù)雜制造問題，這些Agent類型千差萬別，實際設(shè)計過程十分繁雜，文中采用統(tǒng)一的個體Agent結(jié)構(gòu)，簡化了基于Agent的制造系統(tǒng)設(shè)計和開發(fā)，包括通信管理模塊、智能模塊、執(zhí)行模塊、協(xié)商管理模塊和規(guī)范庫模塊。

表1　離散制造業(yè)MES中Agent分類

基于Agent的制造系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的信息交互和協(xié)商協(xié)作是系統(tǒng)的關(guān)鍵，服務(wù)于系統(tǒng)決策和執(zhí)行全過程。根據(jù)劃分Agent類型，文中提出一種面向功能層次的多Agent離散制造系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型，如圖2所示。

圖2　基于多Agent的離散制造系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型Fig.2　Structure model of discrete manufacturing syste based on Multi-Agent

系統(tǒng)從ERP獲得生產(chǎn)任務(wù)和訂單信息傳遞給管理Agent，管理Agent記錄訂單信息并向調(diào)度Agent發(fā)送消息，調(diào)度Agent對生產(chǎn)任務(wù)進行分解，生成零部件Agent，與庫存Agent交互確定物料信息和庫存儲備，并通過接口Agent獲取產(chǎn)品設(shè)計圖紙、工藝路線等信息，根據(jù)工藝路線信息細化生產(chǎn)任務(wù)為工序級，產(chǎn)生各個任務(wù)Agent，任務(wù)Agent根據(jù)生產(chǎn)要求，采用招標—投標—中標機制[13]選擇完成該任務(wù)的設(shè)備Agent，設(shè)備Agent需要與工人Agent交互確定相應(yīng)的操作工人信息，然后與任務(wù)Agent簽訂合同，完成任務(wù)生產(chǎn)。在生產(chǎn)的每個環(huán)節(jié)，若出現(xiàn)訂單變更、插單、急單、設(shè)備故障、設(shè)備沖突和人員沖突等情況時，各個Agent則反饋至策略Agent，策略Agent為之提供解決方案，協(xié)調(diào)生產(chǎn)任務(wù)的進行。

為了減少Agent設(shè)計過程中的重復(fù)勞動，文中設(shè)計了基類Agent，不同類型Agent可以繼承Agent來生成，并且根據(jù)各自所具有的功能構(gòu)建自身功能模塊，從而形成具體類型的Agent。基類Agent的具體設(shè)計如下：

public class BasicAgent{

public static string AgentID; //Agent名稱。

protected static List attributes_list; //Agent相關(guān)屬性(職責、知識列表、工作狀態(tài)、任務(wù)列表等)。

public class CommunicationManageBlock

{……}

public class sourceManageBlock

{……}

public class normLib

{……}

public class intelligenceContrBlock

{……}

public class excuteBlock

{……}

protected static List rules_list; //條件—動作規(guī)則集合。

Protected void Exchange_ Function (message, otherAgent); //交互協(xié)商函數(shù)接收、存儲和讀取與該Agent相關(guān)消息，負責向其他Agent發(fā)送消息，接收其他Agent發(fā)送過來的消息，并將其轉(zhuǎn)化為自身所能理解的消息形式。

{……}

Protected void Execute_Function(attributes,

rules,message); //決策機構(gòu)函數(shù)根據(jù)Agent自身屬性、交互協(xié)商函數(shù)和動作規(guī)則得到Agent能理解的消息并執(zhí)行相應(yīng)決策動作。

Protected void Update (result); //更新函數(shù)根據(jù)決策函數(shù)執(zhí)行的結(jié)果更新本Agent的屬性和規(guī)則。

{……}

……

}

2.4 基于合同網(wǎng)的任務(wù)分配模型

生產(chǎn)運作環(huán)境的多變性和系統(tǒng)成員能力的變化都會給任務(wù)分配帶來困難，合理的任務(wù)分配能夠有效提高系統(tǒng)運行效率。合同網(wǎng)技術(shù)是多Agent系統(tǒng)中解決任務(wù)分配問題的經(jīng)典策略，其基本原理是 Agent之間通過“招標-投標-中標”這一市場競爭機制進行任務(wù)分配，使系統(tǒng)能以較低的代價、較高的質(zhì)量完成任務(wù)分配的合同關(guān)系[14-15]。在制造執(zhí)行系統(tǒng)中，任務(wù)分配需要考慮任務(wù)特性、系統(tǒng)成員負載情況及生產(chǎn)能力，合理的任務(wù)分配策略是解決任務(wù)分配問題的關(guān)鍵。因此，在基于合同網(wǎng)的任務(wù)分配模型中，管理者Agent應(yīng)根據(jù)任務(wù)本身的約束和Agent相關(guān)屬性(如Agent的能力、Agent當前狀態(tài)、Agent的承諾和成員Agent負載等)進行綜合評價來選擇合適的Agent來完成任務(wù)。文中從Agent負載、Agent能力和Agent信任度這幾個方面來構(gòu)建任務(wù)分配模型[16-17]。形式化表達為：〈A,T,L,CA,CO〉,A為完成生產(chǎn)任務(wù)的Agent序列，T代表待分配的任務(wù)序列，L為投標Agent的當前負載，CA為Agent完成任務(wù)Tj的能力，CO為Agent對任務(wù)T的信任度。

2.4.1Agent負載評價

實際生產(chǎn)中影響Agent負載的因素很多，文中以完成某項任務(wù)的平均時間來衡量某項任務(wù)的工作負載。Agent Ai的總負載ZLAij為待完成任務(wù)負載LAi任務(wù)Tj時間Vij的總和，則有：

式中tik對應(yīng)任務(wù)Tik完成時間。

2.4.2Agent能力評價

Agent能力的大小決定著Agent分配到任務(wù)的大小，文中用Agent完成任務(wù)的時間來刻畫Agent的能力。若投標Agent Ai完成任務(wù)Tj的時間為TAij，所有投標Agent完成任務(wù)Tj的最大時間為MaxTAj，最小時間為MinTAj，則投標Agent Ai完成任務(wù)Tj的能力CaAij為

2.4.3Agent信任度評價

信任度也是決定Agent分配任務(wù)的重要影響因素之一。假設(shè)投標Agent Ai完成任務(wù)Tj的總數(shù)為CTij，其中成功完成任務(wù)的次數(shù)為STij，完成Tj的質(zhì)量評價值為TQuaij，則完成Tj的信任度TrustAij為

式中0<θ<1。

2.4.4Agent綜合評價

對Agent負載、能力、信任度進行綜合評價的時，首先對3個量采用線性歸一化公式對其進行歸一化，以保證3個量處于同一量綱級別，歸一化公式為

任務(wù)分配過程中，每一方面因素對任務(wù)分配決策的影響力不同，文中定義因素影響因子α、β、γ分別作為Agent負載、能力、信任度的影響力因子，且α+β+γ=1。對于任一投標Agent Ai，綜合評價值為

式中：*ZLAij、*CaAij、*TrustAij分別為Agent負載、能力和信任度歸一化后的結(jié)果。對任務(wù)Tj，進行所有投標Agent Ai綜合評價值進行計算后，值最大的分配到該任務(wù)。

2.4.5基于合同網(wǎng)的任務(wù)分配協(xié)作過程

文中在基于合同網(wǎng)模型[18-20]和前文描述的基礎(chǔ)上給出了離散制造系統(tǒng)任務(wù)分配協(xié)作過程，如圖3。

圖3　基于合同網(wǎng)的任務(wù)分配協(xié)作過程Fig.3　Task allocation and coordination process based on contract net

3系統(tǒng)實例仿真

3.1應(yīng)用實例

A企業(yè)是一家控制閥生產(chǎn)、研發(fā)基地，主營業(yè)務(wù)為工業(yè)自動化儀表、調(diào)節(jié)閥、球閥、碟閥、閘閥、特種閥及其附件、配件的設(shè)計、制造、銷售及檢修服務(wù)等。為應(yīng)對市場競爭需求，在生產(chǎn)過程中采用多品種、小批量、按訂單生產(chǎn)的生產(chǎn)組織方式，其在選型、設(shè)計、工藝流程、物料準備到生產(chǎn)制造的過程非常復(fù)雜，產(chǎn)品的多樣化也給企業(yè)的生產(chǎn)制造帶來了困難，不同型號的產(chǎn)品涉及不同工藝、不同的工序、不同工序時間、不同的加工流程，這對對制造企業(yè)的協(xié)調(diào)性和制造系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的有效性及合理性提出了更高要求。該企業(yè)關(guān)注的核心如何高效完成訂單，提高協(xié)作效率。

A企業(yè)Agent類型為文中所分類的3個層次的Agent類型，并以A企業(yè)為例對提出的制造系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型有效性進行驗證。

3.2仿真評價指標

針對A企業(yè)對成員Agent協(xié)作協(xié)同和生產(chǎn)任務(wù)分配合理性要求，文中通過綜合評價Agent能力、負載和信任度，以Agent對訂單的執(zhí)行效率、Agent訂單接受率、Agent協(xié)作效率為指標構(gòu)建仿真平臺對提出的基于多Agent的面向訂單的離散制造系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型合理性及任務(wù)分配策略的有效性進行驗證。

3.3仿真結(jié)果分析

本文采用Swarm仿真工具對A企業(yè)采用企業(yè)原方法和具有代表性的文獻[2,7,21]所提供的方法分別與本文提出的制造企業(yè)結(jié)構(gòu)模型及任務(wù)分配機制進行仿真對比分析。仿真結(jié)果如圖4～9，通過對仿真結(jié)果的分析得到：

1)采用本文所提出的Agent結(jié)構(gòu)模型及任務(wù)分配策略，企業(yè)訂單執(zhí)行效率有所提高，如圖4和圖5。2)采用本文提出的企業(yè)內(nèi)部協(xié)作結(jié)構(gòu)模型，通過企業(yè)內(nèi)部協(xié)調(diào)協(xié)作，生產(chǎn)任務(wù)接受率明顯提高，訂單拒絕率下降，說明本文提出的基于評價Agent負載、Agent能力和Agent信任度的協(xié)作機制能夠有效提高生產(chǎn)任務(wù)分配效率。如圖6和圖7。3)通過對比分析，發(fā)現(xiàn)多Agent協(xié)作效率明顯提高，說明本文提出的企業(yè)結(jié)構(gòu)模型和內(nèi)部協(xié)作機制能夠有效消解系統(tǒng)成員協(xié)作時產(chǎn)生的沖突，滿足離散制造系統(tǒng)對系統(tǒng)成員有效協(xié)作和任務(wù)分配的要求，如圖8、9。

圖4　原方法與現(xiàn)方法訂單執(zhí)行效率對比Fig.4　Contrast between the original method and the present method of order execution efficiency

圖5　文獻方法與現(xiàn)方法訂單執(zhí)行效率對比Fig.5　Contrast between the document method and present method of order execution efficiency

圖6　原方法與現(xiàn)方法企業(yè)訂單接受率對比Fig.6　Contrast between between the original method and the present method of the enterprise order acceptance rate

圖7　文獻方法與現(xiàn)方法企業(yè)訂單接受率對比Fig.7　Contrast between the document method and present method of the enterprise order acceptance rate

圖8　原協(xié)作模式與現(xiàn)協(xié)作模式Agent協(xié)作效率對比Fig.8　Contrast between the original mode and the present mode of the Agent collaboration efficiency

圖9　文獻協(xié)作模式與現(xiàn)協(xié)作模式Agent協(xié)作效率對比Fig.9　Contrast between the document mode and present mode of the Agent collaboration efficiency

4結(jié)束語

本文在對多Agent系統(tǒng)研究的基礎(chǔ)上，提出基于多Agent的面向訂單的離散制造系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型，是現(xiàn)代先進制造系統(tǒng)的一種體現(xiàn)，并采用了統(tǒng)一的個體Agent結(jié)構(gòu)，簡化系統(tǒng)設(shè)計過程。在合同網(wǎng)模型的基礎(chǔ)上，從投標 Agent的負載、能力和信任度，這3個方面進行綜合考慮和權(quán)衡，有效提高了任務(wù)分配和任務(wù)執(zhí)行效率，使制造系統(tǒng)模型模型具有適應(yīng)性、自治性、智能化和協(xié)作性等特點，增強了企業(yè)運作能力和競爭力。最后將所提出的結(jié)構(gòu)模型在實際企業(yè)中進行了應(yīng)用，仿真研究表明，文中所提出的多Agent結(jié)構(gòu)模型和協(xié)作方法在企業(yè)訂單執(zhí)行效率和企業(yè)內(nèi)部協(xié)作方面是有效的，但是文中對Agent規(guī)范的設(shè)計、系統(tǒng)資源約束問題和制造企業(yè)自組織研究還尚欠缺，需進一步研究和完善。

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郭紅康，女，1990年生，碩士研究生，主要研究方向為信息系統(tǒng)工程，參與國家自然科學(xué)基金項目、國家科技支撐項目多項。

趙軍，男，1971年生，教授，博士，主要研究方向為信息系統(tǒng)工程、信息管理的理論與方法，近年來主持國家自然科學(xué)基金2項，參與國家自然科學(xué)基金項目1項，主持完成寧夏科技攻關(guān)軟科學(xué)課題2項，發(fā)表學(xué)術(shù)論文多篇。

Modeling and simulation of order-oriented discrete manufacturing system based on multi-Agent

GUO Hongkang1， ZHAO Jun2

(1.College of Mathematics and Computer Science, Ningxia University,Yinchuan 750021, China; 2. College of Economics and Management, Ningxia University,Yinchuan 750021, China)

Abstract：For the complexity of discrete manufacturing enterprises and special requirements of a manufacturing system, an order-oriented discrete manufacturing system model based on Multi-Agent was constructed. This model adopts a unified individual Agent structure, which simplifies the design and development of the manufacturing system based on Agent. The indexes of Agent loads, ability, and confidence were considered and evaluated comprehensively to solve the complexity of production that causes difficulties in task assignments. The CNP mechanism was combined to effectively improve Agent assignment and collaboration efficiency, as well as simplify the task process. Finally, with the control valve manufacturer A as an example, the simulation tool Swarm was used to validate the rationality and effectiveness of the structure model and the task assignment strategy. Results showed that the proposed Agent structure model and allocation strategy could effectively improve the production efficiency of enterprises.

Keywords：discrete manufacturing; Agent structure; multi-Agent; modeling; simulation

作者簡介：

中圖分類號：TP18；TH128

文獻標志碼：A

文章編號：1673-4785(2016)02-0233-08

通信作者：趙軍. E-mail：wwwzhaojun@163.com.

基金項目：國家自然科學(xué)基金項目(71461025)；國家科技支撐項目(2013BAF02B05).

收稿日期：2015-06-04. 網(wǎng)絡(luò)出版日期：2016-03-15.

DOI:10.11992/tis.201506008

網(wǎng)絡(luò)出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/23.1538.TP.20160315.1051.004.html