面向海工生产调度问题的多智能体求解系统

发布时间：2019-07-29 20:09

【摘要】：设计面向海工项目多主体协商生产调度问题的多智能体求解系统架构,明确海工生产调度多智能体系统的协商机制和冲突消解策略,为问题的求解提供基础保障。此外,为增强智能体的推理决策能力,提高问题求解效率和求解精度,基于分层强化学习理论提出面向海工生产调度问题求解的学习模型与多智能体系统学习机制。在此基础上,开发面向海工生产调度问题的多智能体求解原型系统,进行实例验证,为在海工企业中进行实际应用提供可能。
【图文】：

面向海工生产调度问题的多智能体求解系统

以实现对多部门协商调度问题的求解；通过封装服务型智能体和个性化定义功能型智能体，适应船企生产调度过程中不同的管理流程和需求。此外，为提升多智能体系统的求解速度和求解质量，设计智能体系统决策学习策略，最终应用Java语言和Oracle数据库开发B/S架构的原型系统，为实际应用提供可能。1海工项目生产调度问题模型海工项目与常规船舶项目相比具有建造周期长、建造难度大以及建造要求高的特点，其复杂性导致国内船企没有形成统一的管理标准。通过调研分析多家船企业务流程，形成典型的海工项目生产调度流程如图1所示。图1海工项目生产调度跨职能业务流程图图1从左至右为海工项目生产调度相关的职能角色，自上而下为海工项目生产调度业务的各主要阶段。海工项目生产调度业务流程中任意流程与其他流程的关系可从图中分析得到。海工项目执行过程中会组织生产调度会议来统筹项目整体情况，若项目执行遇到重大问题，各职能部门责任人协商出对应的解决方案。例如，当设计变更引起建造计划无法按期完成时，设计工程师需提出技术澄清方案，建造工程师需提出生产变更方案，物资工程师在此基础上做出采购变更决策以保证项目下一阶段的顺利执行，而成本工程师对各调整方案进行成本评估核算以确定异常损失最小的调整方案。在此过程中，各决策主体（设计工程师、建造工程师、物资工程师等）不但要解决各自领域的调度优化问题，还需进行沟通、交流与协作，共同实现项目最优调度。为更清楚地描述海工项目生产调度问题，提出海工项目多主体协商生产调度问题模型为,,,,,,,,,1,2,,;1,2,,;1,2,,;1,2,,kijijiidomainjlMSNPPMSNPPproblemIdproblemDesMSSubjectIdDomianWeightprocessIdSubjectNPijSubjec

面向海工生产调度问题的多智能体求解系统

鞫任侍庑畔?编码结构示意图如图2所示。图2海工项目生产调度问题编码结构示意图综上分析，海工生产调度问题求解的关键在于如何高效地实现跨部门信息交流与协作，即多部门协调求解。由于多智能体系统的基本思想是利用分布式智能体的自主决策能力和协商交互能力来提升实体组织合作成效，因此可以将多智能体技术应用于求解海工项目生产调度问题。2面向海工生产调度问题的多智能体求解系统设计结合海工装备制造企业项目管理信息化现状，基于多智能体技术提出用于解决海工项目多主体协商生产调度问题的系统体系架构，如图3所示。系统各分层功能设计如下：1）系统层是用户与MAS交互的中间层，负责将用户数据按照业务流程传递到多智能体系统层，调用多智能体协作并获取智能决策支持，其表现形式同一般管理软件。系统层包含调度信息管理子系统、生产调度问题求解子系统、方案评价子系统与智能体管理与训练子系统。2）多智能体架构层阐述多智能体系统求解生产调度问题的模型，明确多智能体功能区与系统层的交互关系。3）智能体结构层明确多智能体系统中各智能体的职能划分与智能体基本结构。4）系统机制层制定多智能体系统的底层机制，包含通信机制、协商机制、冲突消解机制、评价机制与学习机制。系统机制层的设计对提高多智能体系统效率和改善智能决策支持的质量起着至关重要的作用。图3面向海工生产调度问题的多智能体求解系统体系架构2.1系统主要智能体定义为满足不同船厂对生产调度管理的需求，本系统中智能体分为2类：即服务性智能体和功能型智能体。服务型智能体以提供底层服务的方式封装在系统中，，如接口智能体和流程智能体；而功能型智能体是根据企业的实际需要开发定制的，如部门智能体、问题模型智能体和优化算法?
【作者单位】：中国船舶工业集团公司;中国船舶工业综合技术经济研究院;哈尔滨工程大学船舶工程学院;
【基金】：工信部高技术船舶科研项目(2012545) 国家自然科学基金面上项目(51679059)
【分类号】：P75;TP18;U673

【参考文献】