不確定環(huán)境下的多Agent魯棒性生產(chǎn)調(diào)度研究.pdf

1、生產(chǎn)調(diào)度是計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)- CIMS的重要組成部分，系統(tǒng)、全面、合理的生產(chǎn)調(diào)度方法有助于提高車(chē)間管理的自動(dòng)化水平，并且?guī)?lái)顯著的經(jīng)濟(jì)效益。然而由于生產(chǎn)任務(wù)的變動(dòng)、設(shè)備故障等等原因，車(chē)間生產(chǎn)實(shí)際上是處于一個(gè)不確定的環(huán)境之中，如何在調(diào)度過(guò)程中消除不確定因素的影響，已經(jīng)成為解決實(shí)際問(wèn)題的關(guān)鍵。人們對(duì)不確定性環(huán)境下的調(diào)度問(wèn)題進(jìn)行了大量的研究工作，并且在調(diào)度方案的求解和優(yōu)化理論等方面取得了許多研究成果，但是這些理論和成果還未能夠滿(mǎn)足實(shí)際應(yīng)用的

2、需求。如何將理論研究與實(shí)際的生產(chǎn)控制系統(tǒng)相結(jié)合，是不確定性環(huán)境下的車(chē)間調(diào)度這一研究領(lǐng)域的主要問(wèn)題之一。
　　 本文在國(guó)家自然科學(xué)基金(50875051)和國(guó)家863計(jì)劃資助項(xiàng)目(2006AA042132)的聯(lián)合資助下研究隨機(jī)環(huán)境中的Job-shop調(diào)度問(wèn)題，根據(jù)實(shí)際的生產(chǎn)環(huán)境和組織方式，從全局的角度和應(yīng)用的角度來(lái)分析不確定性環(huán)境下的車(chē)間調(diào)度，從調(diào)度決策機(jī)制的設(shè)計(jì)、不確定性事件的數(shù)學(xué)描述和表達(dá)、調(diào)度方案求解和優(yōu)化方法三個(gè)方面綜合考

3、慮解決方案，提出相關(guān)的理論、算法和模型，目的在于為實(shí)際生產(chǎn)中的大規(guī)模動(dòng)態(tài)調(diào)度問(wèn)題的解決提供一種新思路。
　　 論文的主要工作包括如下幾個(gè)方面：
　　 1、分析了不確定環(huán)境下具有共同作業(yè)交貨期的Job-shop車(chē)間調(diào)度問(wèn)題，并且從Job-shop調(diào)度活動(dòng)的基本流程以及調(diào)度方案的結(jié)構(gòu)特征著手，闡述不確定性事件所引起的“擴(kuò)散效應(yīng)”及其對(duì)整個(gè)調(diào)度方案的影響，在此基礎(chǔ)上提出了一種預(yù)測(cè)-反應(yīng)式調(diào)度決策模型，建立起一個(gè)完整的調(diào)度系統(tǒng)結(jié)

4、構(gòu)性框架。
　　 2、從機(jī)器資源工作效能的角度，分析生產(chǎn)過(guò)程中不確定性事件對(duì)具體的加工任務(wù)的影響，提出一種基于“設(shè)備整體效能（OEE）”的具有魯棒性的預(yù)測(cè)調(diào)度實(shí)現(xiàn)方法，基于對(duì)不確定性事件隨機(jī)特征的期望值分析，建立了Job-shop中不確定性事件集的數(shù)學(xué)模型，有效地降低了問(wèn)題求解的難度，并且使解決方案具有廣泛的適用性和設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)便性。
　　 3、結(jié)合多Agent技術(shù)在解決動(dòng)態(tài)調(diào)度問(wèn)題上的優(yōu)點(diǎn)，從預(yù)測(cè)調(diào)度和反應(yīng)式調(diào)度兩個(gè)方面出

5、發(fā)，設(shè)計(jì)了一種基于多Agent協(xié)作機(jī)制的問(wèn)題求解和優(yōu)化方法，以有效地削減不確定性事件的“擴(kuò)散效應(yīng)”的影響，提高調(diào)度的魯棒性、穩(wěn)定性和柔性，然后采用實(shí)例分析的辦法，闡述了預(yù)測(cè)調(diào)度和反應(yīng)式調(diào)度兩個(gè)過(guò)程的詳細(xì)實(shí)現(xiàn)機(jī)制。
　　 4、針對(duì)預(yù)測(cè)調(diào)度和反應(yīng)式調(diào)度的一體化集成問(wèn)題，提出了采用雙向十字鏈表DCLLs作為調(diào)度方案的統(tǒng)一數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，使預(yù)測(cè)調(diào)度和反應(yīng)式調(diào)度集成在統(tǒng)一的計(jì)算過(guò)程中；設(shè)計(jì)了基于OEE和MAS的調(diào)度應(yīng)用原型系統(tǒng)，該系統(tǒng)由“基于O

6、EE的設(shè)備監(jiān)測(cè)和評(píng)估”和“基于MAS的魯棒性預(yù)測(cè)-反應(yīng)式調(diào)度”兩個(gè)子系統(tǒng)組成，有利于實(shí)現(xiàn)面向整個(gè)制造執(zhí)行業(yè)務(wù)過(guò)程的車(chē)間調(diào)度和生產(chǎn)管控。
　　 5、針對(duì)論文所提出的理論和方法的有效性測(cè)試問(wèn)題，參照典型的Job-shop生產(chǎn)環(huán)境建立起仿真測(cè)試的問(wèn)題實(shí)例，設(shè)置多組不同規(guī)模的應(yīng)用場(chǎng)景，采用不同的性能測(cè)試指標(biāo)對(duì)調(diào)度的魯棒性、柔性和穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)估。大量的實(shí)驗(yàn)證明：與常規(guī)的智能調(diào)度方法相比，本論文所提出的方法和模型能夠使這些測(cè)試指標(biāo)得到很好的