基于多Agent的集裝箱碼頭生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)的研究.pdf

1、現(xiàn)代集裝箱碼頭生產(chǎn)系統(tǒng)是由集裝箱、集裝箱船、裝卸搬運(yùn)設(shè)備、泊位、堆場(chǎng)、通信設(shè)施等要素構(gòu)成的。由于船舶到港時(shí)間及船舶裝卸箱量是隨機(jī)的，使碼頭生產(chǎn)調(diào)度決策問題具有離散、動(dòng)態(tài)性，因此為了縮短船舶的掛港時(shí)間，對(duì)現(xiàn)有有限資源最優(yōu)分配，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的高效率，以滿足客戶需求是碼頭生產(chǎn)調(diào)度問題的關(guān)鍵。 隨著機(jī)械技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)和信息技術(shù)的高度發(fā)展，使得集裝箱碼頭正朝著的自動(dòng)化、大型化、信息化、智能化發(fā)展。而Agent具有智能性，能接收信息，自動(dòng)

2、與其他Agent協(xié)同完成復(fù)雜任務(wù)，從而降低整個(gè)系統(tǒng)的人工工作量。將Agent技術(shù)應(yīng)用到集裝箱碼頭的生產(chǎn)調(diào)度中，借助Multi-Agent的結(jié)構(gòu)模式使集裝箱碼頭調(diào)度系統(tǒng)智能化，為實(shí)際的碼頭生產(chǎn)管理決策提供科學(xué)依據(jù)。 本文建立了基于多Agent的集裝箱碼頭調(diào)度系統(tǒng)(MACTSS)框架和方法體系，并對(duì)其關(guān)鍵技術(shù)展開了深入研究，主要內(nèi)容和成果如下： (1)針對(duì)當(dāng)前集裝箱碼頭生產(chǎn)管理的特點(diǎn)是解決資源優(yōu)化利用問題，對(duì)集裝箱碼頭生產(chǎn)管

3、理決策研究方法、多Agent系統(tǒng)及蟻群算法的研究及應(yīng)用的國(guó)內(nèi)外動(dòng)態(tài)進(jìn)行綜述，提出了基于多Agent的集裝箱碼頭生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)研究的目的、意義和需要解決的問題。 (2)在分析了Agent技術(shù)以及集裝箱碼頭作業(yè)流程基礎(chǔ)上，提出了基于混合分布式MAS結(jié)構(gòu)的MACTSS模型框架及其功能特點(diǎn)，該系統(tǒng)是由多個(gè)反映式Agent所組成，即每個(gè)Agent根據(jù)外部環(huán)境或從其他Agents傳來的消息來做相應(yīng)的決策和特定作業(yè)動(dòng)作。根據(jù)系統(tǒng)中各Agent之

4、間的交互關(guān)系，設(shè)計(jì)了各Agent之間的交互關(guān)系序列和MACTSS的調(diào)度流程。 (3)分析并歸納了在集裝箱碼頭生產(chǎn)調(diào)度過程存在的三種依賴關(guān)系：使能關(guān)系、并發(fā)約束關(guān)系、替代關(guān)系，并以此建立了相應(yīng)的協(xié)商模型和協(xié)商過程模型。通過對(duì)多個(gè)協(xié)商機(jī)制的比較，選擇合同網(wǎng)協(xié)議作為MACTSS的協(xié)商機(jī)制的基礎(chǔ)。 (4)根據(jù)集裝箱碼頭泊位指派的實(shí)際情況和與岸橋分配的關(guān)系，建立了動(dòng)態(tài)泊位——岸橋分配模型；根據(jù)泊位指派問題和螞蟻覓食時(shí)的路徑選擇過程

5、所存在相似之處，提出了基于信息素的多Agent合同網(wǎng)協(xié)議下的并行蟻群算法，并運(yùn)用到泊位分配中，并與粒子群算法的優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行比較，得出在解決泊位指派問題上，并行蟻群算法優(yōu)于粒子群算法的結(jié)論。 (5)在集卡調(diào)度問題上，采用動(dòng)態(tài)調(diào)度的策略，即所有需要集卡參與的多條作業(yè)線共享所有集卡。應(yīng)用模糊集理論和方法，對(duì)作業(yè)點(diǎn)位置與集卡位置間的距離模糊化，將不同優(yōu)先度的作業(yè)點(diǎn)和已安排集卡的作業(yè)情況綜合為該作業(yè)點(diǎn)的重要性指標(biāo)，并對(duì)其模糊化，提出了多A

6、gent的基于模糊集理論的合同網(wǎng)協(xié)商算法，并設(shè)計(jì)了模糊調(diào)度規(guī)則庫(kù)，模糊推理，模糊蘊(yùn)含關(guān)系矩陣，案例分析證明該算法的可行性。 (6)結(jié)合集裝箱碼頭作業(yè)過程的特點(diǎn)，選擇消息/對(duì)話MACTSS中通信方法，提出MACTSS中多Agent之間的基本通信行為；在KQML規(guī)范下，結(jié)合基于合同網(wǎng)的協(xié)商機(jī)制，建立了通信原語(yǔ)集；設(shè)計(jì)了MACTSS的多Agent通信的通信機(jī)制，其中Agent物理通信機(jī)制采用Socket技術(shù)，給出了Agent之間通信的

7、步驟，實(shí)現(xiàn)了MACTSS中Agent之間的通信過程。 (7)建立了基于多Agent集裝箱碼頭的調(diào)度系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)和軟件結(jié)構(gòu)，以Visual C＃語(yǔ)言為開發(fā)語(yǔ)言，SQL Server為數(shù)據(jù)庫(kù)，在基于Asp.net技術(shù)上，搭建了MACTSS平臺(tái)，并實(shí)現(xiàn)了其部分功能，令在不同操作平臺(tái)上的Agent之間可以通過接口進(jìn)行互操作，滿足了各類Agent之間協(xié)商、通訊的要求，應(yīng)用所開發(fā)的軟件結(jié)合碼頭案例解決了集卡優(yōu)化調(diào)度問題，為集裝箱碼頭調(diào)度系