[發明專利]基于多智能體的車間多目標協同優化調度方法

有效

• 申請號: 201710283426.6
• 申請日: 2017-04-26
• 公開（公告）號: CN107122857B
• 公開（公告）日: 2021-01-22
• 發明（設計）人: 唐敦兵;魏鑫;張澤群;鄭杜;張濤
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學;南京航空航天大學無錫研究院
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q10/06;G06Q50/04
• 代理公司: 上海科律專利代理事務所(特殊普通合伙) 31290
• 代理人: 袁亞軍

本發明公開一種基于多智能體的車間多目標協同優化調度方法，該方法包括：建立基于多智能體的生產車間調度模型；工件智能體依據自身工序加工任務向規劃智能體提出作業調度請求；規劃智能體插入時間周期窗口，對本窗口內收到的多個作業調度請求進行基于時間、負載、成本和能耗的多目標優化調度；規劃智能體向設備智能體釋放調度結果，后者完成工序加工任務，并通知工件智能體釋放下一道工序。本發明通過插入時間窗口，設立規劃智能體并封裝多目標優化算法，擴大了優化區間，提升了系統的整體調度性能，實現了多目標優化調度，解決了傳統多智能體方法單步優化和單目標優化等的不足。

技術領域

本發明涉及車間調度控制技術領域，尤其涉及一種基于多智能體的車間多目標協同優化調度方法。

背景技術

作為先進制造技術和現代管理技術中的核心技術，有效的車間調度是解決當今制造環境訂單多樣化、信息復雜化的必要舉措，因此，如何建立一種分布、開放、高效的智能調度方法，在當今的制造環境下顯得尤為必要。多智能體技術(Multi Agent System,MAS)的發展為上述問題提供了一種行之有效的解決方法。然而，傳統多智能體方法求解作業車間調度問題(Job-Shop Problem，JSP)時卻存在以下問題：(1)傳統多智能體方法求解作業車間動態調度問題，一般以單一的完工時間作為優化目標，實際的調度中，不僅要考慮時間指標，還要綜合考慮能耗、成本等生產指標，多目標性是車間調度問題的一個基本屬性，忽略生產系統調度多目標性的要求造成了傳統多智能體調度研究與現實應用的差距；(2)傳統多智能體方法求解作業車間調度問題時，往往引入市場上的招投標機制作為智能體之間的協商策略，由此造成單個智能體為會盡可能多地完成自身設定的任務目標而忽略彼此任務之間的協同優化關系，即體現為單個智能體的“自私性”、“自私性”，無“全局觀”；(3)傳統多智能體方法通過招投標機制來實現智能體之間的任務分配與優化，然而此機制下智能體之間的任務優化分配本質上是單步、局部性質的優化，優化區間過小導致對系統整體調度性能的提升非常有限。總而言之，當前的多智能體方法求解車間調度問題時存在優化目標單一、單個智能體無全局觀和優化區間過小的問題，由此造成理論研究與現實應用的差距。

發明內容

本發明的目的在于通過一種基于多智能體的車間多目標協同優化調度方法，來解決以上背景技術部分提到的問題。

為達此目的，本發明采用以下技術方案：

一種基于多智能體的車間多目標協同優化調度方法，其包括如下步驟：

S101、建立基于多智能體的生產車間調度模型：將實際生產車間中的倉庫、加工中心、工件分別物理映射為倉庫智能體、設備智能體和工件智能體，將負責多目標優化計算的模塊功能映射為規劃智能體；

S102、工件智能體依據自身工序加工任務向規劃智能體提出作業調度請求：

S1021、工件智能體根據工序加工工藝要求，獲取滿足工藝加工要求的設備智能體名單列表；

S1022、工件智能體將工序加工信息封裝打包發送給所述設備智能體名單列表上的設備智能體，其中，所述工序加工信息包括工藝類型和額定加工時間；

S1023、設備智能體查詢數據庫中自身對應的狀態信息表，獲取自身加工狀態信息，并計算出完成此工序加工任務花費的加工時間、成本和能耗，最后將上述所有加工相關信息打包發送給工件智能體，其中，所述自身加工狀態信息包括最早加工時間、當前累計功耗、當前累計負載及當前累計加工成本；

S1024、工件智能體接收到設備智能體名單列表上所有設備智能體返回的加工信息數據包后，提取各個數據包包含的加工信息并封裝打包發送給規劃智能體，針對本工序提出作業調度請求；

S103、規劃智能體插入時間周期窗口，對該時間周期窗口內收到的作業調度請求進行基于時間、負載、成本和能耗的多目標優化調度：