工艺规划与多Agent生产调度集成系统的研究

论文摘要

生产调度系统是ERP的核心,也是目前我国ERP项目实施的瓶颈。在敏捷化、全球制造的新形势下,生产调度研究面临着许多新问题,迫切需要有新的调度方法和调度机制来解决,因此,探索车间计划与调度问题的集成求解方法是车间生产调度问题的一个重要发展方向。本文在研究本教研室已有成果的基础上,结合公司的生产对象的实际状况,设计了工艺规划与生产调度集成的车间生产管理系统。应用遗传算法对零件的工艺路线进行优化选择,针对柔性工艺网络的特点设计了算法的编码、解码、交叉和变异操作。采用智能Agent建模方法设计车间调度部分,建立了四类Agent,它们是TMA、RMA、TA和RA。并设计了一种既有慎思型特点又有反映型特点的单个Agent的结构模型。在此基础上,又设计了一种结合了层次型结构和异构型结构的混合式多Agent体系结构,多Agent间可以同时进行水平和垂直方向上的协商,既克服了纯异构型结构系统过于松散、系统的稳定性和全局性能难以保证的缺点;又具有柔性和对动态变化的适应性。本文实现了工艺规划的优化算法,给出了适应度函数,进行多次实验确定了遗传算法的参数。利用分布式对象技术对多Agent生产调度系统进行了设计和实现,在RMI技术的支持下,实现了Agent之间的通讯。针对工艺规划与车间调度的集成算法进行了性能测试,与其它研究者的实验成果进行了对比,验证了算法的良好性能。同时,进行了大量的仿真实验。实验结果表明了本文提出的工艺规划与生产调度的集成模型、体系结构与协商机制的可行性和有效性。本义设计的工艺规划与多Agent生产调度集成系统能够综合考虑零件的多工艺路线,使生产更加灵活高效,能够处理包括突发事件在内的各种生产调度中的实际问题,具有良好的开放性、敏捷性和对不同制造需求的适应性,同时,具有良好的稳定性和一定的优化性能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题背景及研究意义
• 1.2 车间调度问题概述
• 1.2.1 车间调度问题描述
• 1.2.2 车间调度问题的研究方法
• 1.2.3 车间调度研究的发展趋势及存在的问题
• 2 相关理论概述
• 2.1 柔性工艺规划的类型及表示
• 2.2 Agent及多Agent系统的相关理论
• 2.2.1 Agent概述
• 2.2.2 多Agent系统的定义
• 2.2.3 多Agent系统的体系结构
• 2.2.4 多Agent间的交互与合作
• 2.3 遗传算法概述
• 2.3.1 遗传算法的基本思路
• 2.3.2 基本遗传算法模型
• 2.3.3 基本遗传算法参数说明
• 3 工艺规划与生产调度集成系统设计
• 3.1 工艺规划与生产调度集成概述
• 3.1.1 集成的意义及必要性
• 3.1.2 集成模型的建立
• 3.2 多Agent生产调度系统建模
• 3.2.1 单个Agent结构模型
• 3.2.2 面向Agent的系统模型
• 3.2.3 多Agent生产调度系统的体系结构
• 3.2.4 基于合同网的协商机制
• 3.2.5 异常调度策略
• 3.3 基于遗传算法的工艺规划
• 3.3.1 基本步骤
• 3.3.2 编码和解码
• 3.3.3 初始化种群
• 3.3.4 适应度函数的确定
• 3.3.5 遗传算法的基本操作
• 4 工艺规划与多Agent生产调度集成系统的实现
• 4.1 工艺规划的实现
• 4.1.1 柔性工艺规划网络的表示
• 4.1.2 主要数据结构及算法流程
• 4.2 多Agent生产调度系统的实现
• 4.2.1 生产调度系统分析
• 4.2.2 多Agent生产调度系统的实现
• 4.3 协商中相关的决策函数和算法设计
• 4.3.1 TA的PRF函数
• 4.3.2 TA的标书评价函数（Bid-Evaluate Function）
• 4.3.3 RA的任务选择算法（Task-Select Algorithm）
• 4.3.4 RA的ArrangeTime算法
• 4.3.5 RA的索价函数（Price-Ask Function）
• 4.3.6 RMA的资源选择算法（Resource-Select Algorithm）
• 4.4 集成系统的通信实现
• 5 实验结果及分析
• 5.1 集成系统性能测试
• 5.1.1 调度结果的评价方法和评价参数
• 5.1.2 问题描述
• 5.1.3 实验结果比较与分析
• 5.2 集成系统在实际中的模拟应用
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢