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制造企业的竞争主要取决于产品的供货周期、质量和售后服务水平,而先进的生产管理是实现这一目标的一个重要手段。生产调度是生产管理的核心内容和关键技术,及时、准确、有效的调度,对于生产系统的正常运行有重大影响。
生产调度优化是先进制造技术和现代管理技术的核心技术,国内外许多学者进行了研究,并取得丰富的理论成果,但是大多数研究针对的是经典车间调度问题(Job-Shop Scheduling Problem, JSP)的优化。在经典JSP问题中,每个工件的每道工序只能在指定的机器上加工,这在许多实际生产环境中显得不够灵活。而柔性作业车间调度问题(Flexible Job-Shop Scheduling Problem, FJSP)允许工序在多台机器中的任意一台加工,从而符合更多的实际生产情况,但同时也增加了问题的难度。
FJSP不仅需要确定工序加工的顺序,还要给每道工序分配机器,因此是比JSP更复杂的问题。本文针对FJSP的特点,提出了一种分布式多Agent柔性作业车间调度系统,系统由工件Agent和机器Agent组成,采用基于市场的协议进行协商。各类Agent通过发送消息和响应消息的方式进行交互,在各Agent内部设计了一个或多个消息接口,并在每个接口中封装相应的消息响应函数。这些函数能帮助各Agent按照其独立、局部的信息和目标,并兼顾系统的性能进行决策。工件Agent通过招投标的方式,选择合适的机器完成加工任务,机器Agent按照市场机制通过自由竞争来获得工件的加工权,并使自己的收益最大。
良好的协商机制是各类Agent有效完成调度任务的基础,也是解决不同问题的调度策略的基础。协商策略是本文研究的一个重要内容,本文在基于市场协议的基础上设计了Agent间的协商策略,并重新设计了Agent协商时的价格函数。该协商策略有助于Agent快速准确地做出决策,大大减少系统的协商次数,提高了算法的性能。
最后用Java语言进行程序设计和实现了基于市场机制的多Agent柔性作业车间调度系统,并对柔性作业车间调度的平均滞后、最大完工时间和平均等待时间等问题进行仿真实验,并与传统的分派规则进行比较,结果显示基于市场机制的柔性作业车间调度方法明显优于传统的分派规则。同时,系统也具有良好的稳定性和一定的优化性能。