基于多智能体的车间自主调度系统和方法技术方案

本发明专利技术涉及一种车间调度系统和方法，具体涉及一种基于多智能体的车间自主调度系统和方法。为了实现车间自主调度的问题，本发明专利技术的基于多智能体的车间自主调度系统包括生产信息库、设备信息库、工件智能体组、设备智能体组和物流智能体；所述物流智能体配置为能够执行接收到的所述工件智能体组发送的指令，并能够实时监测其对应的物流工具的工作状态。本发明专利技术的智能体覆盖所有的工件、设备和物流工具，因此能够方便地收集到生产过程中的数据，进而监测生产状态和设备运行情况，发生故障及时报警，根据车间环境的变化自适应调整，提高了系统的鲁棒性和可靠性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种车间调度系统和方法，具体涉及一种基于多智能体的车间自主调度系统和方法。
技术介绍
车间调度是实现生产高效率、高柔性的关键。车间调度一般包含待加工任务集、加工设备集和性能指标集，其目的是根据待加工对象的加工要求，在已有加工设备的基础上，选择一个调度规则，从而使性能指标集(包含一个或者多个性能指标)达到最优。车间调度问题中的待加工对象一般需要一台或多台加工设备按照一定的顺序进行加工，一台设备在某一时间点只能加工一个加工件，一个加工件在某一时间点只能由一台加工设备进行加工，求解最优化诸如时间最短、成本最低等性能指标的调度方案问题属于NP(Non-DeterministicPolynomial,非确定多项式)问题。作为人工智能领域的研究热点，多智能体系统是多个智能体组成的集合，它的目标是将大而复杂的系统建设成小的、彼此互相通信和协调的，易于管理的系统。多智能体系统中的智能体拥有自适应性、学习能力、与环境和其他智能体进行交互的能力，通过适当的结构将智能体组织起来就得到多智能体系统。多智能体系统中的智能体扮演着不同的角色，相互协调，相互配合以完成复杂的任务。随着车间规模的扩大，约束条件的增多，车间调度的动态复杂性越来越突出。目前，将多智能体系统应用于车间调度时，一般采用管理—资源—任务智能体三层结构，其分别复杂协调工作、管理加工设备资源和接收分发任务。这种将多智能体系统应用于车间调度的方式，实际上只是将车间调度分成了几个模块进行处理，而没有将基本的工件、设备和物流工具作为基本智能单元，无法实现车间自主调度，即无法通过智能体的交互解决车间调度的问题。基于此，本领域需要新的车间自主调度系统和方法来解决上述问题。
技术实现思路
为了解决现有技术中的上述问题，即为了实现车间自主调度的问题，本专利技术提供了一种基于多智能体的车间自主调度系统。该车间自主调度系统包括：生产信息库、设备信息库、工件智能体组、设备智能体组和物流智能体；所述生产信息库，配置为存储生产信息；所述设备信息库，配置为存储生产设备信息；所述工件智能体组，配置为能够接收生产计划以及从所述生产信息库读取与所接收的生产计划相匹配的生产信息，并将读取到的与所接收的生产计划对应的生产信息发送给所述设备智能体组；所述设备智能体组，配置为能够接收所述工件智能体组发送的生产信息以及从所述设备信息库读取生产设备信息，并根据读取到的生产设备信息对所述生产计划进行可行性判断；所述物流智能体，配置为能够执行接收到的所述工件智能体组发送的指令，并能够实时监测其对应的物流工具的工作状态。在上述车间自主调度系统，所述工件智能体组包括：工件总管智能体、工件分管智能体和工件智能体。每个所述工件智能体对应一个待加工工件，所述工件智能体能够实时监控所述待加工工件的加工状态，并将所述待加工工件的加工状态数据上传到所述工件分管智能体；每个所述工件分管智能体，配置为接收所述工件智能体上传的数据，并将所述数据上传到所述工件总管智能体；所述工件总管智能体，配置为接收所述工件分管智能体上传的数据，从而实时监控车间工件的加工状态。在上述车间自主调度系统，所述设备智能体组包括：设备总管智能体、设备分管智能体和设备智能体。每个所述设备智能体对应一个加工设备，所述设备智能体能够实时监控加工设备的工作状态，并将所述加工设备的工作状态数据上传到所述设备分管智能体；每个所述设备分管智能体，配置为接收所述设备智能体上传的数据，并将所述数据上传到设备总管智能体；所述设备总管智能体，配置为接收所述设备分管智能体上传的数据，从而实时监控车间的设备状态。在上述车间自主调度系统，所述工件总管智能体能够接收生产计划以及从所述生产信息库读取与所接收生产计划相匹配的生产信息，并将读取到的生产信息发送给所述设备总管智能体；所述设备总管智能体接收所述工件总管智能体发送的生产信息以及从所述设备信息库读取生产设备信息，并根据读取到的生产设备信息对所述生产计划进行可行性判断；所述生产信息库存储的生产信息包括生产内容信息、生产约束信息和优化目标信息；所述设备信息库存储的生产设备信息包括生产设备的基本信息和生产信息。在上述车间自主调度系统，该系统还包括：行为记录库，配置为接收所述工件分管智能体和所述设备分管智能体发送的在生产过程中产生的数据；决策支持库，配置为存储决策支持信息，所述决策支持信息包括调度策略、评价信息和异常问题解决方案；并且所述决策支持库能够根据所述行为记录库存储的数据进行更新。在上述车间自主调度系统，所述设备总管智能体根据读取到的生产设备信息判断生产计划可行时，所述设备总管智能体将每个所述设备分管体对应的生产设备信息发送给所述工件总管智能体，所述工件总管智能体根据每个所述设备分管智能体的生产设备信息将生产计划分解为各个生产任务，并下放所述生产任务给所述设备分管智能体对应的工件分管智能体；所述设备总管智能体根据读取到的生产设备信息判断生产计划不可行时，所述设备总管智能体将生产计划不可行信息反馈给所述工件总管智能体，所述工件总管智能体发出生产计划不可行提示。在上述车间自主调度系统，所述工件分管智能体接收到生产任务信息后，从所述设备分管智能体获取对应的生产设备信息，并根据所述生产设备信息和所述生产任务信息建立任务模型；所述工件分管智能体根据建立的任务模型从所述决策支持库读取调度策略，并将所述任务模型和所述调度策略发送给工件智能体。在上述车间自主调度系统，所述工件智能体根据接收到的所述任务模型和所述调度策略，计算出最优调度方案，并发送给所述工件分管智能体；所述工件分管智能体将所述最优调度方案发送给所述工件总管智能体，所述工件总管智能体根据接收到的所述最优调度方案对所述生产任务进行重新分配，并对所述重新分配的生产任务进行可行性判断。在上述车间自主调度系统，所述工件总管智能体判断所述重新分配的生产任务可行时，所述工件总管智能体发送可行性指令到所述工件分管智能体，所述工件分管智能体将所述可行性指令发送给所述工件智能体，所述工件智能体接收所述可行性指令并发送任务指令到所述物流智能体，所述物流智能体接收并执行所述任务指令；所述工件总管智能体判断所述重新分配的生产任务不可行时，所述工件总管智能体发出生产计划不可行提示。另一方面，本专利技术还提供了一种基于多智能体的车间自主调度方法，该方法包括下列步骤：步骤10、通过工件总管智能体接收生产计划并将其发送给设备总管智能体；步骤20、所述设备总管智能体对所接收的生产计划进行可行性判断；步骤30、在生产计划可行的情形下，所述工件总管智能体对生产计划进行分解，并下放生产任务给工件分管智能体；步骤40、所述工件分管智能体根据接收到的生产任务建立任务模型，并根据所述任务模型从决策支持库读取调度策略，进而将所述任务模型和所述调度策略发送给工件智能体；步骤50、所述工件智能体根据接收到的所述任务模型和所述调度策略，发送任务指令到物流智能体；步骤60、所述物流智能体执行接收到的指令。在上述方法中，步骤30还包括：步骤301、在生产计划不可行的情形下，所述设备总管智能体将生产计划不可行信息反馈给所述工件总管智能体，所述工件总管智能体发出生产计划不可行提示。在上述方法中，步骤40还包括：步骤401、所述工件分管本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于多智能体的车间自主调度系统，其特征在于，该系统包括：生产信息库、设备信息库、工件智能体组、设备智能体组和物流智能体；所述生产信息库，配置为存储生产信息；所述设备信息库，配置为存储生产设备信息；所述工件智能体组，配置为能够接收生产计划以及从所述生产信息库读取与所接收的生产计划相匹配的生产信息，并将读取到的与所接收的生产计划对应的生产信息发送给所述设备智能体组；所述设备智能体组，配置为能够接收所述工件智能体组发送的生产信息以及从所述设备信息库读取生产设备信息，并根据读取到的生产设备信息对所述生产计划进行可行性判断；所述物流智能体，配置为能够执行接收到的所述工件智能体组发送的指令，并能够实时监测其对应的物流工具的工作状态。

【技术特征摘要】
1.一种基于多智能体的车间自主调度系统，其特征在于，该系统包括：生产信息库、设备信息库、工件智能体组、设备智能体组和物流智能体；所述生产信息库，配置为存储生产信息；所述设备信息库，配置为存储生产设备信息；所述工件智能体组，配置为能够接收生产计划以及从所述生产信息库读取与所接收的生产计划相匹配的生产信息，并将读取到的与所接收的生产计划对应的生产信息发送给所述设备智能体组；所述设备智能体组，配置为能够接收所述工件智能体组发送的生产信息以及从所述设备信息库读取生产设备信息，并根据读取到的生产设备信息对所述生产计划进行可行性判断；所述物流智能体，配置为能够执行接收到的所述工件智能体组发送的指令，并能够实时监测其对应的物流工具的工作状态。2.根据权利要求1所述的车间自主调度系统，其特征在于，所述工件智能体组包括：工件智能体、工件分管智能体和工件总管智能体；每个所述工件智能体对应一个待加工工件，所述工件智能体能够实时监控所述待加工工件的加工状态，并将所述待加工工件的加工状态数据上传到所述工件分管智能体；每个所述工件分管智能体，配置为接收所述工件智能体上传的数据，并将所述数据上传到所述工件总管智能体；所述工件总管智能体，配置为接收所述工件分管智能体上传的数据，从而实时监控车间工件的加工状态。3.根据权利要求2所述的车间自主调度系统，其特征在于，所述设备智能体组包括：设备智能体、设备总管智能体和设备分管智能体；每个所述设备智能体对应一个加工设备，所述设备智能体能够实时监控加工设备的工作状态，并将所述加工设备的工作状态数据上传到所述设备分管智能体；每个所述设备分管智能体，配置为接收所述设备智能体上传的数据，并将所述数据上传到设备总管智能体；所述设备总管智能体，配置为接收所述设备分管智能体上传的数据，从而实时监控车间的设备状态。4.根据权利要求3所述的车间自主调度系统，其特征在于，所述工件总管智能体能够接收生产计划以及从所述生产信息库读取与所接收生产计划相匹配的生产信息，并将读取到的生产信息发送给所述设备总管智能体；所述设备总管智能体接收所述工件总管智能体发送的生产信息以及从所述设备信息库读取生产设备信息，并根据读取到的生产设备信息对所述生产计划进行可行性判断；其中，所述生产信息库存储的生产信息包括生产内容信息、生产约束信息和优化目标信息；所述设备信息库存储的生产设备信息包括生产设备的基本信息和生产信息。5.根据权利要求4所述的车间自主调度系统，其特征在于，该系统还包括：行为记录库，配置为接收所述工件分管智能体和所述设备分管智能体发送的在生产过程中产生的数据；决策支持库，配置为存储决策支持信息，所述决策支持信息包括调度策略、评价信息和异常问题解决方案；并且所述决策支持库能够根据所述行为记录库存储的数据进行更新。6.根据权利要求5所述的车间自主调度系统，其特征在于，所述设备总管智能体根据读取到的生产设备信息判断生产计划可行时，所述设备总管智能体将每个所述设备分管体对应的生产设备信息发送给所述工件总管智能体，所述工件总管智能体根据每个所述设备分管智能体的生产设备信息将生产计划分解为各个生产任务，并下放所述生产任务给所述设备分管智能体对应的工件分管智能体；所述设备总管智能体根据读取到的生产设备信息判断生产计划不可行时，所述设备总管智能体将生产计划不可行信息反馈给所述工件总管智能体，所述工件总管智能体发出生...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭杰，白熹微，
申请(专利权)人：中国科学院自动化研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11