Мультиагентный алгоритм производственного планирования

Кратко алгоритм работы мультиагентной системы адаптивного планирования может быть описан следующим образом:

- Каждый заказ, задача, операция, станок, работник или любой другой ресурс предприятия получает своего программного агента, у которого ведется свое расписание;

- Приходящий новый заказ обращается к онтологии (базе знаний, отделенной от программного кода) и зачитывает оттуда технологический процесс своего исполнения;

- Под каждую операцию создается свой агент, который получает требования и ограничения на планирование;

- Пгент начинает планирование путем поиска необходимых ему ресурсов в сцене, которая описывает текущую ситуацию в цехе, а именно, какой станок или рабочий какое расписание исполняет;

- Если подходящие ресурсы заняты, то фиксируется конфликт, и начинаются переговоры по его разрешению путем сдвижек и освобождений слотов;

- В ходе переговоров возможны варианты: новый заказ уйдет на менее подходящий ресурс, предыдущий заказ уйдет или сдвинется;

- Даже после решения своей задачи каждый агент не останавливается и продолжает пытаться улучшить свое положение.

При планировании заказов могут применяться различные стратегии, основные из них:

- планирование точно в срок (JIT – Just In Time),

- планирование как можно раньше (ASAP – As Soon As Possible).

Чтобы запланировать свои детали и сборочные единицы (ДСЕ), агент заказа с помощью сообщения посылает запрос на планирование первой ДСЕ, которая определяется согласно выбранной стратегии. Для стратегии планирования ASAP – это самые начальные ДСЕ, не имеющие предшественников, а для стратегии планирования JIT – самые поздние, которые необходимо изготавливать в последнюю очередь (обычно это сборочные единицы).

После того, как агенты технологических операций считывают из онтологии собственные требования, предъявляемые к станкам и рабочим, они начинают поиск подходящих рабочих и станков для выполнения каждой операции из числа тех, кто свободен или занят, но готов сделать подвижки в своем расписании.

После того, как каждый агент ресурса получает сообщение, он проверяет свои предпочтения (по недоступности, сменам и т.п.) и, если размещение возможно, возвращает ответ агенту операции, что все успешно. В случае если агент ресурса не может запланировать выполнение в предпочитаемое время, он в ответном сообщении возвращает контрпредложение.

В случае успеха агент ДСЕ возвращает агенту заказа сообщение об успешном планировании. Агент заказа, согласно выбранной стратегии планирования, определяет следующую ДСЕ и посылает ее агенту сообщение о необходимости планирования. При этом учитывается, что в расписании уже есть запланированные ДСЕ. После размещения нового заказа агенты ДСЕ получают возможность проактивно улучшить свое состояние согласно своим предпочтениям. В качестве критериев при этом могут использоваться: размещение на как можно более раннее время, выполнение в срок, обеспечения резерва времени на выполнение и т.п.

При отсутствии каких-либо предпочтений агент заказа может отправить запрос на планирование сразу всем ДСЕ, которые при этом будут планироваться параллельно, согласовывая время своего исполнения друг с другом. В этом случае расписание планируемого производственного процесса будет строиться, начиная от наиболее сильно ограниченных ДСЕ. Какие именно ДСЕ будут сильно ограниченными, как правило, не известно заранее, т.к. ограниченность здесь связана не только с самой структурой техпроцесса, но и с уже сложившимся расписанием.

В случае возникновения конфликта (например, если расписание станка уже распланировано: 08:00 – 12:00 ремонт станка, 12:00 – 17:00 производство других изделий) агенты оборудования могут вступить в переговоры для разрешения конфликта: например, производство других изделий переходит на другой станок, который не подошел по техническим характеристикам для планируемой задачи.

В результате разрешения конфликта, возможно, потребуется подвижка во времени других операций или некоторые из них перейдут на другие станки. В худшем случае планирование наименее приоритетных заказов будет временно приостановлено, чтобы дать возможность исполнить более приоритетные заказы.

В ходе процесса переговоров агентов производится построение квазиоптимального, сбалансированного по многим критериям плана производства с учетом индивидуальных ограничений и предпочтений, а также целей предприятия в целом. В случае возникновения непредвиденных событий (поломка станка, опоздание рабочего), агенты могут динамически, в режиме реального времени, перераспределить задания на другие доступные ресурсы, без пересмотра всего плана производства.

Построение локальных изменений производится не по жесткому централизованному алгоритму, а является результатом совместной работы отдельных агентов, учитывающих свои состояния и действующих по обстоятельствам. Непрерывный поток событий на входе позволяет системе автоматически реагировать на изменения состояния заказов и ресурсов в реальном времени

Агенты каждого заказа и ресурса строят свои собственные, но связанные в общую сеть расписания, в такой сети расписание может содержать сотни тысяч взаимосвязанных операций. Основой подхода к планированию становится не полный или частичный комбинаторный перебор вариантов, а выявление и разрешение конфликтов путем переговоров агентов и достижением компромиссов – так, как это делают люди в реальной жизни. Созданный план запускается на исполнение, в ходе которого система следит за выполнением и инициирует перепланирование в случае обнаружения расхождений между планом и фактом.

Основной особенностью мультиагентных систем является представление совокупности агентов в виде виртуального мира, в котором эти агенты существуют, моделируют различные возможные ситуации и решают конфликты путем переговоров.

Например, мир завода может содержать агента заместителя директора и агентов основных подразделений завода, которые могут вести переговоры на верхнем уровне, визуализировать план и идентифицировать проблемы верхнего уровня. Приходящий новый заказ поступает сюда и далее декомпозируется на основе онтологии на составляющие верхнего уровня, инициируя процессы планирования в каждом из других подразделений. Если некоторые события происходят в цехе и могут быть разрешены путем переговоров внутри цеха, то это не требует взаимодействия с другими отделами.

Если же не удается решить процесс переговорами локально (например, из-за задержки, вызванной сбоем оборудования), то план должен попытаться сначала перепланироваться между подразделениями (по горизонтали). Если и это не помогает, необходимо информировать заместителя генерального директора и, возможно, выйти на заказчика для согласования сроков поставки изделия или получения дополнительных ресурсов с целью устранения последствий возникшей непредвиденной чрезвычайной ситуации.

Таким образом, система управления производством строится как сеть подсистем планирования (планировщиков) для каждого подразделения предприятия и поддерживает их взаимодействие для согласования или координации планов. Такая система в любой момент времени, и со стороны любого из своих элементов, может пересматривать связи между этими элементами и согласованно менять их планы по принципу P2P («каждый с каждым») (Рис. 4). При этом обеспечивается автоматическое гибкое планирование всех имеющихся ресурсов в масштабе реального времени, как в автоматическом режиме, так и в диалоге с человеком.

Рисунок 4 – Схема взаимодействия между планировщиками цехов в системе

Дата добавления: 2014-12-26