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申请/专利权人：西南交通大学

摘要：本发明公开了一种基于混合仿真与免疫协商的AGVS多资源集成动态调度方法，具体为：混合仿真中，利用离散事件仿真将AGVS及制造系统的整个动态真实过程进行还原，多智能体仿真与DES离散事件仿真混合，为离散事件仿真模型中各个元素对象赋能，构建了包含机床Agent、工件Agent、任务管理Agent等在内的分层混合多智能体系统，同时借鉴免疫理论中的体液免疫应答机理建立了多智能体之间协商合作机制，为多智能体优化决策提供了协商策略。本发明能够自适应决策处理工序加工任务分配、工件运输任务的指派等调度问题，保障了AGVS及制造系统顺畅高效运转且减少冲突死锁情况发生，同时具有更好的自适应和调整能力。

主权项：1.一种基于混合仿真与免疫协商的AGVS多资源集成动态调度方法，其特征在于，具体为：A、AGVS多资源集成动态调度问题模型；以最小化AGV最大运输任务完工时间为目标函数： 约束函数条件：机床加工约束：一道工序只能选择一台机床加工，即工件i的第j道工序只能选择在一台机床上完成，上标m是机床的数量； 运输任务选择AGV约束：一次运输任务只能选择一个AGV运行，即工件i的第j道工序开始前对应的运输任务只能选择一台AGV，上标l是AGV小车的数量； AGV转运完成才进行工件加工：工序OJi,j开始前对应的运输任务AOJi,j完成后才可以开始加工； 工序OJi,j加工完成后AGV才能进行工序OJi,,j+1对应的配送； 其中，为工件i的第j道工序的加工开始时间，为工件i的第j道工序的加工结束时间；为工件i的第j道工序开始前对应的运输任务的开始时间，为工件i的第j道工序开始前对应的运输任务的结束时间；Xi,j,p为决策变量，取值0或1，若值为1，则表示工件i的第j道工序OJi,j选择了机床Mp，若值为0，则表示工件i的第j道工序OJi,j选择不在机床Mp上加工；Yi,j,q为决策变量，取值0或1，若值为1，则表示工件i的第j道工序开始前对应的运输任务AOJi,j选择了AGV小车Aq；若值为0，则表示工件i的第j道工序开始前对应的运输任务AOJi,j未选择AGV小车Aq；Ni为第i个工件总的工序数，将工件加工完毕运回仓库储存视为最后一道工序；B、建立AGVS离散事件仿真：先建立各类资源模型，包括AGV小车仿真模型，机床仿真模型，工件仿真模型，缓冲与仓储模型，各个站点模型，物流路径网络模型，节点和路段模型；对各个模型进行布局与关联，并配置各个模型的属性和参数；然后是生产计划的配置、工件工艺表的编辑，对系统运行的工艺过程和物流过程进行开发实现，实现对整个系统基于事件过程的仿真，并对仿真模型进行校核与检验；再根据调度问题的目标采集仿真过程中的数据，对数据进行处理，建立AGVS系统的性能评价模型；C、建立AGVS多智能体仿真：在离散事件仿真模型的基础上进行基于智能体的实现与嵌入；根据AGVS离散事件仿真模型，分析基于AGVS中各个实体之间的逻辑关系，系统事件的运行机制，拟出多智能体的种类和功能；建立分层混合MAS多智能体结构，底层为AGVS中各资源要素Agent，包括：AGVagent、机床Agent、工件Agent、路段Agent、节点Agent；为了便于对各个Agent分类管理，建立了中间管理层Agent，包括任务管理Agent、机床管理Agent、AGV管理agent、路网管理Agent，最上层为车间管理Agent；D、建立AGVS多资源集成调度的混合仿真模型，包括AGVS离散事件仿真模型、多智能体仿真模型，两种模型的集成和接口实现；1AGVS离散事件仿真模型利用Anylogc提供的物流资源库和过程建模库建立各类资源模型：采用“Enter”组件模拟工件到达，“Queue”组件模拟工件排队，“Wait”组件模拟协商等待，“MoveByTransporter”组件模拟AGV加工运输，“SelectOutputIn”组件模拟选择机床出口“SelectOutputIn”组件模拟选择机床入口，“Queue”组件模拟工件在机床缓冲区的排队，“Delay”组件模拟机床加工过程，“SelectOutput”组件选择判断工件是否还有未完成工序，“MoveByTransporter”组件模拟AGV运输回库，“Sink”组件模拟工件回库，通过连接组件“Connector”把各类组件进行连接，“SelectOutput”组件用于各类条件判断选择不同的流转路径；通过交互控件导入生产计划、工件工艺表，各类组件都有接口实现功能定义，此外在系统中设置动态事件；软件内嵌离散事件底层算法来驱动事件的推进，进而实现工艺过程和物流过程；2多智能体仿真模型通过Anylogc提供的智能体类组件“Agent”来创建，通过定义类的参数和函数定义不同属性和行为特征的Agent；对每个Agent进行建模和编程，通过使用活动对象类activeobjectclass定义Agent的内部结构；Agent都是活动对象类的实例，每一实例即代表一个Agent；然后使用类参数来定义各个Agent属性，通过使用状态图Statechart、功能函数、静态动态事件或通讯端口的触发行为定义Agent的行为特性；利用类组件“Agent”分别建立AGVagent、机床Agent、工件Agent、路段Agent、节点Agent；同时建立中间管理层Agent，包括任务管理Agent、机床管理Agent、AGV管理agent、路网管理Agent，最上层为车间管理Agent；各个Agent之间的通信是MAS的核心，通过端口实现发送和接收消息数据单元实现Agent之间的交互和通信；3两种模型的集成和接口实现混合仿真模型按照两种仿真模型，在功能层面上分为生产过程仿真推进以及智能决策生成两个方面，采用DES仿真与ABS仿真交互来实现两种模型的集成，通过混合模型集成接口实现交互；包含以下几种接口：端口消息传递：端口存在于离散事件仿真组件元素中和多智能体仿真的Agent对象中，主要作用为消息传递与模型连接；活动对象渗透接口：活动对象可访问其他活动对象内部的数据，可直接对其他活动对象进行功能函数调用、参数调用、属性改变操作；行为驱动器：Agent生成智能决策后会产生智能体的行为输出，通过行为驱动器输出生产行为，参与生产过程；E、混合仿真中多智能体免疫协商；免疫协商机制与混合仿真紧密结合，混合仿真为免疫协商提供运行环境和实时数据，免疫协商为混合仿真提供智能优化决策方法；混合仿真与免疫协商共分为两个层面：混合仿真运行层面和多智能体协商决策层面，仿真层和决策层可按照各自的逻辑驱动运行或决策，仿真层由离散事件仿真按照自身的事件驱动生产与物流过程运行，免疫协商机制中也有自身的推进逻辑，能够依据工件加工任务和运输任务的释放程度，按照轮次依次开展协商；整个运行过程如下：混合仿真启动后进入混合仿真运行过程中，由离散事件仿真按照自身的底层事件驱动逻辑逐步推进生产物流的步骤和过程，并将离散事件模型元素对应的的状态数据不断传递给决策层中对应的各个智能体；决策层启动后，各Agent初始化，TA向JA分配抗原，然后进入数据监听中，监听过程中，汇总各方数据，更新各个Agent的状态和参数，计算协商触发条件，判断是否需要启动一轮协商，如果是则进入一轮协商中；每轮协商的过程如下：SA启动一轮协商，通知相应的机床Agent、工件Agent、AGVAgent及各个管理智能体，进入协商过程，JAi进入协商，释放工序Oij；判断此工序是否有加工任务需要协商，是则将此工序送入加工任务协商池，在加工任务协商池中多个工序与多个机床之间多对多竞争配对；同理，对此工序判断是否有运输任务需要协商，是则将此工序送入运输任务协商池，在运输任务协商池中多个工序与多个AGV之间多对多竞争配对；本轮协商完毕，登记配对成功的工件工序与机床，工件工序与AGV，工序若未配对成功则返回等下一轮协商，若配对成功则释放新抗原等下一轮协商；每轮协商完毕，更新工序数据、AGV数据、机床数据，并将协商配对结果从决策层发送给仿真运行层以引导仿真运行层的优化运行；由此完成了一轮次的协商过程，后续每轮次的协商都按照此流程进行，一直持续到运行结束为止；动态非正常事件的触发首先由仿真层感知，然后发送给决策层，由决策层自己根据条件判断是否需要启动新一轮次协商，如果是则按照上述流程进行处理。

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百度查询： 西南交通大学 基于混合仿真与免疫协商的AGVS多资源集成动态调度方法