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分布协作式的控制与调度方法的研究 郭锐锋于东刘明烈 (中科院沈阳计算技术研究所沈阳 110003) 摘要本文介绍7在作业车间中应用多智能体系统(MAs)思想和技术所形成的分布 式控制结构，并以此为基础筹现7一种基于拍卖和成本模型并使用分布式问题 求解技术的分布式动态作业调度方法。 关键词MAS I件Agent资源agent分布协作作业调度 1§l言 随着人工智能技术的不断发展，尤其是分布式^工智能技术在现代制造系统中的应用，为现代翩造系统的控制系统结 构和生产调度带来了许多新的思想和技术。传统的制造企业中车间层的控翩与作业调度均采用集中或递阶方式。其容懵 性、开放性和灵活性已不再适合当前日益变化的产品市场的需求。为此，我们把分布式^工智能中的一十重要分支一多智 能体系统(Muhragent system，MAs)思想引入车间层的控制与调度，基于拍卖机制和成本模型，采用分布式问题束解技术实 现了一种分布协作式的控制与调度方法。 2基于MAS的分布式控制系统结构 传统的车间层控制系统基于三层结构，最上层为总控部分，监视整个车间的活动、负责任务调度和安排工件加工路径． 中间层管理机床操作和负责下载工件程序．最下层控制实际工作站操作。这种集中或递阶的控制方式往往不能满足制造 环境不确定性和复杂性的要求．同时也不能充分发挥其各个组成单元的能力。由多个自治实体(agent)通过协作相联合．共 同完成控制功能或求解问题的分布式结构已经成为当前控制系统结构的发展趋势。 随着计算机技术、罔络技术的逐渐应用和加工设备自动化水平的不断提高，车间层的各种资源(包括机床、刀具、运输 设备等)已经发展到了具有独立的计算机控制能力并可以通过网络互相传递信息的水平，这就为我们在车间层引AMAs 的思想奠定了基础。 圈l MAs模型 我们把具有独立控制能力和通信功能的各种资源称做agent，同时我们赋予工件以智能，称其为智能工件，以工件agent 132 来代表。各十agent之间是完全平等自治的关系，同时又通过交换信息来达成合作关系。这样车间层的控制系统结构就由 原来的树型结构演变成图1的平行结构。其中： 车间管理a窖tnt：数据库中有整个车间的世界模型：包含各种资源agent的处理能力、知识、计划、目标和地理位置等信 息。有管理系统的扩充和实现优美降级的能力。负责登记并创建工作agent。 工件略。m：数据库中包含外部世界模型(从车间管理agent处继承)，知识库中有：功能需求、预期目标(加工时间、在本、 交工时间、质量要求)、工节计划，已加工的历史记录、工件标志号、当前位置、优先级信息。 顺序和所需的资源，外部世界模型则使得工件知道哪有所需要的资源。 资源。即m：这是车间层内所有功能独立设备的总称。该agent代表的实际是资源的控制程序。其功能主要包括协商和 控翩实际加工这两部分。 3基于分布式问题求解的作业调度 作业谓度主要就是在可用的加工资源中安排工件的加工路径，以便加工时间最短或成本最低，从而获得最大的经济效 益。 在分布系统中，一个问题PR被分解成一系列子问题，每个子问题被分配到相应的处理结点上求解，总的计划则由这些 子问题求解计划的集合所组成。 车间层中待加工的工件通常包含多种加工操作．而这多操作通常簧分布到多个资源设备上进行加工，即由多个资源设 备合作完成一个工件的加工，即制造问题本身就具有分布式的特征．所以可把工件的加工调度(作业调度)问题归结为分布 式问题求解问题。 3．1求解过程：动态加工路径的获取过程 i≠j gent]{d上执行的任务．则针对制造系统：Uk=Ti∈{1，m}并且T。nT。=O 由此可见．针对车间层的作业调度其求解主要包括两个阶段： (1)任务分解 针对作业车间的特点．工件到达时通常都带有工艺计划，工艺计划已经把工件的功能需求分解为各种操作(opl。op2， …，opn)，每个操作包括资籀c需求、时间限制等内容。我们把每个操作称做一个任务tl，t2．…，tn，则任务分解已经完成。这 里的任务都