协同遗传算法和多Agent系统的生产调度优化.pdf

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1、第22卷第4期河南机电高等专科学校学报Vo1．22№．42014年7月JournalofHenanMechanicalandElectricalEngineeringCollegeJuly2014协同遗传算法和多Agent系统的生产调度优化戴冬，解瑞云(河南机电高等专科学校，河南新乡453000)摘要：建立了动态多Agent的生产调度模型，该模型从整体角度优化整个生产过程，在不确定的情况下，完成动态生产调度，使各个生产车间相互配合以得到最小加工时间。针对此模型，设计了一个协同遗传算法对调度进行求解。仿真实验表明，动态多Agent调度模型对生产的计划与实行

2、起到了关键的作用。关键词：多Agent系统；协同遗传算法；生产调度中图分类号：TP28文献标识码：A文章编号：1008-2093(2014)04—0026—04的各个零件任务分配车间，根据车间的能力、空闲引言状况进行分配，使得订单的任务尽可能地在交货期生产调度系统的研究一直是制造业的瓶颈，如内完成，确定生产过程的关键步骤。第三阶段，在今的科技发展更加激化了产品的更新换代。对中交货期内对车问内容进行局部优化，以缩短关键步小型企业来说，如何及时地按照订单调整生产调度骤。其中，第二、第三阶段在企业内部完成，本文针方案，是降低企业运营成本，在其他企业中脱颖而对企

3、业内部调度建立了基于多Agent二层生产调出的关键。多年来，已有很多学者对生产优化问题度模型，如图1所示，企业调度层与车间调度层两进行研究。如Chauhan等研究的供应链的无等待个层次，对应调度优化的两个阶段。约束流水线调度问题_l；陈伟达等人的两层多代理系统模型-2；李芳等人提出了一种基于智能体的虚l订单AgctflIl监控AgeDtl企业拟企业群协同生产调度模式_[3]。为了使生产调度层生产计划资源Agent过程在保证局部灵活性的同时兼顾全局目标，本文Agent建立了一个多Agent调度模型，多Agent具有很I?好的灵活性，为了适用这种模型，改进了

4、协同遗传算法进行全局寻优。实验显示，本文介绍的模型和l监控Agentfi设备Agcntl—l监控Agentll设器entl算法取得了很好的效果。ll●一l兰竺1生产调度框架车间A车间层车问N在实际生产过程中，生产的产品是由多个车间共同合作来完成的，产品的生产调度不仅要考虑制图1基于多Agent的生产系统全局架构图造资源的优化配置，还要考虑各个车间之间的生产由图中可以看出，企业的各个车间的协同生产连接。生产调度优化可分为三个阶段_4。第一个调度是一种立体的信息交换结构，不仅有纵向的交阶段，选择合适的原材料，尽可能在保证产品质量互，在横向上，车间与车间之间也

5、要进行交互，这样的情况下降低产品的生产成本；第二阶段，为产品两个层面的组合构成了本文设计的虚拟协同生产*收稿日期：2014-05—05基金项目：河南省教育厅科学技术研究重点项目(12A52OOl7)作者简介：戴冬(1978一)，女，河南信阳人，讲师，研究生硕士，主要从事人工智能研究。26戴冬等：协同遗传算法和多Agent系统的生产调度优化网络。层次不同，所参与的生产调度的范围也不相同，在同一层次中，不同功能的Agent之间相互合作来2基于多Agent的生产调度模型共同完成生产计划。本文设计了如图2所示虚拟在本文的生产网络中，不同的Agent所处的生产调度

6、模型。NINONAgent．】1Il^，6tm．1．I_——☆口I．．{I卜———一Ilr协作冒理Agent一【广厶拍曹埋AeentJ’上土土-谗。贝洒咎千申^^⋯gem+J1·’一-f【仕在分友笛百T删埋Age⋯m．1J·’一=【组织备理Asent】．-—一I生产单元f生产单元1Agcm、⋯’l、LAgent厂1r[原子单Agent1．．[原子设备Agent卜⋯HL原子设ent卜(原子设备Agent]图2多Agent生产调度模型生产调度系统中的主要Agent代理：受任务的反馈信息。1)任务管理Agent：主要负责接受上级任务或3算法设计外界的订单，产品

7、管理将产品分解操作，根据资源的能力，分解任务。合作型协同进化遗传算法是解决高维多目标2)过程管理Agent：面向任务重组车间生产过等复杂问题的高性能多种群进化算法]。其基本程，确定任务的优先循序，根据任务确定是否产生思想是：将待优化复杂系统分量分组，转换为多个新的生产单元Agent还是将任务分配给源单元的少变量系统优化问题；然后对多个少变量系统分别Agent，以实现车间的动态调度。编码，形成多个独立的子种群，各子种群独立进化，3)资源Agent：：负责车间的资源能力估计及车因为单个子种群的个体仅代表复杂系统的一个部间内各种资源的动态管理，为任务Agent

8、的决策分，故个体进行适应度评估时必须用到其他子种群提供依据。系统的相关信息在资源