基于多智能体系统的海洋工程生产调度技术研究

摘要

海洋工程分段车间的生产调度是海工项目管理的关键环节，海洋工程对项目交货期敏感且拖期罚款高。因此，海工生产任务能否按期完成直接影响海工企业的生产效益。海工生产调度具备涉及部门多、不确定性强的特点，国内海工企业普遍通过生产调度会议实现对生产调度问题的求解。多智能体系统作为分布式人工智能的一种，对于此类问题的适用性好，因此考虑设计多智能体系统对海工生产调度问题进行求解。
　　本文将海工生产调度问题的求解划分为问题分析、方案求解、方案评价三个阶段，并针对不同类型的生产调度问题构建了一系列多智能体求解模型。本文对多智能体系统的求解原理进行了研究，明确了多智能体系统对于问题求解的实现一方面依靠智能体之间的交互，另一方面依靠智能体的决策与推理。智能体交互方面，本文构建了海工生产调度多智能体系统的通信机制与协商机制。决策与推理能力方面，本文基于分层强化学习理论提出了海工生产调度问题求解的学习模型与多智能体系统学习机制并通过实例验证了系统学习机制的有效性。本文针对智能体间的协商冲突问题与求解方案选优问题设计了多智能体系统冲突消解机制与求解方案的评价机制提高了系统可靠性。最后在以上研究成果的基础上开发了海洋工程分段车间多智能体生产调度原型软件，系统采用B/S架构、Java语言与Oracle数据库进行开发，本文通过原型软件验证了应用多智能体技术求解海洋工程生产调度问题的可行性与有效性。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景、目的及意义

1．1．1 研究背景

1．1．2 研究目的及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 生产调度技术研究现状

1．2．2 多智能体技术研究现状

1．3 论文研究内容及技术路线

1．3．1 研究内容

1．3．2 技术路线

第2章 海洋工程生产调度技术研究

2．1 海洋工程制造企业生产调度问题研究

2．1．1 海洋工程生产特点

2．1．2 海工项目生产调度会制度

2．1．3 基于多智能体的海工生产调度技术

2．2 生产调度问题信息编码设计

2．2．1 生产调度问题信息编码原则

2．2．2 编码方案设计

2．3 基于模糊综合评价的调度方案评价技术

2．3．1 模糊综合评价的基本原理

2．3．2 调度方案评价模型的建立

2．4 本章小结

第3章 海工生产调度问题多智能体求解系统架构

3．1 引言

3．2 基于多智能体技术的海工生产调度体系架构

3．2．1 基于多智能体技术的海工生产调度总体框架描述

3．2．2 海工生产调度问题的求解与系统多智能体架构的设计

3．2．3 生产调度体系的智能体的定义与基本结构

3．3 车间生产调度体系的通信机制

3．3．1 基于KQML的智能体通信语言

3．3．2 生产调度体系通信机制的实现

3．4 车间生产调度体系的协商机制

3．4．1 基于合同网模型的协商模型

3．4．2 生产调度体系的协商机制的实现

3．5 车间生产调度体系的冲突消解机制

3．5．1 冲突的产生与类型

3．5．2 生产调度体系的冲突消解机制的实现

3．6 车间生产调度体系的评价机制

3．6．1 生产调度体系评价的多智能体架构

3．6．2 生产调度体系评价机制的实现

3．7 本章小结

第4章 基于强化学习的生产调度问题学习机制研究

4．1 引言

4．2 基于强化学习的学习方法研究

4．2．1 强化学习基本思想

4．2．2 强化学习的马尔科夫决策过程

4．2．3 基于Q-学习的强化学习的实现方法

4．2．4 多智能体系统的强化学习方法

4．2．5 基于海工生产调度问题的改进Q-学习训练算法

4．3 智能体学习机制与实例验证

4．3．1 智能体求解计划变更问题的强化学习训练实例

4．3．2 求解计划变更问题的强化学习训练过程

4．3．3 多智能体强化学习训练实例结果分析

4．4 本章小结

第5章 海工生产调度软件实现

5．1 引言

5．2 系统需求分析

5．2．1 角色功能需求分析

5．2．2 系统业务流程分析

5．3 系统总体设计

5．3．1 系统架构设计

5．3．2 系统模块划分

5．3．3 系统数据结构设计

5．4 软件系统的实现

5．4．1 系统开发环境

5．4．2 系统实例

5．5 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢