基于MAS的复杂产品开发中柔性资源智能调度问题研究

摘要

在复杂产品协同开发的不同阶段，开发活动需要不同的资源的相互协作。如何将资源尤其是信息技术、人力等柔性资源在复杂产品协同开发过程中进行有效的调度并做出快速的决策，是优化产品开发过程、缩短产品开发时间和降低产品开发成本进而构筑企业动态竞争力的一个至关重要的问题。经典的资源受限的项目调度问题(resource constrained project scheduling problem)没有考虑到资源的柔性，而柔性资源又客观存在与产品开发的各个环节。因此本文主要对具有柔性资源约束的项目调度问题(flexible resource constrained Proiect scheduling problem)展开研究。具有柔性资源约束的调度问题比经典调度问题更为复杂，都是强NP-hard问题。解决问题的核心是模型和算法，有效的调度算法，可以大大提高资源的利用率和生产效益。因而，研究具有柔性资源约束的项目调度问题不仅具有较大的理论意义，而且具有相当高的实用价值。 首先，本文讨论了经典的资源受限的项目调度问题及其研究现状，将柔性资源的概念引入该问题，给出了柔性的定义，并基于课题研究成果采用资源一能力矩阵对资源柔性分布进行表示，给出了资源柔性程度的度量方法，在此基础上建立了具有柔性资源约束项目调度问题(FRCPSP)的数学模型其次，介绍了Agent以及Multi-Agent System的相关理论，建立了基于Agent的资源动态调度系统的结构模型，并构造了调度Agent，活动管理Agent，活动Agent，资源管理Agent及资源Agent五类基本组件，以分布式结构作为系统的体系结构框架。同时，为满足Agent的自主决策与交互的需要，还详细分析了它们在项目调度系统中的角色分类，建立了各Agent类的内部模型及行为规则。 再次，通过对目前比较流行的合同网协议的分析，将基于启发式规则的调度算法与Agent之间的合同网协议相集成，通过招投标技术，提出了基于多智能体柔性资源约束的项目调度算法模型。为实现Agent之间的协调与合作提供了合理的运行机制和运行策略，以充分发挥Agent的智能性、自治性和协调能力，使系统具有一定的全局优化能力和对动态环境的适应能力。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章引言

1.1选题的背景和意义

1.2相关问题的国内外研究现状

1.2.1产品开发项目调度问题的研究现状

1.2.2MAS技术在生产调度领域应用的研究现状

1.3本文的研究内容和论文结构

1.3.1研究内容

1.3.2章节安排

第2章Agent及MAS理论

2.1引言

2.2Agent概述

2.2.1Agent概念与结构

2.2.2Agent的特点

2.3Multi-Agent System

2.3.1MAS的起源

2.3.2MAS的特征

2.3.3MAS的体系结构

2.4MAS中Agent的交互与协作

第3章柔性资源约束的项目调度中的多Agent模型

3.1引言

3.2资源约束的项目调度问题

3.3柔性资源

3.3.1柔性的相关概念

3.3.2资源柔性与柔性资源

3.4具有柔性资源约束的项目调度问题

3.4.1引例

3.4.2符号表示

3.4.3FRCPSP的数学模型

3.5柔性资源约束的项目调度系统的Agent模型

3.5.1管理者Agent

3.5.2任务管理Agent

3.5.3任务Agent

3.5.4资源管理Agent

3.5.5资源Agent

3.6基于MAS的柔性资源调度分层体系结构

第4章 柔性资源约束的项目调度系统中多Agent模型的协作分析

4.1引言

4.2基于改进合同网协议的柔性资源调度

4.2.1传统合同网协议及其不足

4.2.2传统合同网的改进

4.2.3基于改进合同网协议的多Agent协商过程

4.2.4投标者筛选策略及标值评价规则

4.3基于消息报告机制的多Agem通讯

4.3.1MAS中的通信机制

4.3.2基于KQLM的通信语言

4.3.3系统中的主要消息模块

4.4系统调度流程

第5章 基于启发式方法的多智能体调度算法

5.1引言

5.2求解资源受限项目调度问题的启发式算法

5.2.1调度生成方案

5.2.2基于优先规则的启发式算法

5.3启发式规则与多智能体协商结合的柔性资源智能调度算法

5.4实例演算

第6章 结论与展望

6.1全文总结

6.2研究展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文