基于专家系统建模工具的物流离散事件仿真平台的开发

摘要

专家系统是人工智能领域的一个重要分支，自1968年费根鲍姆等人研制成功第一个专家系统DENDEL以来，经过40余年的发展，专家系统已经有了众多的理论成果和广泛的实践经验。专家系统从本质上来说是一种独特的描述系统的方式，即基于“规则化”的描述方式，将整个系统看成是由各种各样的“事实”和“规则”构成。其中“事实”组成系统的构架，描述系统在某一个时刻的静态特性；“规则”组成系统的核心，使得系统可以最终运转起来。已有的事实在规则的作用下不断的产生新的事实或摈弃、修改旧的事实，新的事实又激发新的规则。通过事实和规则的不断相互作用，得到问题的最终的解，这个解也是由事实来表示的。专家系统工具是专家系统发展到一定阶段产生的成果。在专家系统最初的发展阶段，每次开发新的专家系统，都需要重新构建专家系统所有的模块，包括推理机、知识库、人机界面等。后来，有人将专家系统的某些通用的模块——比如说推理机、人机界面等集成起来，做成一个开发工具，其他人就可以使用这样的开发工具进行二次开发，将精力集中在知识库等构成某一个特定专家系统的核心模块的构建上面，而不用关心其他通用模块的实现，这极大的提高了专家系统的开发效率，并且使得专家系统的应用范围更加广泛。专家系统工具通常提供了一整套开发语言，这些开发语言将专家系统工具的功能集成到其中，用户使用专家系统工具就是使用所提供的开发语言进行开发。所以也有人将专家系统工具看成是一种特定的编程语言。系统的状态变化只发生在一些离散的时间点上，这样的系统叫做离散事件系统。生产生活中的很多系统都可以用离散事件系统来模拟，并且离散事件系统相对于连续系统来说更适合使用计算机实现仿真，因此得到了广泛的应用。物流离散事件系统仿真是离散事件系统仿真的一种重要类型，主要研究系统中临时实体(在不同的系统中代表物料、产品或顾客等)在永久实体(设备、服务台等)中进行流动的情况和规律，从而指导实际系统的构建和优化。系统描述是系统仿真的基础，离散事件系统一般采用有限状态机、Petri网等方法进行描述，这些方法具有知识表示较复杂、系统维护较困难等缺点。针对传统方法的这些缺点，本文在研究专家系统和离散事件系统各自的特性以及内在联系的基础之上，提出了一种新的构建物流离散事件系统的方法，即采用规则化的描述方法对系统进行描述，在此基础上使用专家系统建模工具构建物流离散事件仿真系统，经测试，可以达到较好的仿真效果，并且具有良好的扩展性，便于将来进行功能扩展。

目录

摘要

ABSTRACT

第一章 人工智能和专家系统

1.1 人工智能概述

1.2 人工智能应用领域

1.3 专家系统

1.3.1 专家系统的一般特点

1.3.2 专家系统的结构

1.4 本章小结

第二章 专家系统工具

2.1 专家系统工具概述

2.2 常用的专家系统工具

2.3 CLIPS 专家系统工具

2.3.1 CLIPS 发展历史

2.3.2 CLIPS 的基本语法及特性

2.3.3 CLIPS 常用命令

2.4 本章小结

第三章 基于专家系统工具的DESP 的实现

3.1 系统仿真简介

3.2 离散事件系统仿真概述

3.3 物流系统建模及仿真

3.3.1 物流系统特点分析

3.3.2 物流系统仿真模型的基本组成要素

3.4 面向规则的离散事件系统描述方法

3.4.1 传统的离散事件系统描述方法

3.4.2 传统的离散事件系统描述方法的不足

3.4.3 面向规则的离散事件系统描述方法

3.5 基于CLIPS 的物流离散事件仿真平台的设计思路

3.6 基于CLIPS 的物流离散事件仿真平台的构建

3.6.1 仿真过程的三个阶段

3.6.2 规则的三个优先级层次

3.6.3 时间线

3.6.4 事件和事件处理规则

3.6.5 物料

3.6.6 设备和设备通用规则

3.6.7 设备专有规则

3.6.8 数据记录和统计

3.7 本章小结

第四章 仿真平台应用实例

4.1 CLIPS 开发环境

4.1.1 CLIPS 开发环境简介

4.1.2 代码的载入、调试和运行

4.2 仿真平台的使用方法

4.2.1 设备的创建

4.2.2 物料的加入

4.2.3 仿真时间的确定

4.3 一个简单的排队系统仿真

4.4 钢铁生产现场物流流程仿真应用研究

4.5 本章小结

第五章 总结和展望

5.1 全文总结

5.2 展望

参考文献

附录一 符号与标记

攻读硕士学位期间已发表或录用的论文

攻读硕士学位期间参与的科研项目

致谢