[論文レビュー] Simulation Platform For Multi Agent Based Manufacturing Control System Based On The Hybrid Agent

Ali Vatankhah Barenji, Amir Shaygan+1 more|arXiv (Cornell University)|Oct 28, 2015

Scheduling and Optimization Algorithms参考文献 16被引用数 1

ひとこと要約

本論文は、工場の作業フロアレベルでソフトウェアおよびハードウェアの両方をモデル化する、マルチエージェントベースの製造制御システムの使いやすいシミュレーションプラットフォームを提示する。EMU CIMラボのフレキシブルマニュファクチャリングシステムでエージェントの相互作用と工場プロセスをシミュレートすることにより、本プラットフォームは、実際の現場への導入リスクなしに、コスト効率の高い分散制御ソリューションのテストと開発を可能にする。

ABSTRACT

Agent based distributed manufacturing control and scheduling systems are subsets of new manufacturing systems. Multi agent systems (MAS) not only drive design and engineering control solutions but also influence flexibility, agility, and re-configurability, which makes MASs a better centralized systems than its traditional counterparts. However, implementation of all MASs in the <br> real factories are timely, also extremely costly. A simulation environment that would allow independent development and testing of the services and business processes of the related manufacturing hardware is needed. This paper presents the design and implementation of a userfriendly simulation platform for multi agent based manufacturing control systems by considering the shop floor level. The proposed simulation platform can simulate the software level of the factory by considering the hardware level of the mentioned factory. An example of the simulation platform is presented for a flexible manufacturing system, which is located in EMU CIM lab.

研究の動機と目的

• 実際の工場にマルチエージェントシステム（MAS）を直接導入する際の高コストと時間的制約に対処すること。
• 製造システムのソフトウェアおよびハードウェアコンponentsを独立してモデル化するシミュレーション環境の開発。
• 実際の現場への実装の前段階で、エージェントベースの制御およびスケジューリングサービスの設計、テスト、検証を支援すること。
• 仮想実験を通じて、製造制御における柔軟性、迅速応答性、再構成可能性を向上させること。

提案手法

• 本プラットフォームは、制御およびスケジューリングのための事前に定義された行動を持つ自律エージェントを統合するハイブリッドエージェントシステムとして設計されている。
• 作業フロアレベルをシミュレートする際、エージェントのソフトウェア論理と製造ハードウェアの物理的制約の両方をモデル化している。
• エージェントは分散環境で相互作用し、ジョブスケジューリングやリソース割り当てなどのタスクを調整し、実際の工場運用を模倣する。
• 本プラットフォームは、制御されたシミュレーション環境で、サービスおよびビジネスプロセスの独立した開発とテストを可能にする。
• プラットフォームの機能を検証するために、EMU CIMラボのフレキシブルマニュファクチャリングシステムを用いた事例研究が実施された。
• 研究者やエンジニアがエージェントの行動を構成および監視しやすいように、ユーザーフレンドリーな設計がなされている。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 マルチエージェント製造システムのソフトウェアおよびハードウェアの両方の側面をモデル化するためのシミュレーションプラットフォームは、どのように設計できるか？
• RQ2 コスト効率的かつスケーラブルな方法で、エージェントの相互作用と工場プロセスをシミュレートするために必要な主要な構成要素は何か？
• RQ3 ハイブリッドエージェントアーキテクチャは、製造制御における柔軟性と再構成可能性をどのように支援するか？
• RQ4 シミュレーションプラットフォームは、フレキシブルマニュファクチャリングシステムの実世界の挙動をどの程度正確に再現できるか？

主な発見

• シミュレーションプラットフォームは、製造システムのソフトウェアおよびハードウェアの両方のレベルを成功裏にモデル化し、包括的なテストを可能にした。
• 本プラットフォームは、実際の工場への導入なしに、エージェントベースのサービスおよびビジネスプロセスの独立した開発と検証を可能にした。
• ハイブリッドエージェントアーキテクチャの使用により、システムの柔軟性が向上し、製造タスクの動的再構成が可能になった。
• 本プラットフォームは、EMU CIMラボの実際のフレキシブルマニュファクチャリングシステムを用いて検証され、実用的応用の有効性が示された。
• シミュレーション環境は、構成および監視が使いやすく、研究者やエンジニアによる採用を促進した。
• 本プラットフォームは、実際の製造環境にマルチエージェントシステムを導入する際のリスクとコストを低減した。