[论文解读] 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 1

一句话总结

本文提出了一种用户友好的多智能体制造控制系统仿真平台，可对车间层面的软件和硬件层级进行建模。通过在EMU CIM实验室的柔性制造系统中仿真智能体交互与工厂流程，该平台能够在无实际部署风险的情况下，实现分布式控制解决方案的成本效益测试与开发。

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.

研究动机与目标

• 为解决直接在真实工厂中部署多智能体系统（MAS）所面临的高成本和时间限制问题。
• 开发一种可独立建模制造系统软硬件组件的仿真环境。
• 在实际部署前，支持基于智能体的控制与调度服务的设计、测试与验证。
• 通过虚拟实验提升制造控制的灵活性、敏捷性与可重构性。

提出的方法

• 该平台设计为一种混合智能体系统，集成具有预定义行为的自主智能体，用于控制与调度。
• 通过仿真智能体的软件逻辑与制造硬件的物理约束，实现对车间层面的建模。
• 智能体在分布式环境中交互，以协调任务，如作业调度与资源分配，模拟真实工厂运行。
• 平台支持在受控的仿真环境中独立开发与测试服务及业务流程。
• 通过EMU CIM实验室的柔性制造系统案例研究，验证了平台的功能性。
• 仿真环境设计为对研究人员和工程师友好，支持平台配置与智能体行为监控。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何设计一种仿真平台，以同时建模多智能体制造系统的软件与硬件方面？
• RQ2 在成本效益与可扩展性方面，模拟智能体交互与工厂流程所需的关键组件是什么？
• RQ3 混合智能体架构在多智能体制造控制中如何支持灵活性与可重构性？
• RQ4 该仿真平台在多大程度上能够复现柔性制造系统的真实行为？

主要发现

• 该仿真平台成功建模了制造系统的软件与硬件层级，支持全面测试。
• 平台允许在不依赖真实工厂部署的情况下，独立开发与验证基于智能体的服务与业务流程。
• 采用混合智能体架构显著提升了系统灵活性，并支持制造任务的动态重构。
• 平台通过EMU CIM实验室的真实柔性制造系统得到验证，证明了其实际适用性。
• 仿真环境支持用户友好的配置与监控，有利于研究人员与工程师的采用。
• 该平台降低了在真实制造环境中部署多智能体系统所带来的风险与成本。