Рекомендуется использовать учебное пособие при изучении курсов «Системы искусственного интеллекта», «Мультиагентные системы» и «Мультиагентный подход в управлении распределенными системами». <...> Включает разделы, которые подробно описывают современное состояние и методы производственного планирования, мультиагентный подход к решению задач планирования и распределения производственных ресурсов, архитектуру и реализацию автоматизированной системы планирования производства. <...> 100 5.5 Сценарий планирования со сдвигом длинной цепочки операций . <...> 109 5.8 Сценарий планирования с выбрасыванием менее важных задач. <...> 147 6.6 Сценарий планирования задач с вытеснением запланированной задачи на другой ресурс . <...> 158 7.4 Сценарий демонстрации микроэкономических характеристик взаимосвязанных ресурсов . <...> 161 7.5 Сценарий планирования задачи «Изготовить зеркало заднего вида» . <...> 170 7.7 Сценарий демонстрации логики принятия решения при 7 выполнении задачи «Изготовить два изделия Болт-728» . <...> 172 7.8 Сценарий демонстрации распределения ресурсов с изменением стратегии планирования при выполнении задачи «Изготовить два зеркала заднего вида» . <...> Данные системы характеризуются наличием фазы исполнения запланированных заказов; без обратной связи – результатом работы таких систем является план, который уходит на выполнение и больше не модифицируется. <...> Данная ситуация возможна, если логика принятия решений зависит как минимум от одной случайной величины; детерминированные – процесс принятия решений жестко определен; квазидетерминированные – системы, в которых невозможно заранее точно предсказать развитие процесса принятия решений, однако логическая цепочка построения плана остается постоянной; по результату работы системы: стохастические – результат работы системы планирования может изменяться от запуска к запуску в связи с тем, что логика принятия решения может зависеть от некоторых случайных величин; детерминированные <...>
Автоматизация_адаптивного_управления_производством_на_промышленном_предприятии.pdf
УДК 004.9 (075)
ББК 32.97
Автоматизация адаптивного управления производством на
промышленном предприятии / М.В.Андреев, А.В.Иващенко,
Е.В.Симонова, П.О.Скобелев, А.В. Царев. Поволжский
государственный университет телекоммуникаций и
информатики. Самара, 2009 – 184 с.
ISBN
Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся
по специальности 230105 – «Программное обеспечение вычислительной
техники и автоматизированных систем». Рекомендуется
использовать учебное пособие при изучении курсов «Системы
искусственного интеллекта», «Мультиагентные системы» и
«Мультиагентный подход в управлении распределенными системами».
Включает разделы, которые подробно описывают современное
состояние и методы производственного планирования,
мультиагентный подход к решению задач планирования и распределения
производственных ресурсов, архитектуру и реализацию
автоматизированной системы планирования производства.
Теоретический материал иллюстрируется большим количеством
примеров динамического планирования. Учебное пособие содержит
контрольные вопросы и упражнения по всем разделам.
Учебное пособие разработано на кафедре инженерии знаний
совместно с Научно-производственной компанией «Генезис знаний».
В настоящее время данные разработки выполняются в ООО
НПК «Разумные решения». Рассматриваемая мультиагентная
система и лабораторный практикум не могут копироваться или
воспроизводиться в любых формах без специального разрешения.
Табл. 57. Ил. 150. Библиогр.: 75 назв.
Печатается по решению редакционно-издательского совета Поволжского
государственного университета телекоммуникаций и
информатики
Рецензенты: д.т.н., проф. Прохоров С.А.
д.т.н., проф. Смирнов С.В.
ISBN
© Поволжский государственный университет
телекоммуникаций и информатики, 2009
3
Стр.3
СОДЕРЖАНИЕ
Введение ................................................................................................................. 9
1 Методы и алгоритмы построения производственного плана ........................ 12
1.1 Обзор автоматизированных систем распределения
производственных ресурсов современных промышленных
предприятий ........................................................................................................ 12
1.1.1 Общая классификация систем автоматизированного
управления ....................................................................................................... 12
1.1.2 Современные системы распределения производственных
ресурсов ............................................................................................................ 14
1.1.3 Современное состояние MES-систем ................................................... 16
1.1.4 Системы распределения производственных ресурсов как
сложные системы............................................................................................. 23
1.1.5 Классификация систем распределения производственных
ресурсов ............................................................................................................ 26
1.2 Обзор алгоритмов распределения производственных ресурсов ............. 31
1.2.1 Списочные алгоритмы ........................................................................... 31
1.2.2 Алгоритм имитации отжига .................................................................. 32
1.2.3 Генетические алгоритмы ....................................................................... 33
1.2.4 Алгоритм поиска критического пути (CPM) и метод оценки и
анализа программ (PERT) ............................................................................... 34
1.2.5 Линейное программирование и симплекс метод ................................ 36
1.2.6 Нейронные сети ...................................................................................... 37
1.2.7 Мультиагентный подход ....................................................................... 38
1.2.8 Анализ алгоритмов распределения производственных
ресурсов ............................................................................................................ 40
2 Мультиагентная модель плана производства .................................................. 45
2.1 Задачи планирования производства ........................................................... 45
2.2 Мультиагентная модель плана .................................................................... 46
2.3 Мультиагентный алгоритм планирования ................................................. 52
3 Автоматизированная система адаптивного планирования
производства .......................................................................................................... 59
3.1 Обзор архитектуры мультиагентных систем ............................................. 59
3.2 Архитектура автоматизированной системы адаптивного
планирования производства .............................................................................. 61
3.3 Интерфейс автоматизированной системы адаптивного
планирования производства .............................................................................. 65
3.3.1 Основной инструментарий .................................................................... 65
3.3.2 Онтология ................................................................................................ 76
3.4 Пример типового использования автоматизированной системы
планирования производства .............................................................................. 80
4
Стр.4
4 Цели, задачи и содержание лабораторного практикума ................................ 89
5 Лабораторная работа №1. Построение плана согласованных
мероприятий и использования оборудования на производственном
предприятии ........................................................................................................... 91
5.1 Цели и задачи лабораторной работы .......................................................... 91
5.2 Онтология планирования мероприятий ..................................................... 91
5.3 Сценарий распределения ресурсов со свободным расписанием ............. 94
5.3.1 Описание сценария ................................................................................. 94
5.3.2 Начальное состояние сцены .................................................................. 94
5.3.3 Этапы проведения эксперимента .......................................................... 95
5.4 Сценарий распределения ресурсов с интервалом недоступности
ресурса ................................................................................................................. 97
5.4.1 Описание сценария ................................................................................. 97
5.4.2 Начальное состояние сцены .................................................................. 97
5.4.3 Этапы проведения эксперимента .......................................................... 98
5.4.4 Индивидуальные задания ...................................................................... 100
5.5 Сценарий планирования со сдвигом длинной цепочки операций .......... 100
5.5.1 Описание сценария ................................................................................. 100
5.5.2 Начальное состояние сцены .................................................................. 100
5.5.3 Этапы проведения эксперимента .......................................................... 102
5.5.4 Индивидуальные задания ...................................................................... 104
5.6 Сценарий планирования задач с предшественниками ............................. 104
5.6.1 Описание сценария ................................................................................. 104
5.6.2 Начальное состояние сцены .................................................................. 104
5.6.3 Этапы проведения эксперимента .......................................................... 105
5.7 Сценарий планирования задач с подзадачами .......................................... 107
5.7.1 Описание сценария ................................................................................. 107
5.7.2 Начальное состояние сцены .................................................................. 108
5.7.3 Этапы проведения эксперимента .......................................................... 109
5.8 Сценарий планирования с выбрасыванием менее важных задач............ 110
5.8.1 Описание сценария ................................................................................. 110
5.8.2 Начальное состояние сцены .................................................................. 110
5.8.3 Этапы проведения эксперимента .......................................................... 111
5.8.4 Индивидуальные задания ...................................................................... 112
5.9 Сценарий с проактивностью агента операции .......................................... 112
5.9.1 Описание сценария ................................................................................. 112
5.9.2 Начальное состояние сцены .................................................................. 113
5.9.3 Этапы проведения эксперимента .......................................................... 113
5.10 Сценарий, демонстрирующий понятие реального и модельного
времени в онтологии .......................................................................................... 116
5.10.1 Описание сценария ............................................................................... 116
5.10.2 Начальное состояние сцены ................................................................ 116
5.10.3 Этапы проведения эксперимента ........................................................ 117
5.10.4 Индивидуальные задания .................................................................... 118
5
Стр.5
5.11 Сценарий, демонстрирующий использование времени
заморозки ............................................................................................................. 118
5.11.1 Описание сценария ............................................................................... 118
5.11.2 Начальное состояние сцены ................................................................ 119
5.11.3 Этапы проведения эксперимента ........................................................ 119
5.12 Сценарий, демонстрирующий режим подтверждения задачи............... 120
5.12.1 Описание сценария ............................................................................... 120
5.12.2 Начальное состояние сцены ................................................................ 120
5.12.3 Этапы проведения эксперимента ........................................................ 122
5.13 Сценарий с изменением предпочитаемого времени /
минимального / максимального времени начала задачи ................................ 123
5.13.1 Описание сценария ............................................................................... 123
5.13.2 Начальное состояние сцены ................................................................ 123
5.13.3 Этапы проведения эксперимента ........................................................ 124
5.14 Сценарий планирования задач с перемещением операций на
удобное время ..................................................................................................... 127
5.14.1 Описание сценария ............................................................................... 127
5.14.2 Начальное состояние сцены ................................................................ 127
5.14.3 Этапы проведения эксперимента ........................................................ 127
5.14.4 Индивидуальные задания .................................................................... 128
5.15 Сценарий с предложением пользователю вариантов разрешения
конфликтных ситуаций ...................................................................................... 129
5.15.1 Описание сценария ............................................................................... 129
5.15.2 Начальное состояние сцены ................................................................ 129
5.15.3 Этапы проведения эксперимента ........................................................ 130
5.15.4 Индивидуальные задания .................................................................... 131
5.16 Контрольные вопросы ............................................................................... 132
6 Лабораторная работа №2. Планирование технологического процесса
производства на основе знаний, представленных в Онтологии ....................... 133
6.1 Цели и задачи лабораторной работы .......................................................... 133
6.2 Онтология производства .............................................................................. 133
6.3 Сценарий поиска ресурсов для задачи ....................................................... 138
6.3.1 Описание сценария ................................................................................. 138
6.3.2 Начальное состояние сцены .................................................................. 138
6.3.3 Этапы проведения эксперимента .......................................................... 138
6.3.4 Индивидуальные задания ...................................................................... 140
6.4 Сценарий планирования с учетом требований к ресурсам,
заданных в онтологии ........................................................................................ 140
6.4.1 Описание сценария ................................................................................. 140
6.4.2 Начальное состояние сцены .................................................................. 140
6.4.3 Этапы проведения эксперимента .......................................................... 141
6.4.4 Индивидуальные задания ...................................................................... 142
6.5 Сценарий планирования сложной задачи на основе ее описания в
онтологии ............................................................................................................ 143
6
Стр.6
6.5.1 Описание сценария ................................................................................. 143
6.5.2 Начальное состояние сцены .................................................................. 143
6.5.3 Этапы проведения эксперимента .......................................................... 144
6.5.4 Индивидуальные задания ...................................................................... 147
6.6 Сценарий планирования задач с вытеснением запланированной
задачи на другой ресурс ..................................................................................... 148
6.6.1 Описание сценария ................................................................................. 148
6.6.2 Начальное состояние сцены .................................................................. 148
6.6.3 Этапы проведения эксперимента .......................................................... 148
6.6.4 Индивидуальные задания ...................................................................... 150
6.7 Сценарий планирования задач с проактивностью ресурса ...................... 150
6.7.1 Описание сценария ................................................................................. 150
6.7.2 Начальное состояние сцены .................................................................. 150
6.7.3 Этапы проведения эксперимента .......................................................... 151
6.7.4 Индивидуальные задания ...................................................................... 152
6.8 Контрольные вопросы.................................................................................. 152
7 Лабораторная работа №3. Изучение виртуального рынка в задачах
адаптивного планирования технологического процесса производства .......... 153
7.1 Цели и задачи лабораторной работы .......................................................... 153
7.2 Модели микроэкономики ............................................................................ 153
7.2.1 Расчет физической стоимости выполнения операций ........................ 153
7.2.2 Модели логики принятия решений ...................................................... 155
7.3 Сценарий демонстрации микроэкономических характеристик
ресурсов ............................................................................................................... 157
7.3.1 Описание сценария ................................................................................. 157
7.3.2 Начальное состояние сцены .................................................................. 157
7.3.3 Этапы проведения эксперимента .......................................................... 158
7.4 Сценарий демонстрации микроэкономических характеристик
взаимосвязанных ресурсов ................................................................................ 160
7.4.1 Описание сценария ................................................................................. 160
7.4.2 Начальное состояние сцены .................................................................. 160
7.4.3 Этапы проведения эксперимента .......................................................... 161
7.5 Сценарий планирования задачи «Изготовить зеркало заднего
вида» .................................................................................................................... 163
7.5.1 Описание сценария ................................................................................. 163
7.5.2 Начальное состояние сцены .................................................................. 163
7.5.3 Этапы проведения эксперимента .......................................................... 164
7.5.4 Индивидуальные задания ...................................................................... 166
7.6 Сценарий планирования задачи «Изготовить изделие Болт-728» .......... 166
7.6.1 Описание сценария ................................................................................. 166
7.6.2 Начальное состояние сцены .................................................................. 166
7.6.3 Этапы проведения эксперимента .......................................................... 168
7.6.4 Индивидуальные задания ...................................................................... 170
7.7 Сценарий демонстрации логики принятия решения при
7
Стр.7
выполнении задачи «Изготовить два изделия Болт-728» .............................. 171
7.7.1 Описание сценария ................................................................................. 171
7.7.2 Начальное состояние сцены .................................................................. 171
7.7.3 Этапы проведения эксперимента .......................................................... 172
7.8 Сценарий демонстрации распределения ресурсов с изменением
стратегии планирования при выполнении задачи «Изготовить два
зеркала заднего вида» ........................................................................................ 178
7.8.1 Описание сценария ................................................................................. 178
7.8.2 Начальное состояние сцены .................................................................. 179
7.8.3 Этапы проведения эксперимента .......................................................... 179
7.9 Сценарий планирования с изменением описания
технологического процесса в онтологии ......................................................... 183
7.9.1 Описание сценария ................................................................................. 183
7.9.2 Минимальные требования для работы сценария ................................ 183
7.9.3 Начальное состояние сцены .................................................................. 183
7.9.4 Этапы проведения эксперимента .......................................................... 184
7.10 Контрольные вопросы ............................................................................... 195
Заключение ............................................................................................................ 196
Библиографический список ................................................................................. 198
8
Стр.8