不确定生产环境下基于进化的制造系统自适应调度研究

Under the uncertain production conditions, the traditional adaptive optimization model and algorithm of manufacturing system can’t meet to the special requirements of “rapidity” and “evolutionary” for manufacturing system’s variety and global optimization well. In this project, we will investigate the following issues: the identification, description and processing methods for uncertain information; adaptive scheduling model building based on multi-agent technology, an adaptive scheduling strategy based on the dynamic selection of scheduling rules for manufacturing system under uncertain environment, and the implementation of self-adaption on rapidity. We will propose a novel evolutionary adaptive idea for manufacturing system, and an evolutionary adaptive optimization scheduling method for manufacturing system. Against the background of assembly job shop, we will also propose an evolutionary adaptive optimization scheduling method oriented to assembly job shop. Owning the evolutionary characteristic of self-adaption proposed in project, not only the controlling or scheduling strategies are adjusted to environment variations, but also the system itself can be evolved to promote production performance. It is of great significance to promote transformation and upgrading of manufacturing in China.

不确定生产环境下，传统的制造系统自适应优化模型和算法不能很好地满足制造系统多变性和全局性优化等问题的“快速性”和“可进化”等特殊要求。本项目研究不确定信息的识别、描述和处理方法；基于多Agent技术，建立制造系统自适应调度模型；研究不确定生产环境下制造系统动态选取调度规则的自适应调度控制策略，实现自适应的快速性。提出可进化的制造系统自适应思想，研究一类基于进化的制造系统自适应优化调度方法；以装配作业车间为背景，研究不确定生产环境下面向装配作业车间调度的自适应进化算法。具有进化特征的自适应不仅通过控制策略或调度规则的调整来适应环境的变化，也针对制造系统本身，通过系统自身的调整使得生产性能得以提升。项目研究对推进我国制造业的转型升级具有重要意义。

针对不确定生产环境下传统的制造系统自适应优化模型和算法不能很好地满足对制造系统自身“快速性”和“可进化”等特殊要求。本项目通过一系列研究，提出了以生产运作管理问题为中心的制造系统知识表示方法，以及以制造系统对象模型为中心的制造系统知识组织方法，并在此基础上设计了实现这一知识表示与组织方法的多Agent可互操作知识化动态调度系统模型；设计了生产管理问题求解机制，提出一种基于聚类状态隶属度加权Q学习的自适应调度机制，以此指导设备Agent在动态环境下的调度策略选择，达到了制造系统“快速性”的目标；提出了基于进化的制造系统自适应思想，建立基于周期型、事件驱动型和混合驱动型的三种系统进化触发机制，实现制造系统“可进化”的目标。对一种不确定生产制造环境下的航空发动机装配车间的自适应问题进行了研究, 将滚动时域方法和混合型自进化机制相结合，并将其应用于航空发动机装配线。具有进化特征的自适应不仅通过控制策略或调度规则的调整来适应环境的变化，也针对制造系统本身，通过系统自身的调整使得生产性能得以提升。