基于MAS的海工装备项目协同调度建模及其层次化协调机制研究

To solve the problems of projects tardiness and multitasking resource conflict in ocean coordination project production, a new model of ocean project scheduling is proposed. The model of ocean project scheduling is neither same to conventional single project nor same to simple sum of several tasks, due to the task cross, parallel, distribution, and collaborative production characteristics which brings some new unknown properties. From the perspective of collaborative task decomposition, scheduling model, coordination mechanism, and ocean project scheduling optimization method, the structure model of distributed ocean project collaborative task decomposition OWBS is built. The internal MRPII/OPT of single ocean project is expand to multi-project collaborative production environment to build the ocean project scheduling operation framework based on multistage multi-level scheduling, and the model of ocean project scheduling is built based on MAS by introducing MAS technology to the simulation, optimization, implementation and control of ocean project coordination dispatching decision-making process. And then, the hierarchical coordination mechanism and the comprehensive optimization method of the multi-objective project scheduling will be discussed, the results of which will be used to provide the unification of individual benefits and overall benefits in ocean project scheduling optimization method. Project achievement will also rich ocean project scheduling theory, expand the scope of application scheduling model, so it has important theoretical significance and engineering application value.

针对海工装备项目协同生产存在的项目拖期、资源冲突等问题，提出一种海工装备项目协同调度新模型。由于海工装备项目分布、协同等生产特征的存在，使得海工装备项目协同调度模型既不同于常规单项目，也有别于多个项目的简单叠加，带来新的未知特性。本项目从海工装备项目协同任务分解、调度模型、协调机制、调度优化方法等角度出发，建立分布式海工装备项目协同任务分解结构模型OWBS；将单项目内部的MRPII/OPT扩展至海工装备项目协同生产环境，构建基于多级多层次协调的海工装备项目调度运行框架，并引入MAS技术来模拟、优化、实现、控制海工项目协同调度决策过程，建立基于MAS的海工项目协同调度模型；进而研究层次化的调度协调机制和面向多目标的项目调度综合优化方法，结果将用于提供个体利益与整体利益相统一的海工装备项目协同调度优化方案。项目成果也将丰富海工项目调度理论，拓展调度模型应用范围，具有重要的理论意义与工程应用价值

海工装备项目调度是海洋工程项目管理中最为关键的一环，调度的成功与否直接影响到海洋工程项目运作效率，而国内分布式海工装备项目缺乏适用的调度模型。鉴于此，本项目以海工装备项目协同调度问题为研究对象，运用多智能体技术建立了一种适用于海工装备项目调度过程的协同调度模型，并对相应的协调机制以及调度优化方法进行了研究。研究计划目标全部完成，包括：.针对分布式海工装备项目协同任务分解问题，研究总结了海洋工程装备项目协同生产特征，建立了跨企业/部门/专业项目协同性、并行分布性生产的任务分解模型，提出了分布式海工装备项目协同任务分解结构OWBS，并根据海洋平台结构特点，建立了基于矩阵方法的任务分解数值计算方法；.针对海工装备项目协同生产的层次化调度决策需求，分析了海工装备项目协同调度运行机理，提出了基于VE（虚拟企业）的海工装备项目虚拟企业联盟网络结构，建立了海工装备项目调度模型；运用MAS技术建立了基于MAS的海工装备项目协同调度框架；研究建立了Agent间基于KQML语言的通信机制，基于CNP的协作机制，基于模糊决策的冲突消解机制；.针对MAS框架下不同层次的协作规划问题，分析研究了多项目协作规划、基于生产能力的外协协作规划、冗余资源可调配性等不同层次/类型的分布式海工装备项目协作规划问题模型、协调关系、协调对象，以及这些协作规划的协调模型与协调策略，建立了基于MAS的生产调度机制和外协调度机制等协调机制，实现海工装备项目全局与局部调度的有机结合；.针对不同层次上多个调度决策目标，设计了基于自适应混合遗传算法的生产调度算法、基于混合NSGA-II算法的多模式资源约束项目多目标调度算法等多种海工装备项目调度优化方法，与协调机制有机集成，形成海工装备项目调度优化问题的完整求解方案；.开发了MAS系统，将上述协调机制及协同调度优化方法集成封装于系统以及Agent内部，有效分析了协调机制、调度优化方法的性能，并通过实际项目验证了系统的有效性与适用性。.受本项目支持，相关研究成果已发表在《Advances in Mechanical Engineering》、《计算机集成制造系统》等国内外知名学术刊物，并参加了“ICMT2014”和“海洋工程基础研究青年科学家论坛”等重要学术会议，发表论文9篇，其中SCI论文2篇，EI论文4篇，软件著作权12项，培养硕士/博士研究生16名。