朱云飞，楼佩煌，钱晓明，何〓珍
                                       (南京航空航天大学机电学院，江苏 南京〓210016)
摘要：针对作业车间调度问题中传统集中式调度方案的不足，提出一种在分布式环境下基于改进合同网协议的多智能体车间调度方法。在分布式制造系统环境下，将生产车间的设备进行Agent化，针对传统合同网协议通信负载大、效率较低，同时对分配方案没有评价机制，采用增强学习方式对任务分配过程进行强化学习，同时以制造车间的负载均衡为目标对合同网协议进行了相应改进。最后用仿真实验验证了方案的有效性。
关键词：车间调度；分布式；合同网协议；增强学习
中图分类号：TH24；TP278〓文献标识码：A〓文章编号：2095-509X(2018)03-0097-06


    车间调度是制造系统中一个重要的环节，合理科学的调度方案可以有效地提高产品的生产效率。传统的调度方案多采用集中式控制手段，由系统中的主控制器对加工任务进行分配。从理论上说，依靠合理的算法与规则，集中式控制方式可以得到最佳的控制效果，使系统中各个设备的性能和效率发挥到最优。但是集中式控制方式要获得最佳的控制效果有两个必不可少的前提：一是控制系统对全局知识的及时获取；二是主控设备拥有较高的计算能力。在实际生产中，随着生产规模的扩大，系统中的信息量呈爆炸式增长，主控设备通常难以实时获取系统中各个部分的信息，从而不能及时作出决策。同时海量的信息也会给主控设备带来庞大的计算负担。
    随着物联网技术的发展，制造业也开始逐步融入物联网技术。在物联制造环境下，制造系统中各设备间一般是采用分布式控制方案，即由相关设备集合相互协商来完成相应加工任务。而在分布式协商算法中，合同网协议（contract net protocol，CNP）是使用较多的一种方案。
    基于CNP的MAS系统在生产调度中有着大量应用，例如徐青等利用合同网的协商策略解决锻造车间工艺规划和车间调度问题；ALEKSIS等利用合同网协议解决多机器人任务分配问题；宋娟提出了一种基于合同网的多Agent车间调度系统；HSIEH等研究了分布式柔性系统中任务分配问题。
    但是在实际的应用研究中，传统合同网协议算法存在很多缺点，例如：其一般采用广播方式对任务进行招标，大量能力不足的Agent一样会收到招标信息，这样造成了大量的通信消耗；传统合同网中接受任务的Agent完成任务后没有反馈，任务发布者无法知道此次任务分配到底是好是坏，即使任务失败下次任务分配时依然会对其招标，系统存在潜在隐患；传统合同网分配方式约束比较单一，不能综合考虑车间生产的各种约束；传统合同网协议一般在当前任务完成后才能进行下一次任务的招标，这样在任务分配时，设备将处于空闲等待状态，从而降低生产效率。
    针对传统合同网协议的不足，研究人员纷纷提出了各种改进方案，例如张海俊等提出了引入信任度的动态合同网协议；万武南等提出了一种基于任务熟人集的合同网模型；ZHAO等利用改进的合同网协议解决制造车间的动态重调度问题；WANG等利用距离矩阵改进合同网来优化作业分配过程；杨件等引入投标阈值和可用度来限制不必要的招标活动；HUANG等利用容量因子和协作层次来改进合同网协议并用其优化水库防洪的调度问题；李明等利用改进的合同网来解决AGV任务分配问题。上述改进方案虽然在一定程度上解决了传统合同网协议的缺陷，但是在用于作业车间调度问题上时依然存在不足。例如，
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基金项目：江苏省前瞻性联合研究项目（BY2015003-11）； 江苏省重点研发计划（BE2016004-3）
作者简介：朱云飞(1990—)，男，江苏常州人，南京航空航天大学硕士研究生，主要研究方向为柔性制造技术。

（文章来源《机械设计与制造工程》杂志如需详细资料请联系江苏机械门户网客服QQ:2980918915,电话025-83726289）

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