Мультиагентная система (МАС) для управления производством

1. Задачи решаемые МАС

В зависимости от сложности производимой продукции на предприятиях применяют различные методики управления. Каждая методика требует собственного подхода к организации управления и скорости реакции на изменения.

Для поддержки приянтия решений используют информационные системы, которые позволяют:

1. Управлять потоками товарно-материальных ценностей (необходимые запасы материалов, НЗП, готовой продукции, расчет потребностей предприятия в ресурсах);
2. Управлять использованием оборудования и персонала (составление производственных заданий и графиков с учетом технологических требований и наличия производственных ресурсов, быстрое реагирование на возникающие проблемы);
3. Координировать действия с поставщиками и заказчиками;
4. Формирование информации для финансового управления;

При рассмотрении существующих систем можно выделить:

• MRP – позволяют управлять потоками ТМЦ;
• MRPII – полностью включает в себя MRP с более детальным планированием, составлением производственных заданий и графиков с учетом технологических требований и наличия производственных ресурсов(планирование с учетом ограничений по мощностям) и формирования информации для финансового управления;
• ERP – охват всех областей управления предприятием (может включать поддержку JIT и Канбан).

Типичный состав ERP системы:

Пример внедрения в машиностроении
Пример внедрения в мебельной компании

Для более детального оперативного управления производством и контроля на уровне производственных операций применяют MES (Manufacturing Execution System) системы.

Пример MES системы.

Основная задача при составлении графика загрузки является его адаптивность, т.е. постоянное приспособление к постоянно изменяющимся условиям: изменение сроков, параметров работы оборудования (поломка, ТО и пр.), состояния рабочих ресурсов (доступность, квалификация сотрудников), параметров работы смежных служб (выключили электричество), клиентов (отказ от заказа), проблемы со снабжением.

Поэтому постоянное перепланирование, это данность всех производственных процессов, а быстрое реагирование на возникающие проблемы позволит стабилизировать производственные процессы и четко понимать ситуацию.

Отсюда следует другая задача, режим работы близкий к режиму реального времени (real time). Все субъекты формирующие события (персонал, оборудование и пр.) и программное обеспечение должны обеспечивать быстрый детальный расчет расписания и формирование новых заданий.

2. Архитектурная модель системы

Для решения задачи взаимодействия с системой в режиме реального времени, можно задействовать такие средства, как:

интуитивно понятный интерфейс для пользователей;

использование терминалов рабочих и штрихкодирование;

постоянный сбор информации с датчиков/сенсоров оборудования, автоматических линий

Взаимодействие с другими программами и оборудованием по всем известным протоколам (применение хабов для IoT)

Основная задача, т.е задача составления расписания для производственного цеха/завода можно решить применяя мультиагентный подход.

Задачам составления расписаний посвещено множество работ и она является NP (non-deterministic polynomial) – сложной.

Выбор математической модели, которую можно взять за основу, будет приемлемым и интересным для практического применения, если алгоритм, построенный на ее основе выполняется за приемлемое время[2].

Если говорить о комбинаторных алгоритмах, то при расчете/пересчете графиков, зачастую, время выполнения является неприемлемым из-за большого размера задачи, а эвристические алгоритмы не являются гарантированно точным или оптимальными.

Принципа работы мультиагентных систем решает вышеуказанные проблемы, а применяемые методы являются частью технологий искусственного интеллекта (Artificial Intelligence).

Модель реального мира строится на основе виртуального мира агентов.

Выделяются следующие агенты:

• Агент потребитель (заказ на производство, заказ покупателя, производственный этап) который меет свои потребности (нормативные сроки, продукцию, технологию изготовления).
• Агент ресурс имеент возможность обеспечить потребность (рабочие, оборудование), который обладает квалификацией, производительностью, временем переналадки и подготовки, графиком доступности.

Взаимодействие агентов осуществляется в сцене цеха, где присутствует агент цеха который имеет свои цели и параметры (к примеру график работы).

Возможно, также определить агентов участка, руководства и пр. Данным агентам могут назначаться цели, к примеру:

• Минимум переналадок;
• Минимум времени простоя;
• Минимальная длительность выполнения заказа;
• Минимум транспортных операций;
• Минимум НЗП;
• Равномерность загрузки оборудования;

Т.о. каждый агент имеет свое собственное расписание (локальный план), находящееся в компромиссе с расписаниями других агентов и может преследовать свои заданные интересы в переговорах с другими агентами.

По мере появления внешних событий процесс планирования перезапускается именно для связанных с событием агентов и далее агенты рассылают оповещение другим агентам, начиная процесс переговоров для поиска компромисса.

Применяемый стек технологии

	Платформа и язык Java
	Мультиагентная платформа JADE
	Платформа Spring Boot
	СУБД MySQL
	Платформа и корпоративные решения 1С

3. Разработка

Проект на Github

Примеры

Использованные источники:

 

1.       М.В. Андреев, А.В. Иващенко, Е.В. Симонова, П.О. Скобелев, А.В. Царев. Автоматизация адаптивного управления производством на промышленном предприятии. Учебное пособие. Самара, 2009.

2.       Загидуллин Р.Р. Управление машиностроительным производством с помощью систем MES, APS, ERP. Старый Оскол, 2015.