基于G-Net的多Agent系统建模及其在敏捷生产调度中的应用

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1、基于G-Net的多Agent系统建模及其在敏捷生产调度中的应用摘要:阐述一种基于G-net和会话Schema相结合的MAS建模方法，并且将其应用于敏捷生产调度系统。首先，参照标准G-net的定义，建立了符合BDI逻辑框架的Agent模型GBA，给出了GBA组件的基本结构及定义；其次，论述了基于GBA的MAS模型结构、协调机制和会话策略；最后以一个典型的敏捷生产调度建模为例，通过功能分解的方法，将Agent赋予不同角色进行交互。本方法能够满足智能制造中复杂过程建模灵活性的需求,并使系统具有良好的扩展性和可重用性。关键词

2、:Agent；G-net；Schema；MAS；敏捷调度Agent-OrientedG-NetModelandIt’sApplicationinAgileProductionSchedulingAbstract:Inthispaper,aG-netandconversationschemacombinedapproachtodesigningintelligentagentsformulti-agentsystems(MAS)andtheapplicationinagileproductionschedulingmo

3、delingisproposed.Firstly,wecustomizethebasicG-netmodeltodefineaso-called“G-netBDIAgent”,byprovidingtheagentarchitectureandthedetaileddesign.Secondly,thebasicsystemstructure,collaborationmechanismandtheconversationpolicyispresented.Finally,afunction-baseddecompo

4、sitionmethodfordifferentagentrolesdefiningwassuggestedtoillustrateourmodelingtechniqueforAgileProductionSchedulingsystems.Thisapproachmeetsexpansible,reusablerequirementofintelligentmanufacturingsystem,andwithgoodflexibility.Keywords:Agent；G-net；Schema；MAS；Agil

5、eScheduling1引言由于实时多Agent系统（Multi-AgentSystem,MAS）固有的复杂性，如何构造Agent，使Agent模型具有充分的可靠性、可维护性和可扩展性，是将MAS推向实用化的关键之一。G-net是一种基于面向对象方法的有色Petri网建模理论[1]，适用于复杂软件系统的逻辑分析和功能设计。近年来,有研究者将G-net建模方法应用于构造BDIAgent模型[2][3][4]，但是这些模型并没有给出比较详细的BDI运行机制，并且Agent之间的通信是通过外部接口的直接信息交换来进行，或者

6、是通过一种“访问－登记－等待反馈”规则机制的中间件（Middleware）来做媒介。当系统应用于并发事件较多、实时性要求较高的生产调度系统时，系统的状态变量有可能会大幅增加，Agent之间的协作过程与MAS的稳定性有可能变得难以控制。本文综合考虑了生产调度系统的应用特点和G-net建模方法的优点，并借鉴基于Schema的会话策略[5]，提出一种基于G-net和Schema会话模型相结合的MAS建模方法，将其应用于敏捷生产调度系统的设计。这种方法的主要特点是 :l符合BDI逻辑框架的Agent设计，可以把复杂的任务执行

7、和协作过程进行分解，9转变为一系列的单一对象、单目标的处理过程，降低了系统构造和维护的复杂性；l可以有效控制整个系统的行为,使系统在追求全局性能的同时，实现Agent个体局部性能的最大化，进而获得满意的运行效果；l可在需要的时候将知识库、规则库、分析模块和运算策略集成到相应的规则中，以得到所需的满意性能；lAgent组件及其规则具有“即插即用”的特性，提高系统建模的方便性、适应性和重构性。2　面向Agent的G-net模型2.1标准G-net模型G-net是一种面向对象的有色Petri网模型[6][7]，一种G-ne

8、t表示一个对象类，多个G-net可以组成一个完整的G-nets系统。G-net用G=(GSP,IS)表示。G-nets系统通过各个对象的GSP进行交互，通过IS实现对象内部方法的调用。图1描述了一个G-net实体的结构框架和运行机制。对GSP和IS作如下定义：（1）GSP是三元组(Oid，MS，AS)，代表对象的内部属性和外部信息接口。其中Oi