Онтологии как инструмент создания открытых мультиагентных систем управления ресурсами

Таблица 5 - Общие сведения применения инструментальных средств для решения прикладных задач

На основании проведённого анализа можно заключить, что разработанный подход позволяет:

¦ уменьшить сложность и трудоёмкость создания МАС для управления ресурсами;

¦ бороться с «редукционизмом» и наращивать число факторов для принятия решений;

¦ настраивать логику работу МАС без привлечения программистов;

¦ сократить расходы на создание и поддержку рассматриваемых систем;

¦ привлекать к разработке программистов с более низкой квалификацией;

¦ использовать один и тот же исходный код на разных задачах, сокращая число ошибок и риски, связанные с разработкой.

На практике появляется возможность систематизации, накопления и формализации специфических знаний предприятий, которые ранее не были отделены от программного кода и которые теперь могут получить дополнительную ценность, а в перспективе позволят рассматривать формирующуюся БЗ как ещё один актив предприятия.

Заключение

Разработана базовая онтология планирования ресурсов и показана возможности её расширения в ПрО, позволяющие использовать один и тот же набор агентов ПВ-сети для управления предприятиями в существенно разных ПрО. Представлено расширение мультиагент- ного метода планирования на основе онтологической модели предприятия, хранящейся в БЗ. Показано применение подхода для управления сборкой самолетов, роботизированной сборкой автомобилей и процессом бурения.

Предложенный подход позволяет строить формализованные онтологические модели ПВ- сетей предприятий и гибко настраивать МАС управления ресурсами без трудоёмкого перепрограммирования для учёта специфики их работы. Применение онтологий позволяет сократить расходы на создание и поддержку МАС для управления ресурсами. Уменьшение трудоёмкости и сроков разработки объясняется снижением затрат времени на выявление и информационное моделирование знаний ПрО, типизацию задач компонент планирования, разработку учётной системы и интеграцию модуля планирования с вновь разработанной инфраструктурой. Используемая в работе БЗ позволяет накапливать разнородные сведения о производственном процессе, отражая растущую сложность реального мира и развивая индивидуальный подход к каждой задаче. Созданные онтологические модели предприятий могут стать основой для создания «цифровых двойников» предприятий, применимых как в оперативном управлении, так и для моделирования процессов развития предприятий.

Список источников

онтологический модель планирование разработка ресурс

1. Zhong, R.Y. Intelligent Manufacturing in the Context of Industry 4.0: A Review / R. Y. Zhong, X. Xu, E. Klotz, S. Newman // Frontiers of Mechanical Engineering. - 2016. - P. 616-630.

2. Tao, F. Digital twin-driven product design, manufacturing and service with big data / F. Tao, J. Cheng, Q. Qi, M. Zhang, H. Zhang, F. Sui // International Journal of Advanced Manufacturing Technology. - 2017. - P. 3563-3576.

3. Leitao, P. Smart Agents in Industrial Cyber-Physical Systems / P. Leitao, S. Karnouskos, L. Ribeiro, J. Lee, T. Strasser, A. W. Colombo // Proceedings of the IEEE. - 2016. - № 104(5). - P. 1086-1101.

4. Городецкий, В.И. Современное состояние и перспективы индустриальных применений многоагентных систем / В. И. Городецкий, О. Л. Бухвалов, П. О. Скобелев, И. В. Майоров // Управление большими системами: сборник трудов. - 2017. - № 66. - С. 94-157.

5. Ржевский, Г. Как управлять сложными системами? Мультиагентные технологии для создания сложных систем управления предприятиями / Г. Ржевский, П.О. Скобелев. - Самара: Офорт, 2015. - 290 с.

6. Скобелев, П.О. Открытые мультиагентные системы для оперативной обработки информации в процессах принятия решений / П.О. Скобелев // Автометрия. - 2002. - Т. 38. - № 6. - С. 45-61.

7. Виттих, В.А. Мультиагентные модели взаимодействия для построения сетей потребностей и возможностей в открытых системах / В. А. Виттих, П. О. Скобелев // Автоматика и телемеханика. - 2003. - №1. - С. 162-169.

8. Виттих, В.А. Метод сопряженных взаимодействий для управления распределением ресурсов в реальном масштабе времени / В. А. Виттих, П. О. Скобелев // Автометрия. - 2009. - Т.45. - № 2. - С. 78-87.

9. Skobelev, P. Multi-Agent Systems for Real Time Adaptive Resource Management / P. Skobelev // Industrial Agents: Emerging Applications of Software Agents in Industry. - Elsevier. - 2015. - P. 207-230.

10. Shoham, Y. Multi-agent systems: Algorithmic, Game Theoretic and Logical Foundations / Y. Shoham, K. Leyton- Brown. - Cambridge University Press, 2009. - 513 p.

11. Easley, D. Networks, Crowds, and Markets: Reasoning about a Highly Connected World / D. Easley, J. Kleinberg. - Cambridge University Press, 2010. - 744 p.

12. Скобелев, П.О. Ситуационное управление и мультиагентные технологии: коллективный поиск согласованных решений в диалоге / П.О. Скобелев // Онтология проектирования. - 2013. - №2(8). - С.26-48.

13. Лазарев, А.А. Теория расписаний. Задачи и алгоритмы / А.А. Лазарев, Е.Р. Гафаров. - М.: МГУ, 2011. - 222 с.

14. Gruninger, M. The process specification language (PSL): theory and applications / M. Gruninger, C. Menzel // AI Magazine. - 2003. - Vol. 24(3). - P. 63-74.

15. Lemaignan, S. MASON: A proposal for an ontology of manufacturing domain / S. Lemaignan, A. Siadat, J.Y. Dantan, A. Semenenko // Proceedings - DIS 2006: IEEE Workshop on Distributed Intelligent Systems - Collective Intelligence and Its Applications. - 2006. - P. 195-200.

16. Borgo, S. Foundations for a Core Ontology of Manufacturing / S. Borgo, P. Leitao // Ontologies. Integrated Series in Information Systems. - 2007. - P. 751-775.

17. Cвndido, G.A mutliagent control system for shop floor assembly / G. Cвndido, J. Barata // HoloMAS: International Conference on Industrial Applications of Holonic and Multi-Agent Systems. - 2007. - P. 293-302.

18. Ризванов, Д.А. Интеллектуальная поддержка принятия решений при управлении ресурсами сложных систем на основе многоагентного подхода / Д.А. Ризванов, Н.И. Юсупова // Онтология проектирования. - 2015. - №3(17). - С. 297-312. - DOI:10.18287/2223-9537-2015-5-3-297-312.

19. Vrba, P. Semantic Extension of Agent-Based Control: The Packing Cell Case Study / P. Vrba, M. Radakovic, M. Obitko, V. Marik. - 2009. - P. 47-60.

20. Jдrvenpдд, E. The development of an ontology for describing the capabilities of manufacturing resources / E. Jд- rvenpдд, N. Siltala, O. Hylli, M. Lanz // Journal of Intelligent Manufacturing. - 2019. - Vol. 30. - P. 959-978.

21. Backhaus, J. Digital description of products, processes and resources for task-oriented programming of assembly systems / J. Backhaus, G. Reinhart // Journal of Intelligent Manufacturing. - 2015. - Vol. 28(8). - P. 1787-1800.

22. Usman, Z. A Manufacturing Core Concepts Ontology for Product Lifecycle Interoperability / Z. Usman, R. Young, N. Chungoora, C. Palmer, K. Case, J. Harding // Enterprise Interoperability. IWEI 2011. Lecture Notes in Business Information Processing. - 2011. - Vol 76. - P. 5-18.

23. Minhas, S. Ontology Based Environmental Knowledge Management - A System to Support Decisions in Manufacturing Planning / S. Minhas, U. Berger // 6th International Conference on Knowledge Engineering and Ontology Development. - 2014. -P. 397-404.

24. Sormaz, D. SIMPM - Upper-level ontology for manufacturing process plan network generation / D. Sormaz, A. Sarkar // Robotics and Computer Integrated Manufacturing. - 2019. - Vol. 55. - P. 183-198.

25. Giovannini, A. Knowledge-based system for supporting manufacturing sustainability / A. Giovannini, A. Aubry, H. Panetto, M. Dassisti, H. El Haouzi // Annual Reviews in Control. - 2012. - Vol. 36. - № 2. - P. 309-317.

26. Chungoora, N. A model-driven ontology approach for manufacturing system interoperability and knowledge sharing / N. Chungoora, R.I. Young, G. Gunendran, C. Palmer, Z. Usman, N.A. Anjum, A.F. Cutting-Decelle, J.A. Harding, K. Case // Computers in Industry. - 2013. - Vol. 64. - № 4. - P. 392-401.

27. Chandrasegaran, K. The evolution, challenges, and future of knowledge representation in product design systems / K. Chandrasegaran, K. Ramani, R.D. Sriram, I. Horvath, A. Bernard, R.F. Harik, W. Gao // Computer-Aided Design. - 2013. - Vol. 45(2). - P 204-228.

28. Матюшин, М.М. Методы и средства построения онтологий для визуализации связанных информационных объектов произвольной природы в сложных информационно-аналитических системах / М.М. Матюшин, Т.Г. Вакурина, В.В. Котеля, П.О. Скобелев, О.И. Лахин, С.С. Кожевников, Е.В. Симонова, А.И. Носкова // Информационно-управляющие системы. - 2014. - № 2. - С. 9-17.

29. Скобелев, П.О.Планирование сеансов связи между микроспутниками и сетью наземных станций с использованием мультиагентных технологий / П.О. Скобелев, А.Б. Иванов, Е.В. Симонова, В.С. Травин, А.А. Жи- ляев // Онтология проектирования. - 2014. - №2(12). - С. 92-100.

30. Скобелев, П.О. Оперативное управление ресурсами цехов предприятий на основе мультиагентного подхода / П.О. Скобелев, А.А. Жиляев, И.В. Майоров, В.Г. Елисеев, В.С. Травин, Е.В. Симонова // Труды XIX Меж- дунар. конф. «Проблемы управления и моделирования в сложных системах». - 2017. - С. 474-485.

References

1. Zhong RY, Xu X, Klotz E, Newman S. Intelligent Manufacturing in the Context of Industry 4.0: A Review. Frontiers of Mechanical Engineering; 2016: 616-630.

2. Tao F, Cheng J, Qi Q, Zhang M, Zhang H, Sui F. Digital twin-driven product design, manufacturing and service with big data. International Journal of Advanced Manufacturing Technology; 2017: 3563-3576.

3. Leitao P, Karnouskos S, Ribeiro L, Lee J, Strasser T, Colombo AW. Smart Agents in Industrial Cyber-Physical Systems. Proceedings of the IEEE; 2016; № 104(5): 1086-1101.

4. Gorodetsky VI, Bukhvalov OL, Skobelev PO, Mayorov IV. The current state and prospects of industrial applications of multi-agent systems [In Russian]. Control of large systems: collection works; 2017; 66: 94-157.

5. Rzevski G, Skobelev P.Managing complexity, WIT Press, London-Boston; 2014.

6. Skobelev P. Open multi-agent systems for rapid processing of information in decision-making processes [In Russian]. Autometry; 2002; 38; 6: 45-61.

7. Vittykh VA, Skobelev PO. Multi-agent interaction models for building networks of needs and opportunities in open systems [In Russian]. Automation and Telemechanics; 2003; 1: 62-169.

8. Vittykh VA, Skobelev PO. The method of conjugate interactions to control the distribution of resources in real time [In Russian]. Autometry; 2009; 45; 2: 78-87.

9. Skobelev P. Multi-Agent Systems for Real Time Adaptive Resource Management. Industrial Agents: Emerging Applications of Software Agents in Industry. Elsevier; 2015: 207-230.

10. Shoham Y, Leyton-Brown K. Multi-agent systems: Algorithmic, Game Theoretic and Logical Foundations. Cambridge University Press; 2009. - 513 p.

11. Easley D, Kleinberg J. Networks, Crowds, and Markets: Reasoning about a Highly Connected World. Cambridge University Press; 2010. - 744 p.

12. Skobelev PO. Situational management and multi-agent technologies: a collective search for consistent solutions in the dialogue [In Russian]. Ontology of Designing; 2013; 2(8): 26-48.

13. Lazarev AA, Gafarov ER.Scheduling theory. Tasks and algorithms [In Russian]. - Moscow: Moscow State University publ.; 2011. - 222 p.

14. Gruninger M, Menzel C. The process specification language (PSL) theory and applications. AI Magazine; 2003; 24(3): 63-74.

15. Lemaignan S, Siadat A, Dantan JY, Semenenko A. MASON: A proposal for an ontology of manufacturing domain. Proceedings - DIS 2006: IEEE Workshop on Distributed Intelligent Systems - Collective Intelligence and Its Applications; 2006: 195-200.

16. Borgo S, Leitдo P. Foundations for a Core Ontology of Manufacturing. Ontologies. Integrated Series in Information Systems; 2007: 751-775.

17. Cвndido G, Barata J. A mutliagent control system for shop floor assembly. HoloMAS: International Conference on Industrial Applications of Holonic and Multi-Agent Systems; 2007: 293-302.

18. Rizvanov DA, Yusupova NI. Intelligent decision support for resource management of complex systems based on multi-agent approach [In Russian]. Ontology of Designing; 2015; 3(17): 297-312. - DOI:10.18287/2223-9537- 2015-5-3-297-312.

19. Vrba P, Radakovic M, Obitko M, Marik V. Semantic Extension of Agent-Based Control: The Packing Cell Case Study; 2009: 47-60.

20. Jдrvenpдд E, Siltala N, Hylli O, Lanz M. The development of an ontology for describing the capabilities of manufacturing resources. Journal of Intelligent Manufacturing; 2019; 30: 959-978.

21. Backhaus J, Reinhart G. Digital description of products, processes and resources for task-oriented programming of assembly systems. Journal of Intelligent Manufacturing; 2015; 28(8): 1787-1800.

22. Usman Z, Young R, Chungoora N, Palmer C, Case K, Harding J. A Manufacturing Core Concepts Ontology for Product Lifecycle Interoperability. Enterprise Interoperability. IWEI 2011. Lecture Notes in Business Information Processing; 2011; 76: 5-18.

23. Minhas S, Berger U. Ontology Based Environmental Knowledge Management - A System to Support Decisions in Manufacturing Planning. 6th International Conference on Knowledge Engineering and Ontology Development; 2014: 397-404.

24. Sormaz D, Sarkar A. SIMPM - Upper-level ontology for manufacturing process plan network generation. Robotics and Computer Integrated Manufacturing; 2019; 55: 183-198.

25. Giovannini A, Aubry A, Panetto H, Dassisti M, Haouzi H. Knowledge-based system for supporting manufacturing sustainability. Annual Reviews in Control; 2012; 36(2): 309-317.

26. Chungoora N, Young RI, Gunendran G, Palmer C, Usman Z, Anjum NA, Cutting-Decelle AF, Harding JA, Case K. A model-driven ontology approach for manufacturing system interoperability and knowledge sharing. Computers in Industry; 2013; 64(4): 392-401.

27. Chandrasegaran K, Ramani K, Sriram RD, Horvдth I, Bernard A, Harik RF, Gao W. The evolution, challenges, and future of knowledge representation in product design. Computer-Aided Design; 2013; 45(2): 204-228.

28. Matyushin MM, Vakurina TG, Kotela VV, Skobelev PO, Lahin OI, Kozhevnikov SS, Simonova EV, Noskova AI. Methods and tools for the construction of ontologies for visualization of related information objects of arbitrary nature in complex information and analytical systems [In Russian]. Information management systems; 2014; 2: 9-17.

29. Skobelev P, Ivanov A, Simonova E, Travin V, Zhilyaev A. Multi-agent scheduling of communication sessions between microsatellites and ground stations network. Ontology of Designing; 2014; 2(12): 92-100.

30. Skobelev PO, Zhilyaev AA, Mayorov IV, Eliseev VG, Travin VS, Simonova EV. Operational resource management of enterprises on the basis of multi-agent approach [In Russian]. Proceedings of the XIX International Conference "Problems of control and modeling in complex systems"; 2017: 474-485.

Размещено на Allbest.ru