holonický výrobní systém
DESCRIPTION
Holonický výrobní systém. Multiagentní systém ve výrobě. Jakub Jura [email protected] [email protected]. Co je to „holonický“. Slovo „holon“ navrhl před dvaceti lety maďarský filosof Arthur Koestler a označoval jím: - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
![Page 1: Holonický výrobní systém](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022081504/56813c0a550346895da5739c/html5/thumbnails/1.jpg)
Holonický výrobní systémMultiagentní systém ve výrobě
Jakub Jura
![Page 2: Holonický výrobní systém](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022081504/56813c0a550346895da5739c/html5/thumbnails/2.jpg)
Co je to „holonický“
Slovo „holon“ navrhl před dvaceti lety maďarský filosof Arthur Koestler a označoval jím:
„základní organizační jednotku biologických a společenských systémů“
Holos = celek On = část, jednotlivec, přesně „jsoucno“ – tedy něco co jest.
![Page 3: Holonický výrobní systém](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022081504/56813c0a550346895da5739c/html5/thumbnails/3.jpg)
Konsorcium HMS
• Holon je autonomní a kooperativní stavební prvek výrobních systémů.
• Holon je určen k transformaci, transportu, ukládání a validizaci informací a fyzických objektů.
• Holon se skládá z části, která zpracovává informace a z části, která zpracovává fyzikální objekty.
• Holon může být složen z holonů a sám být součástí nadřazeného holonu.
(Holonic Manufacturing System consortium)
![Page 4: Holonický výrobní systém](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022081504/56813c0a550346895da5739c/html5/thumbnails/4.jpg)
Distribuovaný systém
Distribuovaný systém je takový systém, který zahrnuje více než jeden procesor a který má svůj program rozdělený na části, které si navzájem předávají data (Janeček 1997).
![Page 5: Holonický výrobní systém](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022081504/56813c0a550346895da5739c/html5/thumbnails/5.jpg)
Proč DCS?
Větší spolehlivost, neboť při vyřazení jednoho prvku systému nedojde k zhroucení celého systému. To naopak nastane v případě, že zkolabuje centrální člen.
Větší efektivita v přípravné fázi, protože na návrhu celého systému se může podílet více vývojových týmů.
Jednodušší a přehlednější řídicí algoritmus. Řídicí algoritmus je rozdělen podle místa působení či funkce a je realizován v místně příslušné řídicí jednotce.
![Page 6: Holonický výrobní systém](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022081504/56813c0a550346895da5739c/html5/thumbnails/6.jpg)
Distribuce
Distribuci je možné chápat jako vlastnost určenou uspořádanou trojicí:
[použité procesory, sdílená data, rozdělené úlohy řízení] (Enslow 1977)
datapr
oces
ory
úlohy
![Page 7: Holonický výrobní systém](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022081504/56813c0a550346895da5739c/html5/thumbnails/7.jpg)
Woldridge a Jennings: Agent je hardwarový nebo softwarový systém, který je:
• Autonomní – pracuje bez přímého zásahu člověka. Do jisté míry řídí své akce a vnitřní stavy
• Sociální – interaguje s ostatními agenty prostřednictvím jazyka pro komunikaci (viz ACL). Sociální agent pracuje s modely chování ostatních agentů.
• Reaktivní – reaguje na změny v okolí systémem produkčních pravidel: {situace S} {akceA}, resp.: rozpoznání situacevykonání akce. Má tak zvané stereotypní plány.
• Proaktivní – reakci agenta na podnět nedeterminuje pouze aktuální stav, ale agentovo chování je řízeno cíli.
![Page 8: Holonický výrobní systém](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022081504/56813c0a550346895da5739c/html5/thumbnails/8.jpg)
Společenství agentů musí zajistit obzvláště:
• koordinaci – patří sem především rozdělování práce a sdělování mezivýsledků. Zásadním termínem je zde:• {závazek} agent přislíbí, že vykoná nějakou činnost • {úmluva} a domluví se za jakých podmínek může od závazku
odstoupit• kooperaci – základní metodou kooperace je
vyjednávání (negotiation).• komunikaci – nutná podmínka pro koordinaci a
kooperaci. Základním typem komunikace je posílání zpráv. Základní architekturou je TABULE.
![Page 9: Holonický výrobní systém](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022081504/56813c0a550346895da5739c/html5/thumbnails/9.jpg)
Sdílená datová struktura typu „tabule“.
TabuleTabule je sdílená datová struktura, do níž jednotlivý agenti zasílají své výsledky, které považují za významné a potřebné. Současně se na tuto adresu agenti obracejí jako často na jediný zdroj informací o výsledcích jiných agentů.
přijaté úlohy(závazky)
opískování05opískování06
splněné úlohy
opískování01vyvrtávání03opískování02zalisování02
ceny úloh
opískování20vyvrtávání15zalisování25
požadované úlohy
opískování05vyvrtávání04opískování06zalisování03
![Page 10: Holonický výrobní systém](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022081504/56813c0a550346895da5739c/html5/thumbnails/10.jpg)
ACLagent communication language - jazyk pro komunikaci mezi agenty
• musí být dostatečně obecný, aby umožňoval komunikaci mezi agenty různé specializace
• musí být otevřený, aby umožňoval postupné rozšiřování a doplňování
• musí umožňovat přenos různých typů a formátů dat• měl by mít možnost přenášet algoritmy zpracování dat mezi
jednotlivými výpočetními platformami.
Některé jazyky:
KQML - Knowledge Query and Manipulation Language
FIPA-ACL - Foundation for Physical Intelligent Agents
![Page 11: Holonický výrobní systém](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022081504/56813c0a550346895da5739c/html5/thumbnails/11.jpg)
performativ X konstantiv
Výpovědi mohou být:• Konstativní (popisné) – poskytují informaci
(např.: “dneska prší“, vlak přijede v 8:00 na hlavní nádraží,…, můj stav je: „čekání na závazek).
V systému se vyskytují jako parametry performativů.• Performativní (uskutečňující jednání) – jsou
činem (např.: „omlouvám se“, „dáš si kafe?“, „už to nedělej“, „jsem připraven přijmout závazek“ atd.).
Austin – Ilokuční (nepromluvový) akt – (speech act theory )
![Page 12: Holonický výrobní systém](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022081504/56813c0a550346895da5739c/html5/thumbnails/12.jpg)
FIPA-ACL (Foundation for Physical Intelligent
Agents)www.fipa.org
Performativů je v FIPA-ACL dvacet a jsou rozděleny do pěti skupin.:sender = agent odesílající zprávu
:receiver = agent přijímající zprávu (adresát)
:from = původní odesilatel performativu specifikovaný v obsahu :content (pouze pokud se používá forward)
:to = konečný příjemce zprávy specifikovaný v obsahu :content (pouze pokud se používá forward)
:in-reply-to = očekávaný identifikátor přiřazený této zprávě (stejný jako hodnota parametru :reply-with v předcházející zprávě)
:reply-with = identifikátor, kterým má být označena odpověď na danou zprávu
:ontology = jméno ontologie, jejíž použití se předpokládá pro pochopení obsahu parametru :content
:content = vlastní obsah zprávy
:language = název jazyka použitého pro vyjádření obsahu zprávy v parametru :content
:envelope = doplňková informace při přenosu zpráv mezi agenty různých platforem
:protocol = je identifikátor, který chce vysílající agent používat
:conversation-id = je identifikátor právě probíhající sekvence zpráv
Parametry (atributy) performativů FIPA-ACL
![Page 13: Holonický výrobní systém](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022081504/56813c0a550346895da5739c/html5/thumbnails/13.jpg)
1) skupina performativů pro přenos informace:
• a. confirm (1) - potvrdit• b. disconfirm (2) - popřít• c. inform (3) - oznámit• d. inform-if (4) – oznámit pouze když (podmínka)• e. inform-ref (5) - oznámit
![Page 14: Holonický výrobní systém](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022081504/56813c0a550346895da5739c/html5/thumbnails/14.jpg)
2) skupina performativů pro vyžádání informace:
• a. query-if (6) - dotaz• b. query-ref (7)• c. subscribe (8) – podporuješ (co)
![Page 15: Holonický výrobní systém](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022081504/56813c0a550346895da5739c/html5/thumbnails/15.jpg)
3) skupina performativů pro vyjednávání:
• a. accept-proposal (9) – přijmout nabídku • b. cfp (10) – call for proposals• c. propose (11) – navrhnout• d. reject-proposal (12) – zamítnout návrh
![Page 16: Holonický výrobní systém](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022081504/56813c0a550346895da5739c/html5/thumbnails/16.jpg)
4) skupina performativů pro vykonání akce:
• a. agree (13) - schválení• b. cancell (14) - zrušit• c. refuse (15) - odmítnout• d. request-when (16) – požadavek když• e. request-whenever (17) – požadavek kdykoliv
![Page 17: Holonický výrobní systém](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022081504/56813c0a550346895da5739c/html5/thumbnails/17.jpg)
5) skupina performativů pro chybová hlášení:
• a. failure (18) - chyba• b. not-understood (19) - neporozuměno
![Page 18: Holonický výrobní systém](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022081504/56813c0a550346895da5739c/html5/thumbnails/18.jpg)
Model holonu podle IEC 61499
Typ holonu
Algoritmy
Vnitřní data
Řízení výběru algoritmů
Jméno holonu
Vstupy událostíTok datTok dat
Tok událostí Tok událostí
Možnosti zdrojů
Výstupy událostí
Datové výstupyDatové vstupy
![Page 19: Holonický výrobní systém](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022081504/56813c0a550346895da5739c/html5/thumbnails/19.jpg)
Modely podle ISO 61499
• System model• Device model• Resource model• Application model
• Function block model• Distribution model• Management model• Operationl state model
![Page 20: Holonický výrobní systém](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022081504/56813c0a550346895da5739c/html5/thumbnails/20.jpg)
Holonický systém
FIPA FIPA
Software Agent
Diverter
61499Software
Agent
Belt
61499
Software Agent
Storage
61499
FIPA
FIPA ...
![Page 21: Holonický výrobní systém](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022081504/56813c0a550346895da5739c/html5/thumbnails/21.jpg)
Obecné schéma komunikace
Dekódování přijatého komuniké
Zakódování sdělované informace
S RKomunikační kanál
Interpretace
Zásoba znaků komunikátora
Zásoba znaků komunikanta
komunikátor komuniké komunikantvysílač sdělení přijímač
![Page 22: Holonický výrobní systém](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022081504/56813c0a550346895da5739c/html5/thumbnails/22.jpg)
Druhy komunikaceKomunikace:
• Přímá• Adresné zasílání zpráv
• Selektivní zasílání zpráv (multicasting)
• Všesměrové zasílání zpráv (broadcasting)
• Nepřímá• Tabule
![Page 23: Holonický výrobní systém](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022081504/56813c0a550346895da5739c/html5/thumbnails/23.jpg)
Schéma komunikace (Gillernová 1997)
Účastník komunikace č. 1
Chování, jednání, činnostAKCE
Prožívání, pocity, dojmySTAVY
Účastník komunikace č. 2
Prožívání, pocity, dojmySTAVY
Chování, jednání, činnostAKCE
![Page 24: Holonický výrobní systém](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022081504/56813c0a550346895da5739c/html5/thumbnails/24.jpg)
Ontologie MAS• soubor významů používaných symbolů• Soubor znalostí na pozadí – popis světa, který agent uznává a
respektuje.• Ontologie multiagentního systému je soubor znalostí na pozadí,
který umožňuje předat sémanticky hodnotné informace pomocí stručných zpráv, čehož je docíleno tím, že si agenti nemusejí sdělovat všechna hlediska obsahu, neboť ty jsou zachyceny v příslušné ontologii.
![Page 25: Holonický výrobní systém](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022081504/56813c0a550346895da5739c/html5/thumbnails/25.jpg)
Energentismus(emergere = latinsky vynořit se, vymanit se)
• Za emergentní můžeme pokládat cokoliv, co je na určité vyšší úrovni zřetelné a svébytné, kauzálně působivé, či jakkoliv jinak pozoruhodné, a na co lze hledět jako na důsledek vlastností a chování prvků nějaké nižší úrovně, přičemž to není snadné, nebo dokonce možné prostředky této nižší úrovně popsat, vymezit, či předpovědět.
• mentální stavy a procesy lze pojmout jako emergentní jevy na některé vyšší úrovni dostatečně složitého dynamického systému“.
![Page 26: Holonický výrobní systém](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022081504/56813c0a550346895da5739c/html5/thumbnails/26.jpg)
Umělý životSamoreprodukující se automat (von Neuman 1948)
• vlastního automatu – řídicí jednotky• manipulátoru – mechanické analogie ruky• oddělovače – mechanismu, který umí rozpojit dva
prvky• spojovače – mechanismu, který umí spojit dva prvky• senzoru – mechanismu, který umí rozpoznat součástky• nosníku – kostry celého systému a zároveň
paměťového média
![Page 27: Holonický výrobní systém](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022081504/56813c0a550346895da5739c/html5/thumbnails/27.jpg)
Kazuistiky
• PROSA – řízení výroby• ExPlanTech• CplanT – humanitární organizace• Rockwell Automation – transport materiálu• Amalthaea – vyhledávání informací
![Page 28: Holonický výrobní systém](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022081504/56813c0a550346895da5739c/html5/thumbnails/28.jpg)
PROSA
• Product (holon výrobku)Reprezentuje výrobek a monitorování výrobního procesu
• Resource (holon výrobníhoprocesu)Výrobní linky, zařízení, procesy
• Order (holon objednávky)Obsluhuje požadavky na výrobní holony
• Staff (holon obsluhy)Podpora pro optimalizaci a koordinaci
![Page 29: Holonický výrobní systém](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022081504/56813c0a550346895da5739c/html5/thumbnails/29.jpg)
ProPlanTMultiagentní plánování
• Project Planning Agent• Project Managing Agent• Production Agent
production agent
project planning agent
project managing agent
meta agent
![Page 30: Holonický výrobní systém](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022081504/56813c0a550346895da5739c/html5/thumbnails/30.jpg)
ExPlanTechPlánování projektově orientované výroby (vychází z ProPlanT)
• Operátor – dekompozice konkrétního výrobního projektu
• Workshop – rozvrhovací agent• DB agent – spojuje ExPlanTech s firemním IS.• Materiálový agent – integruje systém skladového
hospodářství
Nasazeno v modelárně LIAZ, s.r.o., Liberec.
![Page 31: Holonický výrobní systém](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022081504/56813c0a550346895da5739c/html5/thumbnails/31.jpg)
CplanT automatizované plánování koalic v rámci mírových operací • Resource Agents (R-agents) silnice, letiště, …
• In-need Agents (In-agents) místo vyžadující pomoc
• Humanitarian Agents (H-agents) humanitární agentura
![Page 32: Holonický výrobní systém](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022081504/56813c0a550346895da5739c/html5/thumbnails/32.jpg)
Rockwell Automation• Výrobní skladovací jednotka• Spojka• Dopravní pás• Výhybka• Křižovatka
![Page 33: Holonický výrobní systém](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022081504/56813c0a550346895da5739c/html5/thumbnails/33.jpg)
Amalthaeahttp://lcs.www.media.mit.edu/projects/amalthaea/ • filtrační agenti - Information Filtering (IF) agents • vyhledávací agenti - Information Discovery (ID)• Agenti se učí a adaptují na zájmy uživatele pomocí
evoluceAgenti platí "nájemné" a dostávají "kredity". Kdo nemá na nájem,
je ze systému odstraněn. Kredity (kladné nebo i záporné) dostává agent podle hodnocení doporučeného dokumentu uživatelem a podle původního přesvědčení agenta o jeho zajímavosti.
![Page 34: Holonický výrobní systém](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022081504/56813c0a550346895da5739c/html5/thumbnails/34.jpg)
Internetové článkyMařík, V. (2003). Principy architektury holonických a multiagentních
systémů I In: Sdělovací technika 6 / 2003. http://www.stech.cz/rok_2003/06/vyber/06trendy/06trendy.htm. Praha: Sdělovací technika, červen 2003.
Mařík, Vladimír. Principy architektury holonických a multiagentních systémů II In: Sdělovací technika 7 / 2003. http://www.stech.cz/rok_2003/06/vyber/06trendy/06trendy.htm. Praha: Sdělovací technika, červenec 2003.
Bečvář, Petr, Kout, Jan, Pěchouček, Michal. Multiagentní řízení, simulace a plánování výroby In: Sdělovací technika 5 / 2004. http://www.certicon.cz/data/a5_04_s27-28.pdf. Praha: Sdělovací technika, květen 2004.
Denár, Robert. Segmentácia výroby. http://www.ipaslovakia.sk/slovak/ipamagazin/segmentacia/segmentacia.asp.
![Page 35: Holonický výrobní systém](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022081504/56813c0a550346895da5739c/html5/thumbnails/35.jpg)
Holonic Manufacturing System consortium. http://hms.ifw.uni-hannover.de.
Foundation for Intelligent Physical Agents. http://www.fipa.org.
Agentcities. http://www.Agentcities.org.
Agent Faktory. http://www.agentfactory.com.
Michael Wooldridge. An Introduction to MultiAgent Systeme. http://www.csc.liv.ac.uk/~mjw/pubs/imas/
Internetové stránky
![Page 36: Holonický výrobní systém](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022081504/56813c0a550346895da5739c/html5/thumbnails/36.jpg)
Časopisecké zdroje
Vrba, Pavel. Holonické výrobní systémy In: Automatizace 12 / 2002. Praha: Automatizace s. r. o., prosinec 2002.
![Page 37: Holonický výrobní systém](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022081504/56813c0a550346895da5739c/html5/thumbnails/37.jpg)
Stránky věnované holonickým systémům
http://www.holon.ic.cz
![Page 38: Holonický výrobní systém](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022081504/56813c0a550346895da5739c/html5/thumbnails/38.jpg)
Programování systému se provádí ve vývojovém prostředí „Mozaic“ nebo „Xpro“, pomoci IL nebo KOP.
PLC Tecomat s procesorem řady „d“ jsou vybaveny tabulkovými instrukcemi.
Tabulkové instrukce jsou jádrem generátoru maker Tapro, který je použit pro generování programu krokového řadiče.
![Page 39: Holonický výrobní systém](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022081504/56813c0a550346895da5739c/html5/thumbnails/39.jpg)
Tabulka
#table word tabulka=10,20,30,40,50,60,70,80,90
#table byte tabulka= %11111111,
%01111111,
%00000111,
%00000011,
%00000001,
%00000001
#table bit tabulka = 1,0,0,0,1,0,1,1,1,0,0,1,0,1,1
Tabulka je datová struktura připomínající „jednorozměrné pole“, jak jej známe z vyšších programovacích jazyků.
![Page 40: Holonický výrobní systém](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022081504/56813c0a550346895da5739c/html5/thumbnails/40.jpg)
Tabulkové instrukce
Instrukce pro práci s tabulkami. Z tabulek je možné číst, zapisovat do nich, prohledávat je či zařazovat do nich jiné prvky.
• LTB – Load From Table - čtení
• WTB – Write To Table - zápis
• FTB – Find In Table - vyhledávání
• FTM - Find In Table With Masking – vyhledávání relevantního
• FTS – Find In Table With Sorting – zatřídění neznámého prvku
![Page 41: Holonický výrobní systém](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022081504/56813c0a550346895da5739c/html5/thumbnails/41.jpg)
LTB - Load From Table
ld index ;0,1,2,.....,9
ltb tabulka ;Název tabulky
wr rw10
│ tabulka ││ index ┌─────┐ │├─[LD ]───┤ix x├─ ││ │ LTB │ ││ │ │ ││ │ ix├─ ││ │ │ ││ │ │ rw10 ││ │ v├────────────────────────────────────────────────[WR ]─┤│ └─────┘ │
Přečte řádek tabulky „tabulka“ s číslem „index“ a zapíše jej do registru rw10.
![Page 42: Holonický výrobní systém](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022081504/56813c0a550346895da5739c/html5/thumbnails/42.jpg)
WTB – Write To Tableld #9 ;Mez tabulky
ld kam ;Index
ld co ;Hodnota, která se má zapsat na ;pozici kam do tabulky
"tabulka".
wtb tabulka ;název tabulky
Zapíše novou hodnotu „co“ do řádku tabulky „tabulka“ s číslem „kam“.
│ tabulka ││ #9 ┌─────┐ │├─[LD ]───┤s s├─ ││ │ WTB │ ││ kam │ │ │├─[LD ]───┤ix ix├─ ││ │ │ ││ co │ │ │├─[LD ]───┤v v├──────────────────────────────────────────────────────┤│ └─────┘ │
![Page 43: Holonický výrobní systém](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022081504/56813c0a550346895da5739c/html5/thumbnails/43.jpg)
FTB – Find In Tableld co_hledat
FTB tabulka
wr nalezeno_kde
ld s1.0
wr uspesnost
Hledá v tabulce „tabulka“ řádek s hodnotou „co_hledat“ a pokud hledanou hodnotu nalezne vrací číslo řádku a nastavuje systémový registr s1.0 na hodnotu „1“.
│ tabulka ││co_hle» ┌─────┐ │├─[LD ]───┤v s├─ ││ │ FTB │ ││ │ │ naleze»││ │ ix├────────────────────────────────────────────────[WR ]─┤│ └─────┘ ││ ││ s1.0 uspesn»│├──] [───────────────────────────────────────────────────────────[WR ]─┤