一种分层架构工业多智能体协同调度方法及系统与流程

本技术涉及多智能体协同调度，具体涉及一种分层架构工业多智能体协同调度方法及系统。

背景技术：

1、随着智能制造与柔性生产的演进，工业现场愈发依赖由大量异构设备构成的多智能体系统。在这一时空高度耦合的复杂动态环境中，对于多智能体的协同调度，是保障整体产能、工艺连贯性以及物理安全的核心环节。

2、然而，现有的协同调度技术仍存在显著的局限性。首先，在系统架构与任务分配层面，现有方案多采用集中式的刚性指派逻辑，随着设备规模的扩展，不仅中心节点的算力容易面临瓶颈，且难以根据各智能体的动态能力维度进行细粒度匹配。由于缺乏对宏观任务工艺关联的有效降维拆解与特征映射，常导致高能力设备执行低优任务的资源错配，或者因时序衔接不当引发工位空转。

3、更关键的是，在物理执行路径规划层面，现有的协同调度方法普遍缺乏前置的立体时空推演能力，其冲突的避免主要依赖设备底层的被动式物理传感响应。然而，这种滞后的冲突消解策略在密集作业场景下极易引发系统性死锁；同时，对于局部临时退让所产生的虚拟时间延迟，若未与全局任务时序网络进行比对与考量，往往容易引发下游相关工序的级联停滞，严重破坏工业产线的整体进程。

技术实现思路

1、鉴于所述问题，提出了本技术以便提供克服所述问题或者至少部分地解决所述问题的一种分层架构工业多智能体协同调度方法及系统，包括：

2、本技术的上述发明目的一是通过以下技术方案得以实现的：

3、一种分层架构工业多智能体协同调度方法，所述方法涉及智能体候选池，所述智能体候选池中包括若干专用智能体，所述专用智能体用于执行工业制造过程中的特定工艺操作，所述方法包括步骤：

4、响应于需求任务，将所述需求任务拆分为具有时序约束关系的多个子任务；所述时序约束关系的确定，具体包括：

5、提取各所述子任务的工艺依赖逻辑、状态转化延迟以及资源互斥条件，将各所述子任务实例化为动作节点，并将所述状态转化延迟实例化为无执行主体的隐式过渡节点；

6、基于所述工艺依赖逻辑构建所述动作节点与所述隐式过渡节点之间的时序连通边，并基于所述资源互斥条件在存在平行调度可能的所述动作节点之间构建互斥锁边；

7、基于所述动作节点、隐式过渡节点、时序连通边以及互斥锁边生成有向拓扑图；

8、依据所述有向拓扑图确定各所述子任务之间的时序约束关系；所述时序约束关系包括先后关系或并行关系；

9、在所述智能体候选池中匹配执行所述子任务的所述专用智能体，并依据所述时序约束关系生成所述专用智能体的初始执行序列；

10、将所述初始执行序列导入预构建的数字孪生环境中进行运动学仿真推演，获取各所述专用智能体在推演过程中的任务边界数据以及运行时序数据；

11、基于所述任务边界数据与所述运行时序数据，判断所述初始执行序列是否存在空间干涉；

12、当判断结果为存在空间干涉时，调整所述专用智能体的执行顺序和/或作业范围，直至消除所述空间干涉；

13、依据调整后的所述执行顺序和/或作业范围生成协同执行序列，并将所述协同执行序列下发至对应的所述专用智能体执行。

14、本技术的上述发明目的二是通过以下技术方案得以实现的：

15、一种分层架构工业多智能体协同调度系统，包括：

16、任务拆分模块，用于响应于需求任务，将所述需求任务拆分为具有时序约束关系的多个子任务；所述时序约束关系的确定，具体包括：

17、提取各所述子任务的工艺依赖逻辑、状态转化延迟以及资源互斥条件，将各所述子任务实例化为动作节点，并将所述状态转化延迟实例化为无执行主体的隐式过渡节点；

18、基于所述工艺依赖逻辑构建所述动作节点与所述隐式过渡节点之间的时序连通边，并基于所述资源互斥条件在存在平行调度可能的所述动作节点之间构建互斥锁边；

19、基于所述动作节点、隐式过渡节点、时序连通边以及互斥锁边生成有向拓扑图；

20、依据所述有向拓扑图确定各所述子任务之间的时序约束关系；所述时序约束关系包括先后关系或并行关系；

21、序列生成模块，用于在所述智能体候选池中匹配执行所述子任务的所述专用智能体，并依据所述时序约束关系生成所述专用智能体的初始执行序列；

22、序列推演模块，用于将所述初始执行序列导入预构建的数字孪生环境中进行运动学仿真推演，获取各所述专用智能体在推演过程中的任务边界数据以及运行时序数据；

23、数据比对模块，用于基于所述任务边界数据与所述运行时序数据，判断所述初始执行序列是否存在空间干涉；

24、冲突消除模块，用于当判断结果为存在空间干涉时，调整所述专用智能体的执行顺序和/或作业范围，直至消除所述空间干涉；

25、序列下发模块，用于依据调整后的所述执行顺序和/或作业范围生成协同执行序列，并将所述协同执行序列下发至对应的所述专用智能体执行。

26、本技术具有以下优点：

27、在本技术的实施例中，针对于现有技术中多智能体协同调度普遍采用集中式的刚性指派逻辑，导致大规模异构设备匹配时算力受限与资源错配，且物理执行路径规划阶段严重依赖被动式传感避障进而引发系统性死锁与全局节拍级联停滞的技术缺陷，本技术提供了一种分层架构工业多智能体协同调度方法，包括步骤：响应于需求任务，将所述需求任务拆分为具有时序约束关系的多个子任务；所述时序约束关系包括先后关系或并行关系；在所述智能体候选池中匹配执行所述子任务的所述专用智能体，并依据所述时序约束关系生成所述专用智能体的初始执行序列；将所述初始执行序列导入预构建的数字孪生环境中进行运动学仿真推演，获取各所述专用智能体在推演过程中的任务边界数据以及运行时序数据；基于所述任务边界数据与所述运行时序数据，判断所述初始执行序列是否存在空间干涉；当判断结果为存在空间干涉时，调整所述专用智能体的执行顺序和/或作业范围，直至消除所述空间干涉；依据调整后的所述执行顺序和/或作业范围生成协同执行序列，并将所述协同执行序列下发至对应的所述专用智能体执行。通过响应于需求任务将其拆分为具有时序约束关系的多个子任务，进而在智能体候选池中匹配专用智能体并生成初始执行序列，可以解决现有技术中常规调度普遍采用集中式的刚性指派逻辑，导致大规模异构设备匹配时算力受限与资源错配，以及因忽视工序衔接而引发工位空转的问题，达到了将宏观的复杂生产意图解耦为具备明确时序约束的微观执行序列，从而为底层异构设备的自适应寻址与动态负荷均衡提供导向的技术效果；通过将初始执行序列导入数字孪生环境中进行运动学仿真推演，获取任务边界数据以及运行时序数据，并在判定存在空间干涉时，联合调整专用智能体的执行顺序和/或作业范围，可以解决现有技术中多智能体避让机制往往停留在单纯物理传感响应层面，忽略了局部临时退让所产生的时间延迟会破坏原本严密的工艺网络、致使局部延时演变为全产线级联停机的问题，达到了将滞后的物理碰撞检测转化为前置的虚拟数据交叉推演，并直接将空间包络与时间占位作为具备时空弹性的干预锚点，从而安全指导干涉退让的技术效果。基于此，这一协同执行序列能够从底层控制论层面打破传统的盲目试错与局部死板避障逻辑，使控制端在指令下发至物理执行层之前，具备在虚拟时空中提前探知并消解干涉与时序交叉的能力，从而在不破坏各工序间物理因果依赖的前提下，有效消除多智能体高并发作业时的时空冲突死锁；通过将分层降维的任务匹配机制与基于数字孪生前馈预检的时空重构方法进行融合，使面向大规模异构设备集群生成的协同调度方案能够自适应工业现场因工艺节拍漂移或动态空间交叉表现出的复杂演化趋势，不仅解决了现有孤立刚性调度算法无法柔性应对密集时空扰动传播的技术缺陷，更达到了释放物理设备的有效稼动率、降低驱动器高频急停带来的硬件无功折旧磨损，最终打破多智能体并发协同的经济效率瓶颈并提升柔性产线整体吞吐量的技术效果。