Научный коллектив Лаборатории ЦМИС ПИШ СПбПУ получил грант Российского научного фонда

Проект в сфере цифрового моделирования «Применение мультиагентного подхода к формированию расписаний в производственных системах с учётом несогласованности целевых функций агентов» рассчитан на 1 год и будет реализован в 2025 – 2026 гг.

Работой исследовательского коллектива руководит Алексей Гинцяк, кандидат технических наук, заведующий лабораторией ЦМИС ПИШ СПбПУ, доцент Высшей школы проектной деятельности и инноваций в промышленности ИММиТ СПбПУ.

Исследование решает проблему низкой адекватности существующих моделей и методов производственного планирования, обусловленной неустойчивостью получаемых решений.

В рамках проекта предполагается, что неустойчивость или недостаточная устойчивость таких решений возникает ввиду игнорирования фактической мультиагентности реальных распределенных производственных систем, которые характеризуются наличием нескольких субъектов управления, каждый из которых стремится к достижению собственных целей или выполнению специфических показателей.

Стратегическое управление в подобных распределенных системах направлено на достижение глобальных целей системы и зачастую не учитывает интересы отдельных агентов. Поэтому принимаемые управленческие решения могут, во-первых, встречать сопротивление со стороны отдельных агентов системы, во-вторых, вести к ухудшению значений целевых функций этих агентов.

Данные особенности распределенных производственных систем определяют необходимость разработки инструментов поиска устойчивых решений, при которых как сама система, так и ее агенты смогут достичь устойчиво высоких значений целевых функций.

Цель исследования является комплексной, поскольку включает в себя решение задач от анализа заинтересованных сторон, их взаимодействий и целевых функций до разработки новых инструментов решения задачи формирования расписания в распределенных производственных системах с применением инструментов теории игр и мультиагентного подхода.

В контексте исследования предполагается сравнительный анализ мультиагентных и классических подходов к формированию производственного расписания с точки зрения улучшения теоретико-игровых моделей взаимодействия, а также  анализ влияния различных видов взаимоотношений целевых функций агентов (таких, как совершенно противоположные целевые функции, коллинеарные целевые функции и пр.) на эффективность полученных расписаний.

Подобные исследования неизвестны в мировом научном дискурсе, что позволяет сделать вывод о научной новизне заявляемого исследования.

Исследование направлено в том числе на разработку новых и усовершенствование существующих инструментов, обеспечивающих устойчивые решения при управлении в производственных системах.

Авторы полагают, что исследование внесет вклад в развитие методологической и инструментальной базы мультиагентного моделирования в части решения задач формирования расписаний в распределенных производственных системах.

Результаты исследования могут быть масштабированы на целый класс процессов принятия решений в производственных системах, поскольку проблема учета несогласованности целевых функций агентов и связанный с этим поиск устойчивого квазиоптимального решения является общей для задач производственного планирования.

Ключевые ожидаемые результаты проекта:

• Аналитический обзор составляющих элементов (субъектов управления, их целевых функций, стратегических взаимодействий) производственных систем в отношении задачи формирования расписаний, включая их формальное описание в терминах мультиагентных систем, а также классификацию по набору критериев, связанных с их формальным описанием.
• Аналитический обзор типов целевых функций агентов в распределенных производственных системах, их взаимного влияния друг на друга и на целевую функцию системы.
• Аналитический обзор мультиагентных подходов к формированию расписаний в производственных системах в сравнении с аналогичными классическими подходами
• Онтологическая модель процесса формирования расписания в распределенных производственных системах как набора стратегических взаимодействий в терминологии теории игр.
• Обобщенный подход к моделированию стратегических взаимодействий в распределенных производственных системах на базе онтологической модели.
• Метод формирования расписаний в распределенных производственных системах с учетом мультиагентного характера стратегических взаимодействий и сложных взаимных влияний целевых функций агентов и системы.
• Методика оценки устойчивости и эффективности расписаний, формируемых с учетом мультиагентного характера стратегических взаимодействий.
• Набор практических рекомендаций по формированию расписаний в производственных системах с учётом несогласованности целевых функций агентов.

Данные результаты внесут вклад в развитие методологической и инструментальной базы мультиагентного моделирования в части решения задач формирования расписаний в распределенных производственных системах.

Результаты исследования также смогут служить аналитической основой для разработки систем поддержки принятия решений при управлении распределенными производственными системами.

Значимость результатов состоит в первую очередь в повышении адекватности существующих моделей управления распределенными производственными системами.

Результаты проекта имеют непосредственное практическое применение в хозяйственной деятельности предприятий Российской Федерации в качестве элемента систем производственного планирования, обеспечивающих реализуемость и устойчивость принимаемых решений.