Проектирование многоагентной системы сетевого предприятия

  • Юрий Ф. Тельнов Российский экономический университет им. Г.В. Плеханова, Москва, Россия; https://orcid.org/0000-0002-2983-8232
  • Василий А. Казаков Российский экономический университет им. Г.В. Плеханова, Москва, Россия https://orcid.org/0000-0001-8939-2087
  • Андрей В. Данилов Российский экономический университет им. Г.В. Плеханова, Москва, Россия https://orcid.org/0000-0002-0433-9701
Ключевые слова: многоагентные системы, цифровые двойники, микросервисная архитектура, сетевое предприятие, цифровые нити, административная оболочка активов, онтология проекта

Аннотация

      Необходимость повышения эффективности современных сетевых предприятий на основе технологий цифровых платформ, двойников и нитей обусловливает актуальность внедрения в производственную практику динамических многоагентных технологий. Архитектурная сложность существующих многоагентных систем (МАС) и недостаточность научных работ в области обоснования методов и средств их создания обусловливает цель исследования по разработке комплексной технологии проектирования МАС, которая затрагивала бы все уровни архитектуры и позволяла бы адаптировать типовые и наилучшие проектные решения. В статье проведен анализ возможностей применения цифровых двойников и нитей при создании сетевых предприятий и предложены методы их реализации с помощью МАС. Разработана технология проектирования МАС в соответствии с архитектурными фреймворками IIRA (Industrial Internet Reference Architecture) и RAMI (Reference Architectural Model Industrie 4.0), которая позволяет осуществлять взаимосвязанное формирование и отображение результатов проектирования между различными уровнями архитектуры. На бизнес-уровне предлагается метод формирования бизнес-требований к МАС на основе выбора и адаптации бизнес-моделей и прикладных сценариев. На уровне построения производственных и бизнес-процессов представлен метод формирования функциональных требований к МАС, раскрывающий переход от сети ценностей к структурам производственных и бизнес-процессов. На уровне функционального проектирования многоагентной системы сетевого предприятия представляется метод формирования основных проектных решений с позиции реализации различных категорий сервисов с помощью административных оболочек активов и их специализации. На уровне проектирования технологической реализации МАС предлагается метод реализации программных агентов с помощью микросервисной организации программного обеспечения. Представленная методика адаптации типовых и наилучших моделей проектирования многоагентных систем позволяет осуществлять выбор из библиотек типовых моделей и баз знаний прецедентов адекватных проектных решений для последующей доработки, что дает возможность ускорить и повысить качество процесса проектирования. Внедрение разработанной технологии проектирования многоагентных систем позволит повысить адаптивность сетевых предприятий к динамически изменяемым потребностям бизнеса с учетом интересов и возможностей всех заинтересованных сторон.

Скачивания

Данные скачивания пока не доступны.

Литература

Matthyssens P. (2019) Reconceptualizing value innovation for Industry 4.0 and the Industrial Internet of Things. Journal of Business & Industrial Marketing, vol. 34, no. 6, pp. 1203–1209. https://doi.org/10.1108/JBIM-11-2018-0348

Feofanov A.N. Bondarchuk E.Yu., Tyasto S.A. (2018) Organization of a virtual enterprise – the future of production. Bulletin of MSTU "Stankin", no. 3 (46), pp. 101–105 (in Russian).

Müller J.M. (2019) Antecedents to digital platform usage in Industry 4.0 by established manufacturers. Sustainability, vol. 11, no. 4, article 1121. https://doi.org/10.3390/su11041121

Golovin S.A., Lotsmanov A.N., Pozdneev B.M (2021) The Russian Federation Industry 4.0 program is a chance not to fall behind forever in the field of industrial production. World of Information Technologies, no. 1–2, pp. 38–40 (in Russian).

Borovkov A.I., Prokhorov A., Lysachev M. (2020) Digital twin. Analysis, trends, world experience. Moscow: Alliance Print (in Russian).

Rosstandart (2021) National Standard of the Russian Federation GOST R 57700.37–2021. Computer models and simulation. Digital twins of products. General provisions (in Russian).

National Institute of Standards and Technology (2018) Digital thread for smart manufacturing. Available at: https://www.nist.gov/programs-projects/digital-thread-smart-manufacturing (accessed 1 August 2024).

Makarov V.L., Bakhtizin A.R., Beklaryan G.L. (2019) Developing digital twins for production enterprises. Business Informatics, vol. 14, no. 1, pp. 7–16. http://doi.org/10.17323/1998-0663.2019.4.7.16

Makarov V.L., Bakhtizin A.R., Beklaryan G.L., Akopov A.S. (2021) Digital plant: methods of discrete-event modeling and optimization of production characteristics. Business Informatics, vol. 15, no. 2, pp. 7–20. http://doi.org/10.17323/2587-814X.2021.2.7.20

Gorodetsky V.I. (2019) Behavioral models of cyberphysical systems and group management. Basic concepts. News of the Southern Federal University. Technical Sciences, no. 1 (203), pp. 144–162.

Corsini R.R., Costa A., Fichera S., Framinan J.M. (2024) Digital twin model with machine learning and optimization for resilient production–distribution systems under disruptions. Computers & Industrial Engineering, vol. 191, article 110145.

Kabaldin Yu.G., Shatagin D.A., Anosov M.S., Kuzmishina A.M. (2019) Development of digital twin of CNC unit based on machine learning methods. Vestnik of Don State Technical University, vol. 19, no. 1, pp. 45–55 (in Russian). https://doi.org/10.23947/1992-5980-2019-19-1-45-55

Skobelev P., Mayorov I., Simonova E., Goryanin O., Zhilyaev A., Tabachinskiy A., Yalovenko V. (2020) Development of models and methods for creating a digital twin of plants within the cyber-physical system for precision farming management. Journal of Physics: Conference Series, vol. 1703, pp. 12–22. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1703/1/012022

Industry IoT Consortium (2022) The industrial internet reference architecture. Available at: https://www.iiconsortium.org/wp-content/uploads/sites/2/2022/11/IIRA-v1.10.pdf (accessed 1 August 2024).

Plattform Industrie 4.0 (2018) Plattform Industry 4.0. Reference architectural model Industry 4.0 (RAMI4.0) – An introduction. Available at: https://www.plattform-i40.de/IP/Redaktion/EN/Downloads/Publikation/rami40-an-introduction.html (accessed 1 August 2024).

Seitz M., Gehlhoff F., Cruz Salazar L.A., Fay A., Vogel-Heuser B. (2021) Automation platform independent multi-agent system for robust networks of production resources in industry 4.0. Journal of Intelligent Manufacturing, vol. 32, pp. 2023–2041.

Karnouskos S., Leitao P., Ribeiro L., Colombo A.W. (2020) Industrial agents as a key enabler for realizing industrial cyber-physical systems: Multiagent systems entering Industry 4.0. IEEE Industrial Electronics Magazine, vol. 14, no. 3, pp. 18–32. https://doi.org/10.1109/MIE.2019.2962225

Vogel-Heuser B., Ocker F., Scheuer T. (2021) An approach for leveraging Digital Twins in agent-based production systems. at – Automatisierungstechnik, vol. 69, no. 12, pp. 1026–1039. https://doi.org/10.1515/auto-2021-0081

Telnov Yu.F., Kazakov V.A., Danilov A.V., Denisov A.A. (2022). Requirements for the software implementation of the Industrie 4.0 system for creating network enterprises. Software & Systems, vol. 35, no. 4, pp. 557–571 (in Russian).

Rosstandart (2022) National Standard of the Russian Federation GOST R 70265.1–2022. Industrial-process measurement, control and automation. Digital factory framework. Part 1. Basic provisions (in Russian).

Plattform Industrie 4.0 (2019) Discussion Paper: Usage View of the Asset Administration Shell. Available at: https://www.plattform-i40.de/IP/Redaktion/EN/Downloads/Publikation/2019-usage-view-asset-administration-shell.html (accessed 1 August 2024).

Telnov Yu.F., Kazakov V.A., Bryzgalov A.A., Fiodorov I.G. (2023) Methods and models for substantiating application scenarios for the digitalization of manufacturing and business processes of network enterprises. Business Informatics, vol. 17, no. 4, pp. 73–93. http://doi.org/10.17323/2587-814X.2023.4.73.93

Segovia M., Garcia-Alfaro J. (2022) Design, modeling and implementation of digital twins. Sensors, vol. 22, no. 14, article 5396. https://doi.org/10.3390/s22145396

Bajaj M., Hedberg T. (2018) System lifecycle handler – Spinning a digital thread for manufacturing. INCOSE International Symposium, vol. 28, no. 1, pp. 1636–1650. https://doi.org/10.1002/j.2334-5837.2018.00573.x

Idaho National Laboratory (2020) Deep-Lynx. Available at: https://github.com/idaholab/Deep-Lynx (accessed 1 August 2024).

Bonham E., McMaster K., Thomson E., Panarotto M., Müller J.R., Isaksson O., Johansson E. (2020) Designing and integrating a digital thread system for customized additive manufacturing in multi-partner kayak production. Systems, vol. 8, no. 4, article 43. https://doi.org/10.3390/systems8040043

Tarassov V.B. (2019) Enterprise total agentification as a way to Industry 4.0: Forming artificial societies via goal-resource networks. Proceedings of the Fourth International Scientific Conference “Intelligent Information Technologies for Industry” (IITI’19). Advances in Intelligent Systems and Computing (AISC), vol. 1156, pp. 26–40.

Sakurada L., Leitao P., de la Prieta F. (2022) Agent-based asset administration shell approach for digitizing industrial assets. IFAC-PapersOnLine, vol. 55, no. 2, pp. 193–198.

Spanoudakis N.I., Moraitis P. (2007) The agent systems methodology (ASEME): A preliminary report. Computer Science.

Julian V., Botti V. (2004) Developing real-time multi-agent system. Integrated Computer-Aided Engineering, vol. 11, no. 2, pp. 135–149. https://doi.org /10.3233/ICA-2004-11204

Eleftherakis G., Kefalas P., Kehris E. (2011) A methodology for developing component-based agent focusing systems on component quality. Proceedings of the Federated Conference on Computer Science and Information Systems (FedCSIS 2011), Szczecin, Poland, 18–21 September 2011, pp. 561–568.

Plattform Industrie 4.0 (2020) Digital Twin and Asset Administration Shell Concepts and Application in the Industrial Internet and Industrie 4.0. Available at: https://www.plattform-i40.de/IP/Redaktion/EN/Downloads/Publikation/Digital-Twin-and-Asset-Administration-Shell-Concepts.pdf (accessed 1 August 2024).

Foundation for Intelligent Physical Agents (2002) FIPA ACL message structure specification. Available at: http://www.fipa.org/specs/fipa00061/SC00061G.pdf (accessed 1 August 2024).

Plattform Industrie 4.0 (2021) Functional view of the asset administration shell in an Industrie 4.0 system environment. Available at: https://www.plattform-i40.de/IP/Redaktion/DE/Downloads/Publikation/Functional-View.html (accessed 1 August 2024).

Lewis J., Fowler M. (2014) Microservices. A definition of this new architectural term. Available at: https://martinfowler.com/articles/microservices.html (accessed 1 August 2024).

Richardson C. (2018) Microservices Patterns: With examples in Java. Manning Publications.

Plattform Industrie 4.0 (2017) Exemplification of the Industrie 4.0 application scenario value-based service following IIRA structure. Available at: https://www.plattform-i40.de/IP/Redaktion/EN/Downloads/Publikation/exemplification-i40-value-based-service.pdf (accessed 1 August 2024).

Gassmann O., Csik M., Frankenberg K. (2014) The business model navigator: 55 models that will revolutionise your business. FT Press.

Telnov Yu.F., Bryzgalov A.A., Kozyrev P.A., Koroleva D.S. (2022) Choosing the type of business model to implement the digital transformation strategy of a network enterprise. Business Informatics, vol. 16, no. 4, pp. 50–67. http://doi.org/10.17323/2587-814X.2022.4.50.67

Plattform Industrie 4.0 (2018) Usage viewpoint of application scenario value-based service. Available at: https://www.plattform-i40.de/I40/Redaktion/DE/Downloads/Publikation/hm-2018-usage-viewpoint.html (accessed 1 August 2024).

Rosstandart (2021) National Standard of the Russian Federation GOST R 59799–2021. Smart manufacturing. Reference architecture model industry 4.0 (RAMI 4.0) (in Russian).

Plattform Industrie 4.0 (2022) Details of the asset administration shell – Part 1. The exchange of information between partners in the value chain of Industrie 4.0. Available at: https://www.plattform-i40.de/IP/Redaktion/EN/Downloads/Publikation/Details_of_the_Asset_Administration_Shell_Part1_V3.html (accessed 1 August 2024).

Telnov Yu.F., Kazakov V.A., Danilov A.V., Bryzgalov A.A. (2023) Network enterprises: Production and business process models based on multi-agent systems. Software & Systems, vol. 36, no. 4, pp. 632–643.

Kolodner J. (1993) Case-based reasoning. Morgan Kaufmann.

Опубликован
2024-09-27
Как цитировать
Тельнов Ю. Ф., Казаков В. А., & Данилов А. В. (2024). Проектирование многоагентной системы сетевого предприятия. БИЗНЕС-ИНФОРМАТИКА, 18(3), 70-86. https://doi.org/10.17323/2587-814X.2024.3.70.86
Раздел
Без рубрики