Planificarea descentralizată a manipulării bagajelor folosind tehnologii multi-agent

Intoducere

Volum scăzut al seriei de produse cu varietate ridicata a schimbat radical condiţiile pentru fabricarea sistemelor. Pentru a face faţă noilor provocări şi pentru a optimiza in mod continuu fluxul de producţie, noi cerinţe pentru sistemele de fabricaţie flexibile au fost introduse.Distantarea de hardware-urile dedicate si de producţia in masă au adus un stres suplimentar tulburarii mediului dinamic. Întrucât hardware-urile dedicate sunt optimizate la nivel de sistem şi nu este de aşteptat sa fie executabile cu excepţia cazului în care sunt pe deplin operaţionale, sisteme flexibile de fabricaţie ar trebui să trateze aceste situaţii în linia de varietate de produse, deoarece producţia în mod normal permit sistemului să continue în condiţii restrânse. Pare evident că nu numai aceste sisteme sunt mai greu de construit în hardware, ele ar trebui să poată să se ocupe de produse diferite, dar controlul într-o manieră optimă este departe de a fi o sarcină de dezvoltare banala.

În acest capitol vom prezenta noi metodologii şi strategii pentru dezvoltarea unei soluţii bazată pe multi-agent pentru a controla un sistem de manipulare a bagajului a hubului unui aeroport.

Sistemul de manipulare a bagajelor (BHS) este similar în complexitate şi funcţionare cu multe sisteme de de fabricaţie. Elemente intra în sistemul la instalaţiile de intrare, achiziţionarea sistemului, se supun unor prelucrari la diferite statii în timpul drumului la instalaţiile de producţie - transport în terminologia de producţie clasica. Proiectul este parte a unui proiect de cercetare mai mare, numit Decide, care încearcă să dovedească şi să evalueze posibilitatea de folosi multi-agent bazate pe control în sistemele de producţie mari.

Planificarea descentralizata a manipularii bagajelor folosind tehnologii multi-agent

Manipularea bagajului

Manipularea bagajelor în aeroporturi este umbrita de problemele de complexitate şi incertitudine din perspectiva majoritatii pasagerilor similare cu toate celelalte probleme legate de traficul aerian. Mulţi pasageri, frecvent sau nu, simt un moment de incertitudine, atunci cand isi privesc bagajele disparand în spatele perdelelor de la ghişeele de check-in. Vor vedea vreodată bagajele lor din nou la ieşirea din acest "black-box".Doar cativa isi imagineaza ce fel de sistem complex manevreaza bagajele în hub-urile aeroporturilor mari. Aeroporturile mici sau destinaţii charter nu intră în această categorie, dar aeroporturile cu multe zboruri de legătură experimenteaza aceasta uriasa problema de sortare si distributie. Bagajul de la check-in nu este de obicei cea mai mare problemă, deoarece sortarea poate fi manipulata prin distribuirea corecta a zborurilor la la ghişeele de check-in,dar bagajele de la avioanele care sosesc si care nu au ajuns la destinatia finala vor ajunge in totalitate nesortate. Deci, sarcina de bază a unui sistem de manipulare a bagajelor (BHS) este de a aduce fiecare bagaj din facilitatea de intrare la poarta de plecare.Identitatea si prin urmare destinatia bagajelor este necunoscuta de sistem pana cand acesta este scanat la facilitatea de intrare , lucru care face principiul de dirijare mai atractiv decât programarea şi planificarea offline. Un BHS este un sistem mecanic mare, de obicei compus din module de transport capabile sa transfere saci de plastic fiecare continand cate un bagaj. BHSul investigat are mai mult de 5.000 de module fiecare cu o lungime de 2-9 metri si rula la viteze între 2-7 metri pe secundă. Un BHS acoperă adesea o suprafaţă similară cu subsolurile terminalelor într-un aeroport, precum şi tuneluri cu căi de conectare la terminale. Sistemul este destul de vulnerabil in jurul tunelurilor, pentru că de obicei nu există rute alternative şi tunelurile contin doar una sau două benzi FIFO care ar putea fi lungi de cativa kilometri. Prin urmare, topologia BHS ar putea arata ca grupuri conectate de reţele mai mici, dar într-un terminal de reţea de transportoare este departe de a fi omogen, ca arii speciale intr-o oarecare măsură serveşte scopuri speciale.desi aparent BHS impartaseste cateva caracteristici de control cu rutarea de pachete din traficul în reţea.

Forţaţi de constrângerile, atât economice şi arhitecturale ale aeroportului, structura BHS are, de obicei, o densitate destul de scăzuta de benzi si rute alternative în comparaţie cu reţelele de comunicaţii sau sistemele de trafic.Densitatea scazuta de conexiuni in graficul de transportoare şi numărul limitat de rute alternative , face ca BHS sa fie mai puţin adecvat pentru algoritmii de rutare ai retelelor inteligente cum ar fi abordarile bazate pe SWARM ca si controlul bazat pe ant sau AntNet. O altă diferenţă importantă între strategiile de comunicare şi fluxul de bagaje în BHS, este că un pachet pierdut poate fi întotdeauna retransmis într-o reţea cu comutare de pachete,acest lucru nefiind o optiune in proiectarea unui BHS. În contrast cu sistemele de control al traficului BHS este conştient de destinatia corecta pentru un sac , din momentul in care bagajele intra in BHS,ceea ce face mai atractiva utilizarea colaborarii la nivel de sistem de agenţi. Inspirarea din alte abordări de aplicare a tehnologiilor multi-agent pentru sistemele de fabricaţie şi sistemele de manipulare a materialelor, cum ar fi proiectul Production 2000+, ar putea fi deasemenea relevanta.Proiectul Production 2000+ are o orientare mare pe flexibilitate intr-un mediu traditional de fabricare a magazinelor job ,in care principala prolema este ordinea si diversitatea mare a fluxului de productie de prin staţii operaţionale. BHS ar putea fi totuşi considerat ca un sistem de producţie, după cum s-a menţionat mai sus, pentru că avem facilitatile de introducere (toploads) care primesc bagajele de la avioanele sosite sau de la check-in. Există un număr de staţii de prelucrare si în BHS, dar în primul rând, acestea se încadrează în categoria deviatoarelor si fuzionarelor , care au împărţit sau fuzionat căile de transportoare respective. Există staţii de prelucrare speciale în cadrul sistemului, cum ar fi staţiile de manipularea manuală, care sunt utilizate de exemplu pentru bagaje care si-au pierdut ID-ul de urmărire. Elemente, cum ar fi ascensoarele sau elemente de stocare temporară sunt unele versiuni speciale de elemente care formează întregul sistem transportor al BHS.

Pe lângă caracteristicile fizice ale BHS un număr de factori externi influenţează performanţa sistemului:

• Bagajele de la sosiri nu sunt sortate, ci ajung mixte de la zborurile diferite şi cu destinaţii diferite,deoarece bagajele de la revendicarea de bagaje sunt deobicei separate si gestionate de alte sisteme.

• Identitatea si destinatia bagajelor sunt necunoscute sistemului pana ce bagajul nu este scanat la instalaţiile de intrare,astfel planificarea anticipata si programarea traditionala nu sunt o optiune.

• In mod evident aeroportul va incerca sa distribuie incarcatura de bagaje si nu numai dar probleme legate de trafic aerian in intreg aeroportul si schimbări în orarele de zbor se întâmplă tot timpul, datorita conditiilor de vreme si zborurilor intarziate.

• Cele mai multe aeroporturi au creat un număr de ore de vârf în timpul zilei, şi orarele de zbor poate sa fie diferite, de asemenea, pe o bază săptămânală sau pe un anumit anotimp al anului.

Criteriile de performanţă

Prioritate de top pentru un BHS este ca nici un bagaj sa nu întârzie,fapt care ar duce la amanarea anumitor zboruri pentru care aeroportul va fi amendat de companiile aeriene. Prin urmare, BHS trebuie să respecte timpul maxim permis pentru transfer care in acest caz este între 8-11 minute, în funcţie de numărul de terminale pe care le are de traversat. Păstrarea timpului de transfer mic este de asemenea un factor de concurenţa între aeroporturi,companiile aeriene dorind sa ofere clientilor conexiuni scurte.

Pe langa asigurarea că bagajele ajung la destinaţia lor la timp capacitatea BHS ar trebui să fie, de asemenea, maximizata, iar sistemul de control trebuie să încerce să disttribuie incarcatura pentru a fi capabil sa manipuleze orele de vârf. Robusteţea şi fiabilitatea este de asemenea prioritate de top,deoarece defalcarile si situatiile de blocare vor duce inevitabil la intarzierea livrarii bagajelor, şi în cel mai rău caz oprirea aeroportului pentru mai multe ore. Pentru a înţelege pe deplin importanţa intarzierii bagajelor, conceptul de “rush-bags” trebuie introdus. Descarcatorii sunt alocati temporar zborurilor,fapt care defineste o fereastra in care bagajele pot fi depuse pentru un anumit zbor. În mod normal, alocarea începe 3 ore înainte de ora de plecare, si se inchide cu 20 minute înainte de plecare.Bagajele care ajung mai târziu de 20 de minute inainte de plecare vor pierde trenuile caracteristice cu vagoane mici pentru bagaje care sunt vazute in zona aeroportului. Astfel, sistemul trebuie să detecteze daca bagajul va intarzia ,si sa-l directioneze la un descarcator special , unde toate bagajele sunt manevrate individual si transportate direct la avion de catre ofiterii aeroportului. Evident, acest număr ar trebui să fie redus la minimum, din cauza costurilor ridicate de manipularea manuală.