(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202111313850.3 (22)申请日 2021.11.08 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 114017049 A (43)申请公布日 2022.02.08 (73)专利权人 南京工业大 学 地址 210000 江苏省南京市浦珠南路3 0号 (72)发明人 王华　王彦博　吴斌　王鹏　 (74)专利代理 机构 北京卓岚智财知识产权代理 事务所 (特殊普通合伙) 11624 专利代理师 蒋真 (51)Int.Cl. E21D 9/087(2006.01) G06F 30/27(2020.01)审查员 雷文杰 (54)发明名称 一种基于Mu lti-Agent理论的盾构掘进装备 核心部件协同设计制造方法 (57)摘要 本发明提供了一种基于Mu lti‑Agent理论的 盾构掘进装 备核心部件协同设计制造方法， 包括 如下步骤： 对盾构掘进装备核心部件的设计制造 划分为系统数字化选型设计和系统生产两部分 并构建数字化数据库； 剖析运维知识与协同设计 制造要素间的关系； 将系统数字化选型设计和系 统生产过程模块化建模并优化； 引入Multi ‑ Agent理论将运维知 识以及设计制造过程元素进 行个体Agent化； 基于Multi ‑Agent系统的自适应 和自组织达成描述、 检测修正、 系统修正的协同 交互策略。 本方法采用系统动力学仿真进行系统 验证， 有效实现盾构掘进装备核心部件的协同设 计制造。 权利要求书1页 说明书4页 附图3页 CN 114017049 B 2022.08.26 CN 114017049 B 1.一种基于Multi ‑Agent理论的盾构掘进装备核心部件协同设计制造方法， 其特征在 于， 包括以下步骤： 步骤1、 设计制造划分： 将盾构掘进装备核心部件设计制造划分为系统数字化选型设计 和系统生产两 部分并构建数字化数据库； 步骤2、 要素提取与分析： 剖析盾构掘进过程中运维及工况信 息与设计制造过程中各类 要素之间潜在映射关系； 步骤3、 建立设计制造模型： 利用Multi ‑Agent理论， 将 设计制造过程 中的元素转化为个 体Agent； 步骤4、 基于Agent的自适应性和自组织性， 通过分布式Multi ‑Agent学习交互及状态修 正来完成协同策略。 2.根据权利要求1所述的基于Multi ‑Agent理论的盾构掘进装备核心部件协同设计制 造方法， 其特 征在于： 所述 步骤1中系统生产包括驱动系统生产和整机装配。 3.根据权利要求1所述的基于Multi ‑Agent理论的盾构掘进装备核心部件协同设计制 造方法， 其特征在于： 所述步骤2中采用灰色关联分析法来剖析并表示运维服务与部件选 型、 零件设计、 加工工艺、 设备状态要 素间的关系以及掘进设备关键部件相关性能参数和工 况之间潜在映射关系； 按照一定规则确 立随时间变化的母序列， 把各个评估对 象随时间的 变化作为子序列， 求各个子序列 与母序列的相关程度， 依照相关性大小得 出结论。 4.根据权利要求1所述的基于Multi ‑Agent理论的盾构掘进装备核心部件协同设计制 造方法， 其特征在于： 所述步骤3中分别将设计、 制造、 运维元素视为个体Agent； 形式化地定 义一个集合I表示一个有限的Agent集合， 将集合中每个Agent编号为1,2, …,n， 其中n＝∣I ∣； 单个Agent有自己的决策树， 以便 完成多智能体的协同交 互。 5.根据权利要求1所述的基于Multi ‑Agent理论的盾构掘进装备核心部件协同设计制 造方法， 其特 征在于： 所述 步骤4中创建Multi ‑Agent协同策略具体步骤如下： a.将系统S按所述步骤3建模为一个语义结构M， 将需要的元素P1， P2， …， Pn分别描述为 公式 ψ1， ψ2， …， ψn； b.验证： 通过检测是否 M∣ ＝ ψ来判断系统是否满足需要的属性； c.模型修 正： 如果M∣ ≠ ψ， 则由Agent进行 学习交互产生一个新的模型M *使之接近 ψ； d.系统更新： 设计制造端产生 新的操作， 将S转换为 一个模型为M *的新系统S* 。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114017049 B 2一种基于Multi ‑Agent理论的盾构掘进装 备核心部件协同设 计制造方 法 技术领域 [0001]本发明涉及大型盾构掘进生产制造及多智能体协同领域， 利用Multi ‑Agent理论 构建运维知识驱动的装备设计制造多要素协同机制模型， 具体为一种基于Multi ‑Agent理 论的盾构掘进装备核心部件协同设计制造方法。 背景技术 [0002]盾构机是基建中的核心装备， 是衡量一个国家地下施工装备制造水平的标志， 广 泛应用于各大地下掘进工程实践领域， 其结构庞大， 定制化离散制造、 多场点复杂环境运 维、 多体数据融合治理难， 设计制造/运 维业务协同集成程度低， 装备发挥效用受限。 现有技 术中没有考虑运维因素的影响， 设计、 制 造、 运维三端存在信息孤岛， 实际运维信息未能反 馈影响设计、 制造端决策， 核心部件多要 素设计制造协同机制不清晰造成协同困难， 具有动 态性和随机性强、 不确定因素多等特点， 为设计制 造带来异常响应缓慢、 决策实时性差、 系 统稳定性低的问题， 造成协同困难局面， 未形成运维驱动的多要 素协同设计制造机制， 极大 影响盾构掘进 核心装备的制造效率、 制造质量、 制造成本 。 发明内容 [0003]本发明的目的在 于提供一种基于Multi ‑Agent理论的盾构掘进装备核心部件协同 设计制造方法， 以解决上述背景技 术中提出的问题。 [0004]本发明针对盾构掘进装备核心部件多要素设计制造协同机制不清晰造成协同困 难的问题， 厘清运维服务与部件选型、 零件设计、 加工工艺、 设备状态等协同制 造要素间的 关系， 研究掘进设备关键部件相关运行性能参数和工况之 间潜在映射关系， 研究跨组织、 跨 平台、 多场点的设计制造协同统一管控模式， 基于Mult i‑Agent系统方法构建运维知识驱动 的装备设计制造多要 素协同机制， 考虑效率最高、 质量最优、 成本最低的约束实现多要素目 标协同制造 机制模型优化， 并运用系统动力学仿真对 模型进行验证。 [0005]为实现上述目的， 本发明采用了如下技 术方案： [0006]一种基于Multi ‑Agent理论的盾构掘进装备核心部件协同设计制造方法， 其特征 在于， 包括以下步骤： [0007]步骤1、 设计制造划分： 将盾构掘进装备核心部件设计制造划分为系统数字化选型 设计和系统生产两 部分并构建数字化数据库； [0008]步骤2、 要素提取与分析： 剖析盾构掘进过程中运维及工况信息与设计制造过程中 各类要素之间潜在映射关系； [0009]步骤3、 建立设计制造模型： 利用Multi ‑Agent理论， 将设计制造过程中的元素转化 为个体Agent； [0010]步骤4、 基于Agent的自适应性和自组织性， 通过分布式Multi ‑Agent学习交互及状 态修正来完成协同策略。说　明　书 1/4 页 3 CN 114017049 B 3