51、智能工厂中网络物理系统（CPS）的自主性探索

智能工厂中网络物理系统（CPS）的自主性探索

1. 引言

工业进程正经历着重大变革，越来越多的网络物理系统（CPS）被引入，它是计算元素与物理传感和交互的结合。工业 4.0 愿景正是基于此类 CPS，智能工厂被视为这一努力的关键组成部分。智能工厂是具备上下文感知能力的设施，制造步骤被视为服务，能以高效且近乎任意的方式组合，即便小批量生产也能经济高效地生产多种产品类型和变体。

CPS 智能描述了实现工业过程自主性所需的整体系统和组件。此领域广泛，可应用众多人工智能方法。本文聚焦于任务级推理、规划和调度以实现自主决策，通过部署一组自主移动机器人作为智能工厂内物流的 CPS 测试平台，提供了有限形式的供应链优化（SCO）问题测试环境，还借鉴了 RoboCup 物流联盟（RCLL）的经验。

2. 智能工厂中 CPS 的自主性

2.1 CPS 的发展与智能工厂需求

现代生产过程需要物理智能体观察环境、决策并在现实世界中行动。在工业环境中，这类智能体就是集成计算和物理过程的 CPS，其发展经历了从简单识别设备到最新嵌入系统的阶段。本文聚焦于最复杂的 CPS 之一——自主移动机器人。

智能工厂是上下文感知的生产设施，需应对生产高度定制化商品带来的挑战，要求更复杂的物流实现高效并行生产。因此，开发能有效分配机器人任务和处理机器的多机器人系统成为挑战，机器人必须协调以避免资源冲突并实现合作。

2.2 CPS 自主所需组件

任务级执行器

CPS 需要任务级执行器来自主决策和行动，它包括确定、执行和监控任务的子组件，需表征基础领域知识和运行时信息。任务级执行器的实现策