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A Negotiation-Based Multi-Agent Reinforcement Learning Approach for Dynamic Scheduling of Reconfigurable Manufacturing Systems

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저자

Manonmani Sekar, Nasim Nezamoddini

Reconfigurable Manufacturing Systems에서의 Multi-Agent Reinforcement Learning 기반 동적 스케줄링

개요

본 연구는 소비자 수요 변동, 새로운 기술 발전, 공급망 혼란에 빠르게 적응해야 하는 재구성 가능한 제조 시스템(RMS)의 동적 스케줄링을 위해 Multi-Agent Reinforcement Learning(MARL)을 적용하는 방안을 제시한다. 딥 Q 네트워크(DQN) 에이전트를 활용하여 실시간 생산 계획 및 스케줄링을 수행하며, 머신 고장 및 재구성 지연과 같은 변동 상황에 적응한다. 특히, 어텐션 메커니즘을 통한 상태 표현 향상과 우선 경험 재생, n-step 리턴, 더블 DQN, 소프트 타겟 업데이트 등의 DQN 개선 기법을 적용하여 학습 안정성과 속도를 향상시켰다. 시뮬레이션 환경에서의 실험 결과, 제안된 방법이 기존 휴리스틱 기법보다 메이크스팬 및 지연 시간을 감소시키고 기계 활용도를 높이는 데 효과적임을 확인했다.

시사점, 한계점

MARL 기반의 동적 스케줄링 기법이 RMS 환경에서 효과적으로 작동함을 입증.
DQN 에이전트는 기계 고장과 재구성 시간과 같은 동적 환경 변화에 효과적으로 적응.
메이크스팬, 처리량, 총 지연 시간과 같은 주요 성능 지표에서 기계 고장 발생 시 변동성 증가 확인.
실험은 시뮬레이션 환경에서 진행되었으며, 실제 RMS 환경으로의 확장 필요.
구체적인 하이퍼파라미터 설정 및 에이전트 간의 상호 작용에 대한 추가 연구 필요.
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