Implementation of Multi-Agent System for Scheduling of Flight Program, Cargo Flow and Resources of International Space Station

Problem statement: In this paper the implementation of an interactive multi-agent system for flight program and cargo flow scheduling of the Russian segment of the International Space Station (ISS RS) is considered. The system solves the problem of the crew life support and ensuring proper functioning of ISS RS, as well as increasing the efficiency of decision-making by specialists of RSC "Energia" during ISS RS flight program and cargo flow schedule development and resource computation. The system provides a solution for a large number of interrelated tasks of flight scheduling (including starts, dockings and undockings) for transport and manned spacecrafts taking into account different requirements and deliveries of necessary equipment, various materials and tools onboard the ISS RS. Methods: The system implements a method of adaptive flight program and cargo flow scheduling for the ISS RS in real time, taking into account priorities, rules, restrictions of cargos and transport vehicles. This method is based on multi-agent technology for resolving conflicts through negotiation between agents. Results: The system can adapt the flight program and cargo flow schedule of the ISS RS flexibly and efficiently in response to events in real time. The developed interactive multi-agent system has been implemented in RSC "Energia" and is now in industrial operation. Practical relevance: The described system is used for flight program and cargo flow scheduling. The system supports coordinated work of 8 leading project engineers and more than 120 application managers working with manufacturers. A key result of the system introduction for improvement of the enterprise efficiency is reducing the complexity and time required for scheduling and, consequently, the capability for simulation of different schedule options for vehicles and cargos, as well as for support of interactions and negotiations among stakeholders, aimed at finding the best response to external events and adaptation of plans "on the fly" during the station operation.

Российский сегмент Международной космической станции, адаптивное планирование, мультиагентные системы, программа полета, грузопоток, онтология, International Space Station, the Russian segment, adaptive scheduling, multi-agent systems, flight program, cargo flow, ontology

1. Wooldridge M. An Introduction to Multi-Agent Systems. Chichester, England: John Wiley and Sons Ltd, 2002. 340 p.

2. Vos S. Meta-heuristics: The State of the Art in Local Search for Planning and Scheduling / Eds A. Nareyek. Berlin: Springer-Verlag, 2001. P. 1-23.

3. Rzevski G., Skobelev P. Managing Complexity. Southampton, UK: WIT Press, 2014. 202 p.

4. Лахин О. И., Майоров И. В. Метод адаптивного планирования грузопотока PC МКС на основе мультиагентных технологий // Мехатроника, автоматизация, управление. 2015. Т. 16, № 12. С. 847-852.

5. Виттих В. А., Скобелев П. О. Метод сопряженных взаимодействий для управления распределением ресурсов в реальном масштабе времени // Автометрия. 2009. № 2. С. 78-87.

6. Виттих В. А., Скобелев П. О. Мультиагентные модели взаимодействия для построения сетей потребностей и возможностей в открытых системах // Автоматика и телемеханика. 2003. № 1. С. 177-185.

7. Лахин О. И. Особенности постановки задачи планирования программы полета и грузопотока Российского сегмента Международной космической станции // Вестник Самарского государственного технического университета. Сер. "Технические науки". 2015. № 3 (47). С. 32-46.

8. Майоров И. В. Реализация мультиагентной платформы планирования ресурсов // Мехатроника, автоматизация, управление. 2016. Т. 17, № 1. С. 37-41.

9. Вакурина Т. Г., Котеля В. В., Лахин О. И., Матюшин М. М., Скобелев П. О. Онтология российского сегмента Международной космической станции и ее практическое использование в интеллектуальных аэрокосмических приложениях // Матер. IV Междунар. науч.-техн. конф. "Открытые семантические технологии проектирования интеллектуальных систем" - Open Semantic Technologies for Intelligent Systems (OSTIS-2014), 20-22 февраля 2014 г. Минск: БГУИР, 2014. С. 221-226.

10. Вакурина Т. Г., Лахин О. И., Юрыгина Ю. С., Симонова Е. В., Коршиков Д. Н., Носкова А. И. Корпоративная распределенная онтология для управления российским сегментом международной космической станции // Тр. XVI Междунар. конф. "Проблемы управления и моделирования в сложных системах", Самара, 30 июня-03 июля 2014 г. Самара: СНЦ РАН, 2014. С. 435-443.

11. Станиловская В. И., Беляев A. M., Лахин О. И., Носкова А. И., Иванова Д. Н. Подход к адаптивному планированию полетных операций Российского сегмента Международной космической станции на основе мультиагентных технологий // Тр. XVII Междунар. конф. "Проблемы управления и моделирования в сложных системах", Самара, 22-25 июня 2015 г. Самара: СНЦ РАН, 2015. С. 147-157.