基于交互的自动排课调度系统的设计与实现外文翻译资料

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基于交互的自动排课调度系统的设计与实现

摘要 - 本研究提出了如何设计并实现智能课程调度系统。该研究旨在使用基于谈判的多重代理（Multi-Agent）系统技术来解决老师对课程时间表安排的满意度问题，这也是大多数老师的期望。第一，我们提出了一些关于课堂调度的基本问题。 第二，我们提出了一种关于课程调度系统的多重代理模型，这种异构代理有不同的任务。 第三，我们定义了课程调度系统的过程。第四，我们讨论了关于多重代理调度协商的应用系统以及一些关于调度的实验介绍。最后，我们总结了我们新一代的研究和发展系统。

关键词 - 多重代理系统; 交互; 排课系统

一，导言

班级调度系统是最重要的系统之一，也是学校教育管理中最复杂的管理。国内外的许多大学和学院已经有很多理论成果和实施方法。遗传算法中最常用的方法是神经网络、二进制图表、图形着色理论以及模拟退火方法等。因为存在许多需要考虑的限制因素，如教师，教室，学生，教学时间，教学设备以及老师们的要求，所以很少有真正优秀的软件可以解决班级调度问题。随着人工智能技术的发展，使用多重代理技术实现类调度系统存在的问题是需要寻求一个可以解决某些条件下的约束问题和能够提供复杂资源配置的合理方法。这项研究表达了教师的一些系统不能考虑到的意愿。从设计和实施目的方面来说，课程调度系统需要考虑的是如何运用多重代理的协商调度来合理资源分配。

1. 课程安排中的有一些对于民办大学的教育系统的基本问题

a)一个学年分为两个学期，一周有五天，每天大约有八节课，早上五节课至下午三点。老师、班级不应该有时间上或者科目上的冲突;一门课程不应该在课堂和教学冲突上浪费资源;在课堂，教师，时间和方面都必须避免冲突；在安排课时、教学、教师，教室，教学设施和时间上都是如此。班级安排上的问题是由时间，空间和等元素的组成的课程。它需要通过引入来构建一个可行的系统实际中的其他相关元素或分段元素应用。一名老师教师遇到的优先区别需要考虑资源冲突。

b）课堂，教学场所和教学设备都需要考虑教学课堂，实验室和其他两个讲座不能同时使用，而有些地方可能同时由多个教学使用如操场，体育馆等。

c）班级或学生需要考虑到同样的学生班级有相同的课程，而同班同学对于同一门课程可能会有所不同，例如选修课程。

d）课程不同课程的课堂问题也需要需要考虑的，比如设备或教学课堂不同的用途。

e）时间段时间段是指课程所需的时间。针对大学教学的特点，最好是安排时连接课程。注意时间每周两次上课。

三、系统的模型结构

该研究旨在设计一套多重代理自动调度系统，该系统能够体现老师的个人期望。每个代理商

代表教师创建多代理环境。该协商代理之间的资源冲突是键。Java编写的类调度系统是通过基于JADE（Java Agent Development Environment）的多代理平台实现的发展环境）。

A.系统架构系统架构如图1所示。它包含用户界面代理（UTA），教师代理（TA）和类调度代理（CSA）。 UIA是直接沟通教师与系统之间的人机界面。个人安排计划由UlA提交，然后最终结果反馈给教师。代表老师，TA直接与CSA对话，列举每位教师课程安排计划，通过教师的课程安排将，并将结果传递给UlA。 CSA是大学的代理人制度。基础信息存储在资源管理底部的系统中图书馆，如教师组，教室，教学设备资源和学生的教师，班级结构。通过智能课程安排算法，所有T A方案和基于系统基础信息的约束可以协调，并尽可能多的考虑教师的期望。系统还设置了管理员管理基本信息并设置优先级限制。

图1

B.系统中每个代理的主要任务是用户界面代理：提供人机界面与教师互动并展示课程安排输入界面; 记录教师的偏好并进行比较; 提供教师对T A的期望; 输出结果为老师。教师代理：检查教师的课程安排期望; 验证教师的信息; 转学教师UIA对CSA的期望; 与CSA谈判; 反馈UIA的结果。班级调度代理：代表办公室调度任务; 确定类的优先级;在资源条件下确定教师的优先级冲突; 为教师安排课程并满足需求每个老师尽可能多; 与TA谈判资源分配; 产生过程结果; 美联储支持TA的结果。

四、系统的过程设计

A.班级调度系统的步骤：

第1步：教师启动UIA并输入时间，地点，主题和课程以及其他个人信息，根据他们的意愿，然后UIA显示输入接口。

第2步：UIA通过了老师对课堂的期望调度方案到T A.

第3步：TA可以告诉教师的信息和其他信息TA等待队列。教师的期望被通过CSA转移到CSA。

第4步：系统基本信息和约束缓存中的条件是由连接的CSA更新并存入资源管理数据库。

第5步：基于第一排第一的原则，CSA选择同时在TAs调度中排除第一优先级并找出最适合T A的资源它代表了教师的期望。它会回应如果资源足够，TA安排进入计划并将满足其他教师的要求。

第6步：如果资源发生冲突时CSA查询教师的课程要求，聊天然后根据老师的喜好用T A.根据教师的参考修改期望，和向CSA提交新的期望。

第7步：CSA从TA获得新的期望，重新开始重复步骤5和6，直到安排所有课程。

第8步：将更新的结果反馈给等待的T A.来自CSA的队列。

第9步：T A将结果传输到UIA。

第10步：结果显示给教师。

B.每个代理的详细设计

1）用户界面代理的详细设计

UIA用于生成输入接口和输出计划。本研究的目的是尽可能多地反映教师的意愿。为了更好地表达自己的课程要求，教师必须完整的向UIA输入个人期望，包括时间，地点，个人兴趣，特殊要求等等，如老师A希望上课周一和周三早上;老师B希望上课的位置仅限于教室一;C老师希望能够连接课程，当然还有其他期望。但他们的要求必须不同。为了更好地表达不同的偏好在设计系统时有它自己的价值。我们假设每种偏好的比重在0-1的范围内。每个人在输入时都由老师自己决定期望。他们输入的值越高，在某种程度上他们得到的偏好越高。例如，教师输入偏好UIA：周一和周三早上0.8，在教室三号楼为0.2。我们可以告诉老师的教学时间偏好为0.8，地点偏好为0.2。在CSA中发生了一些我们无法获得的资源冲突的情况，相应的教室在相应的时间内，它会更倾向于参考偏好。在这种情况下，优先级必须是时间。它可以将教师的个人原因作为秘密并结合教师的个人喜好进行人性化考虑，并且通过UIA记录进度要求。记录教师的个人喜好与UIA的历史偏好进行比较，使其更深入地了解教师的课程要求，并且为下一个过程提供相应的历史数据。 UIA传输安排信息TA进一步处理。然后CSA通过TA到UIA转移最终结果。如果流程成功，UIA将展示已完成的时间表;它必须模拟教师的个人喜好，如果有什么不恰当的需要进一步的谈判。然后，UlA将显示有关问题的信息重新提交教师的课程期望。处理UlA过程如图2所示。

图2

1. TA的详细设计

教师的课程安排偏好由TA从UIA到CSA转移。如果CSA成功安排，T A会将CSA的结果反馈给UTA;如果失败，TA会向UIA反馈失败信息，并根据老师的参考与CSA进行谈判。咨询过程将是在下一节中详细介绍。处理T过程如图3所示。

图3

3）CSA的详细设计

CSA负责处理事务安排。首先，CSA连接资源管理获得课程安排要求TA，然后确保是否有空缺教室和相应的时间来满足要求。安排为按时间顺序排列，同时进行课程安排，查看教师期望的比重。比量可以通过参考标准获得。优先级值等于标题（教授，讲师，助理）乘以A加上资历乘以B加职位倍增（行政领导，辅导员）加特殊性能乘以C加上之前的权重D.A，B和C的百分比由办公室领导决定或相关人员。D指的是老师在课程安排上达到了预期。虽然在过程中发生了与其他教师的冲突谈判和老师未能达到预期，但是相应的权重可供将来使用。它实现了一个普通的老师达到了他的期望，不能要求太多，而老师们为这个可以累积一个重量过程让步，以便有更多在下一个课程安排中实现的机会。如果资源，课程安排成功回应在CSA的观点之后，可以满足T A的安排要求。当多个T A要求导致资源冲突时并且不能同时完成，CSA应该在咨询每个T A和教师的偏好安排。咨询过程将在细节在下一节。 CSA流程的处理如图4所示。

图4

五．为了得出某些利益之间的结论，谈判在制度中的应用谈判是相互沟通和协调的。系统中的代理，一般来说，冲突发生了所有相互竞争的利益，需要通过调解达成协议达成一致。在这项研究中，可能有多个T A要求在T A成立的同时进行系统中安排CSA。然后资源此时可能会发生冲突。如何协调冲突TA之间的利益是初步问题。我们可以通过以下方式进行形式化描述引入资源配置问题的谈判。资源收集是R：{rl .. .m}，系统中的代理是答：{al ... am}，我们定义的每个代理的约束条件在系统中是Ci = {Ci，l Ci，2“Ci，mi}，权重系统中的TA是WCi，j，我们期望的目标是。基于第一排第一的原则，CSA与TA协商根据教师的优先顺序同时安排课程安排的过程。这里有详细的咨询有关TA和CSA的两个不同介绍。

1. TA的谈判

当收到从CSA传回的资源冲突时，TA进行谈判而导致无法安排课程。每个TA代表教师，TA策划教师初始值的理想教学表是基于累积的历史偏好记录和教师当前期望的。对于TA协商时，每位教师都有偏好权重，CSA将优先考虑最大的重量。如果CSA不能满足最大的偏好，进行谈判结合第二个。谈判结束时，如果它仍然没有成功，TA可以提出交换的要求与其他T达成协议。我们在谈判过程中交换要求的时间是相同的。

1. CSA的谈判

检测在安排的TA之间的资源冲突同时，CSA与每个T A进行谈判。原则以教师的优先权进行咨询。这是老师首先是较大的优先级值然后是较小的优先级值。

具体咨询步骤如下：

步骤1：CSA向TA提出谈判信息。

第2步：TA收到的咨询信息表示愿意参与谈判;如果不能在预设时间内收到，T A可能会问CSA重新发送咨询信息。

第3步：如果没有表示愿意，谈判就结束了。

第4步：CSA愿意与TA谈判，他们互相交换初始报价;它可以是交换在同一时间，或彼此。根据助教的说法安排期望，CSA几乎是空的课堂和相邻时期的资源信息。

第5步：TA在收到CSA的报价后给出答复。如果同意修改课程安排偏好，答复为接受并结束谈判;

第6步：如果一方希望改变谈判问题（增加或减少调度偏好），它可以回复为变更; T A可以增加或减少调度根据偏好值的偏好教师的课程期望。

第7步：如果谈判中的一方拒绝对手提供，回复拒绝，或退出，或获得资格谈判时间， 谈判结束了。等时段与其他T A交换可以被要求达成协议，TA未能达到谈判后的要求。 这个过程可以确保每个老师终于成功了。

1. 系统的实施本研究初步建立了系统模型。 这是相关界面的系统截图。

图5.协商步骤

图6.建议系统的软件接口。

本研究旨在解决基于Web的调度问题，运用多重代理系统的协商技术。系统研究中提出的模型满足了课程安排，并且在此基础上着重于安排教师的个人偏好问题，按照时间表提高教师的满意度。使用多个代理之间的协商来代替教师之间的实际协调，它减少了教师之间的安排协调时间和行政单位。它可以满足多数教师安排的个人期望而不违反公平正义的原则，并且可以通过安排来避免因为教师的不满而影响教学质量。当前仍有许多领域需要改进。比如之前如何协调T A具有较低的权重，而后者具有较高的权重，来更好地满足每个技术援助的期望;交换TA之间的时间的谈判。这些都需要进一步研究。本文提出了一种班级调度系统基于多重代理系统（Multi-Agent System）协商的设计理念技术，已经做了一些初步的实验结果。未来研究的关键将集中在验证操作结果是否可以达到，并且以实际的学校课程为源头的设计目标材料来测试系统。

参考文献：

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