（企业管理专业论文）基于多代理的供应链管理研究.pdf

摘要 摘要 人类社会从本世纪后半叶开始经历着这场空前的全球化经济革命正在以难以 想象的广度和深度改变着企业的生存和竞争环境。企业竞争的胜负不仅取决于企 业自身的竞争实力，同时还取决于企业间合作的纽带供应链的效率和质量。 由于供应链管理主体是一个具有独立的利益主体和决策主体，它的运行往往具有 分布性、并行性、自治性、耦合性等特点，这些特点都向供应链管理提出了挑战， 同时多代理系统又具有这些特性，因此，运用将多代理技术引入供应链管理将是 本文研究的主要内容。 本文首先简单介绍了供应链的概念、结构模型以及供应链的分类，同时阐述 了多代理系统的基本概念、相关理论、多代理系统的特征与属性，通过分析发现 多代理系统的这些特征可以用来优化、协调、模拟供应链的整体流程。在此基础 上，将供应链建模方法进行了比较；其次，本文还在s c o r 模型的基础上提出了 基于s c o r 的多代理供应链模型，此模型分别由计划代理、采购代理；制造代理、 配送代理来代替供应链运作过程中相应的节点。最后，构建一个实例来分析多代 理仿真技术解决供应链中的牛鞭效应，通过对结论的分析，发现供应链成员间相 互协作能够减小整条供应链的成本达到最优。 关键词：多代理系统供应链s c o r 模型牛鞭效应 a b s t r a c t a b s t r a c t w i t ht h eg l o b a l i z a t i o ne c o n o m i cr e v o l u t i o n ，w h i c hb e g a nf r o mt h el a s th a l fo ft h e t w e n t i e t hc e n t u r yi sn o wc h a n g i n gt h es u r v i v a la n dc o m p e t i t i o ne n v i r o n m e n to ft h e f i r m sw i t ht h eu n i m a g i n a b l es p a na n dd e p t h h o wt ow i nt h i sc o m p e t i t i o ni sn o t d e t e r m i n e db yt h ee n t e r p r i s ei t s e l fb u tr e a l l yd e p e n d sm u c ho nt h el i n ko fc o o p e r a t i o n b yc o m p a n i e s i nt h ef i e l do f - t h e e f f i c i e n c y a n d q u a l i t yo fs u p p l y c h a i n m a n a g e m e n t s i n c es u p p l yc h a i nm a n a g e m e n ti sa ni n d e p e n d e n tb e n e f i ta n dd e c i s i o n m a k e r t h er u n n i n gp r o c e s so ft h es u p p l yc h a i nm a n a g e m e n th a st h ef e a t u r e so f d i s t r i b u t i o n 、p a r a l l e l i s m 、s e l f - d o m i n a t i o n 、e m b e d d i n g t h e s ef e a t u r e sc h a l l e n g et h e s u p p l yc h a i nm a n a g e m e n t ，m e a n w h i l em u l t i a g e n ts y s t e mh a v et h e s ef e a t u r e s ，a sa r e s u l t ，t h eu s eo fm u l t i a g e n tt e c h n o l o g yi n t os u p p l yc h a i nm a n a g e m e n tw i l lb et h em a i n c o n t e n t so ft h i sp a p e r f i r s t l y ，t h i sp a p e ri n t r o d u c e dt h ec o n c e p to f - t h es u p p l yc h a i n ，a sw e l la st h em o d e l a n dt h ec l a s s i f i c a t i o no fs u p p l yc h a i n t h i sp a p e ra l s oi n t r o d u c e dt h eb a s i cc o n c e p t s 、 t h e o r y 、c h a r a c t e r i s t i c so f m u l t i - a g e n ts y s t e m t h e s ef e a t u r e so f t h em u l t i - a g e n ts y s t e m c a nb et oo p t i m i z e 、c o o r d i n a t e 、s i m u l a t et h ew h o l e s u p p l yc h a i np r o c e s sb ya n a l y z i n g t h ef e a t u r e s o nt h i sb a s i s ，t h e s u p p l yc h a i nm o d e l i n gm e t h o dw e r ec o m p a r e d ； s e c o n d l y ，i n t r o d u c e dt h es c o r - b a s em u l t i a g e n ts u p p l yc h a i nm o d e li nt h i sp a p e r ，t h i s m o d e lp r o g r a mb yt h ea g e n t ，p r o c u r e m e n ta g e n t ， m a n u f a c t u r i n ga g e n t ，d i s t r i b u t i o n a c t i n gi np l a c eo ft h es u p p l yc h a i nt oo p e r a t ei nt h ep r o c e s so ft h en o d e f i n a l l y ，a n e x a m p l et oa n a l y z et h ec o n s t r u c t i o no fm u l t i a g e n ts i m u l a t i o nt e c h n o l o g yt or e s o l v e s u p p l yc h a i nb u l l w h i pe f f e c t ，t h r o u g ht h ec o n c l u s i o no ft h ea n a l y s i s ，f o u n dt h a ta m o n g m e m b e r so ft h es u p p l yc h a i nc o l l a b o r a t i o nt or e d u c et h ee n t i r es u p p l yc h a i nt oa c h i e v e o p t i m a lc o s t k e yw o r k ：m u l t i a g e n ts y s t e ms u p p l yc h a i ns c o rm o d e lb u l l w h i p 创新性声明 创新性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究 成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不 包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技大学或 其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对文件就所做 的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示谢意。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 本人签名： 日期：2 雩丝一 关于论文使用授权的说明 本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究 生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安电子科技大学。学校有权保 留送交论文的复印件，允许查询和借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内 容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。( 保密的论文在解密后遵 守此规定) 本人签名： 导师签名； 日期地丑五l 日期：超2 ：主：益 第一章绪论 第一章绪论 从2 0 世纪8 0 年代后期以来，信息技术的高速发展，全球经济的一体化和知识 经济的兴起，给变革中的中国制造业，带来了全新的挑战，其市场环境和经营特 征发生了根本性的变化，主要表现在： 首先，产品的生命周期越来越短，以往某种产品的生命周期可能有1 2 年，而 现在产品的生命周期大都不超过几个月，在不久的将来，产品的平均生命周期还 将进一步缩短，企业“生产一代、开发一代、储备一代的产品开发模式已远远 赶不上需求的变化，企业越来越依赖基于时间的竞争( t i m e b a s e dc o m p e t i t i o n ) ，在 最短的时间内将最新的产品推向市场，以最快的速度、最准确的时间将产品和服 务送到客户指定的地点。 其次，产品的种类剧增，消费者的需求变化越来越快，厂商为更好地满足需求， 不断地开发新产品，产品种类增长的速度远大于产品需求总量增长的速度，这给 企业在营销、生产、产品开发设计等方面带来了巨大的压力与挑战，企业必须依 靠新的思维方式来进行管理。 第三，企业面临全球竞争环境，企业在世界范围内组织生产，在世界范围内销 售产品，在世界范围内的所有产品和服务类别上与竞争对手竞争，形成全面竞争 的态势。 2 0 世纪9 0 年代以来，人类社会由全球经济一体化、技术创新加速、互联网经 济等因素所引起的巨大变化，标志着全球化时代的到来。在全球化时代，企业经 营更有机会突破地域的限制，在全球范围内配置资源、实行跨国生产和全球销售。 同时企业竞争不断加剧和升级，企业不但要同区域内的对手进行竞争，还须要面 对来自全球竞争对手的挑战。在生产制造和商贸流通领域，企业竞争从围绕技术、 成本或管理等单项要素的竞争，而演变为基于供应链管理的综合竞争，构建准确 把握用户需求并能快速响应用户需求变化的供应链，成为企业获得市场竞争优势 的关键。与企业集团和战略联盟一样，供应链联盟正成为企业进行生产经营和获 得竞争优势的主要模式。 企业如何适应新型竞争模式、把握新经济环境下的竞争规律与市场机会，并最 终创造竞争优势和提高盈利能力，迫切要求企业在传统战略管理理论和既有供应 链管理理论的基础上进行理论和实践创新。 2 基丁多代理的供应链管理研究 1 1 1 企业竞争环境的变化 1 1 选题背景 2 0 世界9 0 年代以前，企业的外部市场环境相对稳定、行业界限清晰，以世界 著名的大型工业企业为典型代表的“钱德勒范式”成为企业经营的典型成功模式， 波特的竞争理论是这一时期公认的权威战略理论。但从2 0 世纪9 0 年代以来，企 业外部环境开始发生巨大的变化，可概括为三个方面【l 】：( 1 ) 经济全球化，包括生 产的国际化、市场的全球化、金融的全球化、区域经济一体化；( 2 ) 技术信息化， 由计算机与通信技术快速发展引发的信息革命标志着信息社会提前到来；( 3 ) 2 1 世纪人类进入温饱后时代。 全球经济的发展和技术的快速进步，使得企业竞争由相对的静态竞争演变为动 态竞争，竞争者之间的战略互动( 竞争双方因对方竞争战略的变化而相互频繁调 整各自的竞争策略) 明显加快。企业竞争战略由传统的以成本和质量为中心向以 创新和时间为中心转变，企业对市场环境变化的快速反应为影响企业生存和发展 至关重要的能力。这些变化对企业管理决策提出了新的挑战，一方面战略决策滞 后于竞争对手将带来巨大的经营风险，另一方面决策者仅依赖既有经验和习惯做 法也可能导致决策失误。新经济环境下的企业战略决策模式强调变化、速度、灵 活性和系统创新，迫切需要支持新环境下企业战略决策的创新理论。 1 1 2 供应链竞争的时代已经来临 传统以竞争为主的企业关系开始发生根本性的变化。在市场形态处于卖方市 场( 短缺经济) 的发展时期，产业链中的企业之间即便主要是对抗与竞争的关系， 企业仍能获得较为满意的利润，上、下游企业普遍不重视相互之间的合作关系； 随着生产力水平的快速提高，多数产品的市场形态由卖方市场逐渐转变为买方市 场( 过剩经济) 、企业主导转变为消费者主导。同时，随着市场竞争日益加剧和日 益复杂化，企业通过提高生产力、提升产品质量等方式可获得的盈利空间越来越 少。在企业经营和市场竞争的多重压力下，企业开始重视通过改善上、下游企业 之间的合作关系来创造价值，此消彼长的“零和博弈”关系逐步演变成为“双赢”、 “多赢”为目标的供应链伙伴关系；供应链中的企业关系日趋紧密，由原来的一 般市场交易关系逐步演变为合作、联盟关系，注重以协同、相互行人和双赢机制 作为供应链伙伴关系运作模式的核心价值观。一些学者甚至提出“竞争在逐渐消 失”的观念。 第一章绪论 竞争关系的转变标志着供应链竞争时代的开始。计算机行业的戴尔在与m m 、 康柏、惠普等公司的竞争中获得领先优势，是供应链竞争的典型案例之一。一些 商业与学术界著名人士提出了鲜明的供应链竞争观点，例如：通用电气前首席执 行官杰克韦尔奇认为“如果你在供应链运作上不具备竞争优势，就干脆不要竞争； 英国管理学者克里斯多夫认为“市场上只有供应链而没有企业，2 1 世纪的竞争是 供应链之间的竞争”；世界权威的财富( f o r t u n e ) 杂志，就将供应链管理能力 列为企业一种重要的战略竞争资源。这些观点集中表述了供应链及其管理在当前 企业经营及市场竞争中的重要作用。因此从某种意义上说，2 1 世纪制造业的竞争 将演变为供应链之间的竞纠2 1 。 1 1 3 创新是2 l 世纪的时代精神 现代经济最显著的特征之一，是几乎在每一个领域的创新均非常迅速。企业不 能依靠过去的成功获得现在的发展，现在的成功也不能保障企业的未来，持续创 新是企业成功的必要条件之一，企业战略必须包含持续创新。例如，三星集团保 持其领先地位主要归公于创新；杜邦公司失去了竞争力，以为曾经是一个高度创 新的公司而最近十年里几乎没有任何创新之举。成功者是那些在每天的经营中都 敢于大胆思考、不断创新的人们【7 4 1 。 供应链管理实质上是一种管理创新。熊彼特认为“创新 是指企业家实行对生 产要素新的结合，并最早( 1 9 1 2 ) 把创新的概念引入经济学并建立创新理论。企 业创新包括制度创新、技术创新和管理创新。管理创新是企业创新的重要内容之 一，包括经营思路、组织机构、管理方式方法、管理模式、管理制度等领域的更 为广阔的各种创新活动。传统的企业创新多局限在单个企业的范围内，而供应链 管理则是一种跨企业或企业群体的创新，设计的范围更为广泛。供应链中，企业 群体的多样性( 异质性群体) 和管理创新的冲突等是供应链管理理论和实践的重 要基础。 因此，在供应链竞争这种企业竞争新模式中，供应链管理成为新的竞争要素， 对企业的经营管理生产产生重大影响。供应链管理的最终目标是获得竞争优势， 必须在成员企业之间建立供应链伙伴关系，在研发、制造，物流等多个领域进行 深入合作，共创价值、共担风险、共享收益、实现共赢。 在这种不断创新的环境下，传统的供应链受到了前所未有的挑战，在互联网技 术的急剧发展下，代理( a g e n t ) 在企业管理中的应用体现了智能化的发展趋势【3 】。 而采用代理技术研究供应链管理成为当前研究的热点问题。代理属于计算机和人 工智能领域的范畴，它能够根据外部环境的变化，自主地完成预先设定的任务。 由于代理具有种种特征，使得代理技术非常适合研究分布式决策的供应链管理和 4 基丁多代理的供应链管理研究 建模问题。本论文就是基于m u l t i a g e n t 技术来研究供应链管理系统。 1 2 多代理供应链的研究现状 目前，m u l t i a g e n t 技术是分布式人工智能领域的研究热点，在制造领域得到广 泛的应用，涉及到虚拟企业、供应链管理、生产过程计划和控制、工艺规划、调 度与控制等方面。研究表明，引入代理技术可增加制造企业生产系统的柔性、智 能性和可重构性。 美国m i n s k ym 教授在1 9 8 6 年出版的思维社会中首次提出代理的概念， 认为社会中的某些个体经过协商可求得问题的解，这个个体既是代理( a g e n t ) 1 4 j 。 一般认为，a g e n t 是一种具备人格特征的、能够接受主体委托并代为主体工作的计 算机软件实体。m u l t i a g e n t 技术对复杂系统具有强大的表达力，能为各种实际系 统提供统一的模型，从而为各种实际系统的研究提供一个统一的框架，其应用领 域十分广阔。利用m u l t i a g e n t 系统来开发供应链管理系统具有一定的智能性，能 解决多企业合作中所面临的问题。 1 2 1 国外研究动态 1 建模与仿真的应用研究 建立供应链的m u l t i a g e n t 仿真模型，通过仿真实际供应链的运行，为供应链 过程重组和供应链运行管理提供决策支持，是m u l t i a g e n t 在供应链管理中的一个 重要应用方面。m u l t i a g e n t 模型是一种新型的、强有力的决策支持工具，它能够 为决策者评价供应链运行效率，进行w h a t i f 分析，提供高效而易用的决策支持。 s w a m i n a t h a n 等用m u l t i a g e n t 提出了一个支持供应链重构的建模和仿真框架 【2 9 1 。代理代表供应链上的每个实体，如顾客、制造商、运输商、零售商。这些代 理之间使用不同的交互协议处理物流、信息流和现金流的仿真。这些交互协议以 及各种类的信息形式出现。信息处理者与每类具体信息相关联，接收相应的信息 决定如何处理这些信息。代理们使用各种各样的控制策略去管理库存、零部件的 获得以及确定最优的运输路线。这个框架能使供应链的建模部件库提供原始部件 库，通过选择有效的组件来构造仿真模型，加快了建模过程，可用于各种企业的 过程重构分析。 n i r u p a mj u l k a 等使用他们设计的m u l t i a g e n t 系统的框架结构研究化工企业的 产业簇群的管理问题，建立了一个称为i n t e l l i g e n tc l u s t e ro p t i m i z e r ( i c o p ) 的系 统，可以提供在供应链网络层面上的决策支持问题1 3 0 1 。在这类问题的决策中，有 第一章绪论 一个决策机构需要对供应链簇群的总体的战略管理负责，需要考虑以下问题的相 关决策：为整个簇群选择项目计划；决策什么样的项目计划；例如，需求管理方 法、物料管理模式、对整个簇群更有效果的战略决策、新的项目计划是否能提高 整个簇群的效率、整个簇群的净产出有多少、整个簇群的输入和输出是什么、整 个簇群的净值是多少、某个企业何种产品对整个簇群的奉献最高等等问题。在这 样层面的决策支持模型中，每个企业实体可以在这样的簇群网络中被设计为一个 具体的企业代理，通过选择合适的代理来完成一个具体需要分析的情境问题的建 模。通过项目代理来完成这种特定情境问题的分析。 p a r u n a k 等受昆虫群落和人类社会群落的启发，提出了一个称为任务排序的代 理网络( a g e n tn e t w o r kf o rt a s ks c h e d u l i n g ，a n t s ) 的框架【3 l 】。代理可以代表在 供应链或企业内的一个实体单元。每个企业都可以被视为一个小的供应链，因此， 在企业内部之间的代理的交互完全类同于企业之间的代理们的交互。这种特性有 助于供应链单元实体之间的集成。代理也可以代表一个企业中具体的资源。每个 代理都拥有承诺的能力，当一个新任务被排序后，每个代理可以根据其可承诺的 能力提供一个投标的( b i d ) ，因此，资源可被分配给各个任务而不必求助于整个 供应链进行重新的计划排序。 k u b o t a 等用m u l t i a g e n t 模型仿真了制造工厂内部的机器、传送带、自动导引 车、仓库等实体的运作过程和控制逻辑，并把模型扩展到企业外部的供应商，分 析了供应商行为对某个生产制造环节的影响【2 8 】。通过对供应链模型仿真数据的分 析，决策者能够发现生产制造环节中可能出现的瓶颈问题。 w i l l i a m 等利用麻省理工学院开发的基于a g e n t 的仿真平台s t a r l o g o ，结合复杂 适应系统理论探讨了分散控制下的供应链网络的协调问题，描述了所进行的3 个 供应链仿真试验【7 5 1 。首先发现分散模型环境中一群独立主体的行为决策优于集中 控制下相似数量主体的行为；其次发现规模经济对集中式供应链生产能力的影响 效果大于分散式供应链；三是发现增大扰动程度导致分散式供应链性能的迅速衰 减，而在集中式供应链中却难以产生剧烈的反馈。 c h a n g r u ir e n 等运用m u l t i a g e n t 的自制性提出了基于自组织理论的柔性供应 链的复杂自适应系统模型，该模型能够在一定程度上适应环境的变化【3 2 】； j e r o e nv 、p o u t r eh 、b e r t r a n dj 将m u l t i a g e n t 技术运用到仓库管理中，特别是 在商品不确定的情况下，而顾客的需求又很大，如何使顾客达到满意度，在此基 础上建立了顾客模型，模型表明在若干不同的复杂环境下，通过顾客需求量的变 化，采用代理技术仿真试验模型，可以看出运用代理技术能够使顾客和仓库管理 达到很好的执行效果【3 引。 卡内基一梅隆大学智能协调与后勤实验室i c l l 的s a d e h 教授提出了m a s c o t ( m u l t i a g e n ts u p p l yc h a i nc o o r d i n a t i o nt 0 0 1 ) 供应链a g e n t 协调框架【3 4 。35 1 。每一 6 基于多代理的供应链管理研究 个协调a g e n t 由i c l l 实验室提出的i ma g e n t 体系结构扩展而来。它支持以事件 驱动的协调过程( e v e n t d r i v e nc o o r d i n a t i o n ) 和混合动态计划与调度。其中a g e n t 有层次的概念：下层a g e n t 负责底层的调度策略的协调，上层a g e n t 负责供应链中 战略层和策略层问题的决策。协调过程由纵向和横向组成，横向协调协议支持同 级a g e n t 之间的协调，纵向协调协议支持上下级a g e n t 之间的协调。 文献【3 6 】把基于a g e n t 智能体的模拟方法与系统动力学的模拟方法进行比较，指 出系统动力学的模拟方法擅长于描述和处理系统的存量和流量，适合研究以物流 交互为主的动态系统，但并不适合研究以信息流交互为主的供应链系统；而文献【3 刀。 指出采用a g e n t 智能体系统模拟供应链相对于其他数学形式的建模方法的优先， 包括易于构造、直观易懂、模拟的结果比传统的数值模拟的结构要准确等 2 计划调度与优化求解方面的应用研究 企业供应链的各个环节一般都具有独立的计划调度能力，但是只有把这些独 立分散的计划调度能力协调、整合在一起，才能使整条供应链的运行得到优化。 利用多智能主体协调供应链各个环节的计划调度，是研究历史较长，而且应用性 最强的一个领域。在基于多智能主体的计划调度系统中，每个智能自主体代表不 同的资源，如机器设备、运输车辆、工人等，并且负责该资源的计划与调度。 m a r ks f o x 所领导的多伦多大学企业集成实验室，于1 9 9 3 年首先提出智能自 主体取代人来管理企业内部供应链的设想，提出了相应的m u l t i a g e n t 系统框架模 型【3 引。在这个设想的指导下，f o x 等人建立了“集成供应链管理 研究项目，在今 后的几年中，开发出了一套基于规则的主体协同语言c o o l ( c o o r d i n a t i o n l a n g u a g e ) 和一套m u l t i a g e n t 开发平台a b s ( a g e n tb u i l d i n gs h e l l ) ，并把他们应 用于供应链的建模与仿真当中。认为可采用基于a g e n t 的新的软件结构来构建供 应链的战术层和操作层决策模型，作者描述了a g e n t 间协商机制，并运用马尔可 夫决策过程理论进行协调计划的优化，并声称该方法支持供应链中由随机事件引 发的复杂协调工作。 在基于m u l t i a g e n t 的计划调度系统中，每个智能代理代表不同的资源，如机 器设备、运输车辆、工人等，并且负责该资源的计划与调度。m u l t i a g e n t 之间广 泛采用协议网络规范，通过对各种资源进行竞价，达到优化资源配置，协调计划 调度的目的【6 2 1 。为了解决协议网络发现和解决冲突能力弱的缺点，许多学者还同 时引入了基于黑板的任务协同机制，或者对协议网络规范做出改良，提出了诸如 扩展的协议网络规范，市场驱动型协议网络等改进方梨6 3 】。 加拿大多伦多大学在实施企业集成计划中，将集成供应链管理( i s c m ) 列为 其中重要项目，其正在开发的供应链集成管理系统由一组合作的a g e n t 组成，每 个a g e n t 能完成供应链上一种或几种功能，并研究如何恰当地分解供应链上的各 第一章绪论 7 个功能，以便把它们封装在a g e n t 中。i s c m 的研究目的主要是实现基于约束的供 应链协调和计划调度 7 2 - 7 3 1 。 i n tt 、a b a d is ，v e r d i c c h i om 、c o l o m b e t t im 等人将企业供应链中的功能单元 建模成独立的但又是相互合作的a g e n t 3 9 。例如：订单a g e n t 、运输a g e n t 、调度 a g e n t 、采购a g e n t 等，研究了如何使各种功能单元a g e n t 进行有效的生产调度等 等，根据不同的建模，设置a g e n t 的类型也各不相同。 m e h r aa 等提出一类自治性和智能型更强的供应链m u l t i a g e n t 系统结构 6 0 1 这 种系统体系不要求有一个负责通讯和协调的中间代理存在，每个代理都具有充分 信息通讯和任务求解与计划协调的能力。各个企业能够在m u l t i a g e n t 系统之上开 发自己的应用信息系统，由智能代理作为地位平等的买卖者代表各代理的利益， 动态的参加到供应链的运行中来。 r e i sj 和m a m e d en 等研究了在有全局事件约束的情况下，分布式a g e n t 如何 通过合作进行有效的生产调度【4 0 】；而t o mw a g n e r 和v a l e r i eg u r a l n i k 通过在已有的 t a e m s a g e n t 的基础上，增加一种新的合作机制，这种机制增强了供应链中a g e n t 的灵活性和反应性【4 1 】； r i c a r d ojr a b e l o ，c a m a r i n h am a t o slm 研究了计算机集成制造环境下的生产 调度问题，提出了一种m u l t i a g e n t 框架用于计算机集成制造系统的动态调剧们j 。 框架中建立了调度监督代理、通信控制代理、企业活动代理和联盟代理，共4 种 代理。在用谈判技术实现动态调度时，为了加快谈判过程，减少通信量，采用两 次公布任务方法，即第一次公布任务的粗略要求，选定合作目标后，再公布详细 作业计划用于具体加工过程。 1 2 2 国内研究动态 目前国内众多学者对m u l t i a g e n t 供应链管理系统也进行了研究，主要代表有： 王怀伯、高国军等认为代理的相对自治性及其之间的协同能力，使m u l t i a g e n t 系 统具有高度柔性、自治性，并能对环境变化进行快速响应，这些特点使得系统的 敏捷性全面提高【5 】； 彭观，傅勇辉提出采用代理实现制造合作伙伴间的资源集成，在供应链管理 中采用智能体技术，通过有效的资源配置，优化联盟企业供应链，动态优化材料 和库存，增强企业对市场的反应能力1 6 】； 李翠红等提出敏捷供需链计划与协调机制，指出计划与协调系统具有独立性、 自主性、分布性、交互性、协作性和并行性的特点，并给出了代理体的结构框架【7 1 ； 陈剑等建立基于m u l t i a g e n t 顺序型企业供应链系统，在此基础上，考察了协 议支付对企业供应链整体效益的影响。并结合复杂适应系统理论，采用a g h c p n 方 基_ 丁多代理的供应链管理研究 法来构造供应链系统模型，并通过仿真获得相关的性能指标数值，为供应链管理 的优化决策和业务流程再造提供相关依据【8 】； 复旦大学的彭松俊等人基于m u l t i a g e n t 规划技术，提出并建立了支持企业供 应链建模分布式协同求解模型，包括企业供应链的分层规划理论、供应链中的 m u l t i a g e n t 协同模式分析、状态空间模型以及任务分解算法等四部分内容【4 刀； 陈志祥等人提出基于m u l t i a g e n t 集成的供应链模式和继承的动态建模思想以 及基于该建模思想的建模方法，并对面向供应链管理的供需合作模型作了探讨【4 2 】； 任荣平、蒋国瑞等针对m u l t i a g e n t 的供应链系统中a g e n t 的交互协议进行了 深入研究，提出了一种更灵活的基于m u l t i a g e n t 的自适应供应链系统模型，该模 型能够在供应链系统中由于新的厂商加入引起的交互协议改变的情况下，无需进 行企业a g e n t 的二次开发重构，动态地适应这种变化畔】； 陈远高根据p e n g 研究的供应链管理系统设计中a g e n t 的应用，总结基于a g e n t 的供应链系统中的内容层、协议层、执行层建立了能够协调合作共同完成供应链 管理职能的智能协同a g e n t ，通过基于a g e n t 的系统来提高供应链管理的效率【4 习； 姚李刚等采用面向过程的仿真理念，建立了基于a r e n a 通用仿真系统的供 应链仿真模型，具有对信息流、物流和资金流进行仿真的功能【6 5 1 。该供应链仿真 模型包含信息流和物流，利用a r e n a 仿真系统中的功能模块，分别建立相应的 仿真流程。采用通用仿真系统建立基于a g e n t 的供应链仿真模型的思想，试图在 面向过程仿真的框架内，用a r e n a 仿真系统，对供应链中的构成要素、顾客、 供应商、分销商、运输商和银行等进行封装，力求建立具有状态、自主行为和运 营知识等功能的实体，实现a g e n t 的初步功能。 魏振宇和喻国平从信息中间商的角度去研究基于m u l t i a g e n t 的交易环境，介 绍了一种基于m u l t i a g e n t 的系统结构以提高电子供应链中无二义性信息的质量和 参与者的互动，而代理通过智能系统在电子供应链中寻找商业合作伙伴行业通过 吸取以往不成功的经验促进交易、使不稳定的需求和供应条件得以有效化【4 6 1 。因 此，基于m u l t i a g e n t 的电子交易市场通过整合不同地区授权的监视代理，以收集 和共享市场相关的信息来提供整个电子供应链上的信息透明度； 李刚和赵丽维用m a s 模拟供应链，构建了基于m a s 的多级供应链模型，给 出了控制a g e n t ，需求预测a g e n t ，两种a g e n t 的功能，以及如何通过联合需求预 测机制计算各级实体的订货量和最优的总成本的步骤，并在此基础上利用g a 预 测需求，并对各级实体各自为政、基于m a s 的移动平均值预测法、基于m a s 的 指数平滑法、基于m a s 的g a 预测法四种情况进行了对比分析1 47 1 。结果表明基于 m a s 的g a 预测法优于其他几种情况，对于供应链实施需求预测具有重要的意义。 张晓东、柴跃廷等提出了一个敏捷供需链管理系统的实现框架，它由系统仿 真与决策系统、计划与调度系统、执行系统和结盟企业原有信息系统的封装4 部 第一章绪论 9 分组成【6 4 1 。对结盟企业原有信息系统的封装采用以软件代理的形式，将原有系统 封装为规范的c o r b a 对象。每个代理由本地知识库、执行机构、通讯控制单元 和功能接口组成，在实现敏捷供需链系统时，每个代理具有各自领域的相关知识， 可按照各自不同的承诺和倾向处理不同的请求。只有当它们相互协作时，综合利 用不同的领域知识，才能从全局实现整个供需链系统的计划与调度。 综上所述，代理技术能够较容易的模拟现实中供应链上的渠道成员在地理上 分散分布的特性，代理模拟现实的供应链结构，即每个实体的模型可以独立的维 护和发展，这样，系统的总体行为和决策就通过子系统之间的相互交互来实现建 模过程，系统容易维护并可以提高整条供应链的效率。 1 3 本文的研究方法与思路 供应链是一个动态的、高度变化的复杂系统，要做好供应链管理建模、仿真 是一个不可缺少的方法之一。本文通过阅读大量国内外有关参考文献，在对现代 供应链中常存在的如信息不透明而引起的牛鞭效应、由于客户需求发生波动，而 使得企业库存产生巨大波动，随之库存成本也将提高，降低整个企业效率、以及 由于企业之间的不协作而产生的巨大成本等问题的基础上，论文将m u l t i a g e n t 技 术运用到供应链管理中，利用m u l t i a g e n t 的自治性、独立性、交互性等特点使得 供应链成员协作、协同的供应链设计与优化成为可能，能更好的解决供应链中的 疑难问题。本文采取定量与定性相结合的分析方法，定性分析法具体体现在运用 定义法、解释法和比较分析法等方法；定量分析法主要体现在运用数学建模、参 数定义、仿真等方法。论文的研究思路如下： 第一章绪论 论述了本论文的选题背景、分析了目前国内外m u l t i a g e n t 供应链的研究现状 与最新动态，以及论文的研究方法、思路和论文的整体框架； 第二章供应链管理及m u l t i a g e n t 系统 首先介绍了供应链的概念、供应链的拓扑结构模型和分类、供应链管理的方 法、原则；其次对m u l t i a g e n t 系统的基本属性、特点、研究内容以及m u l t i a g e n t 的应用简单陈述为下文进行铺垫；最后分别介绍了供应链系统基于运筹学的建模 方法、基于控制论的建模方法、基于偏好约束锥d e a 模型与m u l t i a g e n t 系统仿真 的建模方法并进行比较： 第三章基于s c o r 的多代理供应链模型 本章简单的介绍了供应链运作参考模型( s c o r ) ，并在此模型的基础上，将 m u l t i a g e n t 技术与s c o r 相结合，详细介绍了一种基于s c o r 的多代理供应链模 l o 基于多代理的供应链管理研究 型，同时给出了该模型。从此模型中可以看出将m u l t i a g e n t 技术运用到供应链中， 可以有效地解决信息不透明、信息共享的困难。 第四章基于m u l t i a g e n t 仿真技术解决供应链的牛鞭效应 本章首先介绍了牛鞭效应的概念，简单的阐述了牛鞭效应产生的原因、对供 应链整体的影响以及如何消除；其次，运用m u l t i a g e n t 技术对供应链进行仿真建 模，给出仿真中的参数定义和采取的相关策略，并通过一个应用实例进行仿真建 模，对每个仿真步骤进行详细论述，最后对仿真数据进行分析评估。 第五章总结 总结全文的主要内容。全文的研究思路如图1 1 所示： 绪论 上 供应链管理及多代理系统 上 上上 l 基于s c o r 的多代 基于多代理仿真技术解 i 理供应链模型决供应链的牛鞭效应 1 r 总结与展望 图1 1 本文结构框架图 第二章供应链管理及多代理系统 第二章供应链管理及多代理系统 从人类社会诞生之目起，就有了供应者与需求者之间的供需关系，也就是存在 着供应链( s u p p l yc h a i n ，s c ) 。只是在早期的人类社会，没有社会分工和丰富的 产品或商品交换，因此，供应者与需求者之间的供需关系相对简单。 2 0 世纪以来，随着社会分工的细化，产品或商品交换的渠道、方式日趋复杂 多样，供应商、制造商、消费者等的外部环境变得越来越不可预测。越来越多的 企业认识到纵向一体化管理模式对提高整个产品竞争力的潜力已经开始变小。为 了取得市场机遇，企业不断的寻求自身资源的优化配置，纷纷联合其他相关企业 建立跨地区、跨国家的虚拟企业，力求以最快的速度、最优的组合完成原材料的 供应与采购、半成品与成品的加工制造以及产品的最终交付。同时企业也开始转 变管理模式，将原有的非核心业务外包( o u t s o u r c i n g ) 出去第三方物流，自 己集中资源发展核心能力，通过和业务伙伴结成战略联盟以占据竞争中的主动地 位。因此则就迫切需要企业围绕提高核心竞争力实现创新与突破，进行各种变革 以适应新的竞争形势。因此，哈佛商学院的m i c h a e lp o r t e r 教授于2 0 世纪8 0 年代 初期提出了有名的价值链模型。m i c h a e lp o r t e r 教授指出，企业获得竞争优势主要 依靠为顾客提供价值，企业的基本活动就是由内部后勤、生产经营、外部后勤、 市场销售、服务这5 个基本的增值活动构成，从而形成价值链。一个企业的运作 过程就是他的价值链的增值运动过程。而供应链正是在价值链理论基础上进一步 发展而来的；将价值链的概念进一步扩展来看待一个产业，可以认为产业正是由 多个价值链，通过一个企业的产品被另一个企业作为原料加以利用，逐级链接构 成供应链。而在这条链上如何管理与控制供应者与需求者之间的物流、信息流、 资金流，降低物料的库存，加速物流及相关资金流的周转，提高企业生产及商品 流通的效率，成为迫切需要解决的问题，于是，人们开始对供应链问题进行研究。 2 1 1 供应链 2 1 供应链及供应链管理 供应链概念在企业发展的不同时期有不同的内涵，不同的学者对此也有不同的 定义。关于供应链目前还没有一致的说法或定义，国内外相关领域的研究人员从 不同角度对供应链进行了定义，但是，j a y a s h a n k a r 等学者的定义得到了普遍的认 1 2 基于多代理的供应链管理研究 可：供应链是以“我”为根节点的双向树状结构所组成的网络系统，实际上已经 超出了链的范围。因此，我们可以把供应链看作是围绕核心企业，通过对信息流、 物流、资金流的控制，从采购原材料开始，制成中间产品以及最终产品，最后由 销售网络把产品送到消费者手中的将供应商、制造商、分销商、零售商、直到最 终用户连成一个整体的功能网链结构模式【5 7 1 。 2 1 2 供应链的拓扑结构模型 根据以上关于供应链的定义，我们可以把供应链的拓扑结构归纳为如图2 1 所 示的模型结构【9 】。 从图中可以看出，供应链是由所有加盟的节点企业组成，其中一般有一个核心 企业( 可以是产品制造企业，也可以是大型零售企业，如美国的w a l m a r t ) ，节点 企业在需求信息的驱动下，通过供应链的职能分工与合作( 生产、分销、零售等) ， 以资金流、物流或服务流为媒介实现整个供应链的不断增值。此时供应链的概念 形成为一个网络的概念，例如丰田( t o y o t a ) 、耐克( n i k e ) 、尼桑( n i s s a n ) 、麦当 劳( m c d o f i a l d s ) 和苹果( a p p l e ) 等公司的供应链管理都是从网络的角度来实施 的。 上 游 企 业 第3 级到第2 级第1 级第1 级第2 级 第3 级到 - 一一一- - 一一一- 一- 一一一一一一- - 一一一一一一一- - 一- - 一一一一一一- - 一一一- - - 一- - - - 一一一一一一- - - 卜 供应链成员企业i 供应链核心企业 图2 1 供应链的网络结构 第二章供应链管理及多代理系统 在供应链中，不同的生产过程与生产活动，总是创造了产品或服务的价值，同 时增加了产品或服务的成本，在其结束时形成了中国产品、最终产品或服务，并 把最终产品转移到顾客手中。只要顾客购买产品或服务就是对整个供应链的认可。 1 供应链的方向 在供应链上除了流动着物流( 产品流) 、信息流以及知识流外，在一定程度上 还流动着资金流。物流的方向一般都是从供应商流向制造商，再流向分销商。在 特殊情况下( 如产品退货、r e v e r s es u p p l yc h a i n 、逆向供应链等) ，产品在供应链 上的流向与上述方向相反。 我们依照物流的方向来定义供应链的方向，以确定供应商、制造商和分销商之 间的顺序关系，那么从左至右依次为供应链的上游企业、下游企业( 如图2 1 所示) 。 2 供应链的级( e c h e l o n ) 在供应链模型中，从核心企业的角度，向上游看，可以相应地定义第1 级供应 商、第2 级供应商，而且还可以递归地定义第3 级供应商、第4 级供应商等等。 向下游看，可以定义第l 级分销商、第2