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东北大学博士学位论文摘要 电子商务环境下基于a g e n t 的供应链计划系统的研究 摘要 目前，企业商务正面临着日益严重的环境压力。这些压力包括全球竞争的市场、要求 更完善服务的客户、和加速发展的技术。为了生存和发展，企业必须有效地管理他们的 供应链。策略的解决方案是把他们的供应链组织成一个集成的、以客户为中心的“虚拟 公司”来优化供应链。在这个虚拟公司里，所有组织都愿意工作在一起，相互合作。他 们不只共享资源，时间，和能量，而且还共享所取得的利益。形成一个流畅无误的，最 有效的网络系统。 供应链计划是供应链决策的核心问题。随着供应链规模的扩大，供应链计划也变得 更加复杂。因为具有中心式自上而下的控制、复杂性、和不确定性以及通讯带宽和速度 的限制，传统的计划方法不适应供应链决策。 本文按照系统工程和软件工程的思想，采用多a g e n t 的方法，对电子商务环境下的 供应链计划系统进行了总体设计，分别从战略、战术和运作层次，针对物流网络结构构 建、供应链项目获得和评估，以及供应链任务委派等问题进行了研究，最后给出了一个 原型系统的实现。具体内容包括以下七个部分： ( 1 ) 查阅了国内外大量的期刊、书籍、会议文集、研究报告等文献，了解供应链计 划问题的研究现状。同时对相关问题如电子商务、人工智能的理论和技术进行了综述， 为本文下面的研究奠定了理论基础。 ( 2 ) 采用多a g e n t 的方法，对供应链计划系统进行了总体设计，提出了一个集成的 多a g e n t 供应链计划模型。该模型利用移动a g e n t 的特点，构成多a g e n t 联盟结构的 组织形式。实现了物流网络构造的供应链战略计划；通过项目搜索、项目评估和项目 产品设计，完成供应链项目获取功能的战术计划；在运作层，通过把高层次项目计划 转化为任务网络的形式的需求任务单r f q ( r e q u e s t sf o rq u o t a t i o n s ) ，以一个市场机 制表达它的计划，以组合拍卖的方式进行任务分派。另外，通过监控各项任务的进展 情况，对计划进行相应调整。 ( 3 ) 解决供应链需求扭曲即“牛鞭效应”的问题，需要建立合理的市场需求预测机 制。针对供应链预测模型复杂、难以人工选择的问题，分别采用最小贴切度和神经元 网络方法建立了预测模型类型选择模型和预测模型结构选择模型，通过实例验证了模 一玎一 东北大学博士学位论文摘要 型的有效性。 ( 4 ) 为了支持供应链物流网络构建决策，在得到供应链需求预测的基础上，提出了 优化整个供应链成本的物流网络优化模型，采用基于移动a g e n t 的并行计算方法对模 型进行了求解，通过实例验证了模型的有效性和算法的实用性。 ( 5 ) 为了支持供应链项目获得决策，采用神经元网络方法，建立了项目w e b 搜索、 项目评估和项目产品设计模型，通过实例验证了模型的有效性。 ( 6 ) 为了支持供应链任务委派决策，提出了基于关键路径法把高层次项目计划转化 为任务网络的形式的需求任务单的方法；提出了为每个成员计算各自能够承担的带有 时间窗的任务及价格的投标计算模型，和采用遗传算法对模型进行求解的算法；针对 供应链成员对需求任务单的投标，提出了中标选择组合优化模型，和采用移动a g e n t 的并行计算对模型进行求解的算法；通过实例验证了各个模型的有效性和算法的实用 性。 ( 7 ) 最后，给出了基于j 2 e e 平台的供应链计划决策支持原型系统的实现，该系统 可以与供应链上所有组织的局部e r p 系统集成形成更大的多智能体体系结构。本次实 践也是对掌握一套开发多a g e n t 应用系统的分析与设计方法的一次有益的探索。 关键词：供应链，供应链计划，多a g e n t ，电子商务。 一m 一 东北大学博士学位论文 r e a s e r c ho nm u l t i a g e n ts u p p l yc h a i np l a n n i n gs y s t e mi nt h e e n v i r o n m e n to fe c o m m e r c e a b s t r a c t b u s i n e s s e sa r en o w f a c i n gi n c r e a s i n g l yg r e a t e re n v i r o n m e n t a lp r e s s u r e si n c l u d i n gg l o b a l c o m p e t i t i v em a r k e t s ，d e m a n d i n gc u s t o m e r s ，a n da c c e l e r a t i n gt e c h n o l o g yd e v e l o p m e n t i n o r d e rt os u r v i v ea n d p r o s p e r , b u s i n e s s e sh a v et om a n a g et h e i rs u p p l yc h a i nm o r ee f f e c t i v e l y t h es t r a t e g i cs o l u t i o ni st oo r g a n i z et h es u p p l yc h a i na sa l li n t e g r a t e da n dc u s t o m e r - c e n t e r e d v i r t u a lc o r p o r a t i o n t o o p t i m i z et h es u p p l yc h a i n i nt h i s v i r t u a lc o r p o r a t i o n ”a l lt h e o r g a n i z a t i o n sw o u l dl i k et ow o r kt o g e t h e rt od e v e l o pt h et o t a le r r o rf l e ea n dm o s te f f e c t i v e n e t w o r k , a n dt od i s p l a yt h et o t a lc o o p e r a t i o n ，s h a r i n gn o to n l yr e s o u r c e s , t i m e ，a n de n e r g y , b u ta l s ot h eb e n e f i t st h e yh a v ea c h i e y e d p l a n n i n gi st h ec o r ep r o b l e mi ns u p p l yc h a i nd e c i s i o nm a k i n g 、斫t ht h ei n c r e a s ei nt h e l e n g t ha n ds i z eo ft o d a y ss u p p l yc h a i l l t h ec o m p l e x i t yo fp l a n n i n ge x p l o d e s t h e r e f o r e ， c o n v e n t i o n a lp l a n n i n gs y s t e m sa r en om o r ea d v i s a b l e ，b e c a u s eo fs u c hw e a k n e s s e sa s c e n t r a l i z e dt o p d o w n c o n t r o l ，c o m p l e x i t y , a n du n c e r t a i n t ya n ds u c hl i m i t a t i o n s a s c o m m u n i c a t i o n b a n d w i d t h a n ds p e e & t h i s r e s e a r c hs u g g e s t s a d i f f e r e n t p e r s p e c t i v e ，w h i c h i s ad i s t r i b u t e dp l a n n i n gm e t h o d ，f o c u s i n go nt h ea u t o n o m o u sa g e n t sw h oe x e c u t ei n d i v i d u a l p l a n n i n gf u n c t i o n sb a s e do nt o t a lc u s t o m e rs e r v i c e a c c o r d i n gt ot h et h e o r i e so ft h es y s t e m se n g i n e e r i n ga n ds o f t w a r ee n g i n e e r i n g , a m u l t i a g e n ta r c h i t e c t u r eh a sb e e nd e v e l o p e df o rs u p p l yc h a i np l a n n i n g i ti so r g a n i z e db ya l a y e ra l l i a n c ei n c l u d i n gs t r a t e g y , t a c t i c sa n do p e r a t i o nc o o p e r a t i o ng r o u p s s u c hr e l a t e d d e s c i s i o np r o b l e m sa st h e1 0 百s t i cn e t w o r kb u i l d i n g ，t h ep r o j e c ta c q u i r e m e n ta n de v a l u a t i o n , a n dt h et a s ka s s i g n m e n ta r er e s e a r c h e d ，a n d f i n a l l yap r o t o t y p e s o f t w a r es y s t e mi s i m p l e m e n t e d t h ed e t a i li sa st h ef o l l o w i n g ： ( 1 ) w es u r v e yt h ec u r r e n tr e s e a r c h e so nt h es u p p l yc h a i np l a n n i n gs y s t e mb y r e v i e w i n gal a r g en u m b e ro fd o m e s t i ca n di n t e r n a t i o n a lf i t e r a t u r e s ，a tt h es a m e t i m e ，w ea l s os u r v e yc o r r e s p o n d i n gp r o b l e m s ，s u c ha s t h ec o n c e p t i o na n d c h a r a c t e r i s t i c so fe - c o l l l l n e r c e ，t h et h e o r ya n dt e c h n o l o g yo fa r t i f i c a li n t e l l i g e n t ， a l lo f w h i c hp r o v i d eaf o u n d a t i o nf o rt h ef o l l o w i n gs e c t i o n so f t h i sp a p e r ( 2 )a g e n t - b a s e ds o f t w a r ed e s i g nm e t h o di su s e df o rt h es u p p l yc h a i np l a n n i n g s y s t e m , a n da ni n t e r g r a t e dm u l t i a g e n ts u p p l yc h a i n - p l a n n i n gm o d e li sg i v e n b y u s i n gt h ea d v a n t a g e so ft h em o b i l ea g e n lt h em o d e ls u p p o r t ss u p p l yc h a i n d e c i s i o n - m a k i n gi nt h r e el a y e r s i ns t r a t e g yl a y e r , i ti m p l e m e n t st h ep l a no ft h e s u p p l yc h a i nl o g i s t i cn e t w o r kb u i l d i n g i nt h et a c t i c sl a y e r , i ts e a r c h st h es u i t a b l e i v 东北大学博士学位论文 ( 3 ) ( 4 ) ( 5 ) ( 6 ) p r o j e c t so nt h ew e b ，e v a l u a t e st h e m ，a n dd e s i g n sp r o d u c tf o rt h e m ，i no r d e rt o e x e c u t et h ep l a no ft h ep r o j e c ta c q u i r e m e n t i nt h eo p e r a t i o nl a y e r , i tt r a n s f e r s t h eh i 曲一l e v e lp r o j e c tp l a ni n t oar e q u e s tf o rq u o t a t i o n s ( r f q ) i nt h ef o r mo f t a s kn e t w o r k s ，u s e st h eb i d d i n gm e c h a n i s mt oa s s i g nt h e t a s k s a m o n gt h e m e m b e r e n t e r p r i s e s ，a n da d j u s t st h ep l a n sb ym o u i t o f i n gt h et a s ke x e c u t i o n i no r d e rt os o l v et h ed e m a n dd i s t o r t i o nn a m e d b u l l w h i pe f f e c t a l o n gt h e s u p p l yc h i a n , an e wm a r k e tf o r e c a s t i n gm e c h a n i s mn e e dt ob eb u i l t t h e r e f o r e , s u c hi n t e l l i g e n tm e t h o d sa r eu s e dt ob u i l dt h em a t h m a t i cm o d e lo ft h ef o r e c a s t m o d e lt y p es e l e c t i o na n dt h e f o r e c a s tm o d e ls t r u c t u r es e l e c t i o n ，a n dt h er e a l a p p l i c a t i o np r o v e st h ee f f i c i e n c yo f a l g o r i t h ma n dt h ep r a c t i c a l i t yo f m o d e l i no r d et os u p p o r tt h el o g i s t i cn e t w o r kb u i l d i n gd e c i s i o n - m a k i n gf o rt h es u p p l y c h a i n , a nm a t h e m a t i cm o d e lf o ro p t i m i z i n gt h el o g i s t i cn e t w o r ki sg i v e nb a s e d o nt h em a r k i n gf o r e c a s t i n g ，t h em o b i l ea g e n tm e t h o di sg i v e nt os o l v et h em o d e l ， a n dar e a la p p l i c a t i o np r o v e st h ee f f i c i e n c yo fa l g o r i t h ma n dt h ep r a c t i c a l i t yo f m o d e l i no r d et os u p p o r tt h ep r o j e c ta c q u i r e m e n td e c i s i o n - m a k i n gf o rt h es u p p l yc h a i l l t h en e u r a ln e t w o r kt e c h n i q u ei su s e dt ob u i l ds u c hm e t h m a t i cm o d e l sa st h e p r o j e c tw e bs e a r c h m i n g ，t h ep r o j e c te v a l u a t i o n ，t h ep r o d u c td s i g nf o rt h ep r o j e c t , a n dar e a la p p l i c a t i o np r o v e st h ee f f i c i e n c yo fa l g o r i t h ma n dt h ep r a c t i c a l i t yo f m o d e l i no r d et os u p p o r tt h et a s ka s s i g n m e n td e c i s i o n - m a k i n gf o rt h es u p p l yc h a i n , a t a s kn e t w o r kt 0r e p r e s e n tap l a nt h a tw i l la c h i e v eag o a li sc r e a t e d s o m e m a t h e m a t i cm o d e l sl i k et h eb i dc a l c u l a t i n ga n dt h ea w a r d i n gb i d sc h o o s i n ga r e b u i l tt oa t t r a c tt h em o s ta d v a n t a g e o u ss e to f b i d s ，t oa n a l y z et h eb i dt od e t e r m i n e a u c t i o nw i n n e r s ，a n dt og e taw o r ks c h e d u l ef r o mt h ew i n n i n gb i d s t h em o b i l e a g e n tm e t h o da n dt h eg e n e t i ca r i t h m e t i ct h e o r ya r eu s e dt os o l v et h e s em o d e l s t h ep l a ne x e c u t i o n sa r em o n i t o r i n ga n dr e s p o n d i n gt os o m eu n e x p e c t e de v e n t s ar e a la p p l i c a t i o np r o v e st h ee f f i c i e n c yo fa l g o r i t h ma n dt h ep r a c t i c a l i t yo f m o d e l ( 7 ) i nt h el a s t , t h ej 2 e ei m p l e m e n t a t i o no ft h ep r o t o t y p es y s t e mi sd e s c r i b e d ，w h i c h i se x t e n d e dt ot h em u l t i a g e n ts u p p l yc h a i ne c o m m e r c e p l a t f o r mb yi n t e g r a t i n g t h ee r ps y s t e m so ft h em e m b e re n t e r p r i s e s , a n di ti sa g o o dt e s tt om a s t e rh o w t oa n a l y z e ，d e s i g na n dd e v e l o pm u l t i a g e n ta p p l i c a t i o ns y s t e m s k e yw o r d s ：s u p p l yc h a i n , s u p p l yc h a i np l a n n i n g ，m u l t i a g e n tt e c h n o l o g y , e c o m m e r c e v 独创声明 本人声明所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得的研究成果除加 以标注和致谢的地方外，不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为 获得其他学位而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论 文中作了明确的说明并表示诚挚的谢意。 学位论文作者签名： 叫啼弛 签字日期； 。f 、一6 ，8 、弓。 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论文的规定：即 学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借 阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交 流。 ( 如作者和导师同意网上交流，请在下方签名：否则视为不同意) 铷酶雕咿 签字日期：z 乒乡p 东北大学博士学住论文 第一章绪论 第一章绪论 1 1 问题的背景 由于科学技术不断进步和经济的不断发展、全球化信息网络和全球化市场的形成、 以及技术变革的加速，使得产品寿命周期不断缩短，企业面临着缩短交货期、提高产 品质量、降低成本和改进服务的压力。所有这些都要求企业能对不断变化的市场做出 快速反应，并且源源不断地开发出能够满足用户需求的和定制的“个性化产品”去占领 市场以赢得竞争【”。 在这个全球市场的激烈竞争环境中，企业面对一个变化迅速且无法预测的买方市 场，传统的生产与经营模式对市场剧变的响应越来越迟缓和被动，必须以系统化的指 导与控制方法把企业中的人、财、物和信息等资源，高质量、低成本、快速及时地转 换为市场所需要的产品和服务。为了摆脱困境，企业采取了许多先进的单项制造技术 和管理方法，如计算机辅助设计、柔性制造系统、准时生产制、制造资源计划( r p ) 等，虽然这些方法取得了一定的实效，但在经营的灵活性、快速满足顾客需求方面并 没有实质性改观【2 】。人们终于意识到问题不在于具体的制造技术与管理方法本身，而 在于它们仍囿于传统生产与经营模式的框框之内。从8 0 年代后期开始，国际上越来越 多的企业放弃了这种传统的经营模式，代之的是“横向一体化( h o r i z o n t a li n t e g r a t i o n ) ” 的思想，即利用企业外部资源快速响应市场需求，本企业只关注核心的制造能力：产 品方向和市场，形成了一条从供应商到制造商再到分销商、零售商以及消费者，贯穿 所有企业的”链”【3 1 。由于相邻节点企业表现出一种需求与供应的关系，当把所有相邻 企业依此连接起来，便形成了供应链( s u p p l yc h a i n ) 。供应链上的节点企业必须达到 同步、协调运行，才能使供应链上的所有企业都能受益。于是便产生了供应链管理 ( s u p p l yc h a i nm a n a g e m e n t , 简称s c m ) 这一新的经营与运作模式i 4 - 5 1 。它涉及到市场 预测、新产品研发、工程设计、原材料采购、生产制造、仓储管理、运输、履行订单、 顾客服务这样一个全过程。 由于近3 0 年，计算机的广泛应用、网络特别是n t e m e t 的成熟、信用卡的普及应 用、电子安全交易协议的制定、以及政府的支持与推动，电子商务( e l e c t r o n i cc o n l e r c e ) 取得了巨大发展。电子商务的出现与应用，则消除了用户和供应商之间的障碍。知识 经济时代的到来，信息替代劳动力和库存成为提高生产力的主要因素，而企业用于提 高决策水平的信息更多的来源于电子商务【6 】。通过电子商务的运用，能有效连接供应 商、制造商、分销商和用户之间在供应链中的关系，而且在企业内部，电子商务也可 以改善部门之间的联系。如i n t e r n e t 加强了用户 p u n ”机制，使用户可以直接从供应商 那里获得产品的同时，获得有用信息，而且通过i n t e m e t ，企业能以更低的成本加入到 供应链联盟中。利用信息技术的支撑，实现供应链上信息共享和供应链上成员的信任、 东北大学博士学位论文第一章绪论 合作、利益及风险共担，是供应链管理成功的关键，也是供应链计划必须考虑和解决 的问题。由于供应链上的成员之间存在着相互冲突的目标，如国内部分实施j i t 生产 方式的企业，把原材料、零部件体外循环，自己的原材料、零部件可以保持较低的库 存，原材料供应商、零部件制造商由于运输距离、运输批量、未来需求信息的掌握和 质量等因素，不得不保持较高的安全库存，因此为解决供应链上成员的冲突，需要建 立合作、信任、共赢的新的战略联盟机制，形成供应链“虚拟企业”，实现供应链的集 成。利用信息技术实现信息共享，减少由于需求不确定引起的牛鞭效应【7 1 。 电子商务化环境下虚拟企业是一种新型的企业组织模式，这种组织模式的特点以 及针对此类企业的供应链计划是目前研究的热点，其流程运作形式与传统的企业生产 计划不同，其中协商和协调是其主要特征。而传统的企业生产计划是以某个企业的物 料需求为中心展开的，缺乏和供应商的协调，企业的计划制定没有考虑供应商以及分 销商的实际情况，不确定性对库存和服务水平影响较大，库存控制策略也难以发挥作 用【8 】。供应链上任何一个企业的生产和库存决策都会影响供应链上其他企业的决策， 或者说，一个企业的生产计划与库存优化控制不但要考虑某企业内部的业务流程，更 要从供应链的整体出发，进行全面的优化控制，跳出以某个企业物料需求为中心的生 产管理界限，充分了解用户需求并与供应商在经营上协调一致，实现信息的共享与集 成，以顾客化的需求驱动顾客化的生产计划，获得柔性敏捷的市场响应能力。传统的 计划和控制模式与供应链管理思想的差距主要表现在如下几个方面： 决策信息来源的差距( 多源信息) ：生产计划的制定要依据一定的决策信息，即基 础数据。在传统的生产计划决策模式中，计划决策的信息来自两个方面，一方 面是需求信息，另一方面是资源信息。需求信息又来自两个方面，一个是用户 订单，另一个是需求预测。通过对这两方面信息的综合，得到制定生产计划所 需要的需求信息。资源信息则是指生产计划决策的约束条件。供应链管理环境 下需求信息和企业资源的概念与传统概念是不同的。信息多源化是供应链管理 环境下的主要特征，多源信息是供应链环境下生产计划的特点。另外，在供应 链环境下资源信息不仅仅来自企业内部，还来自供应商、分销商和用户。约束 条件放宽了，资源的扩展使生产计划的优化空间扩大了。 决策模式的差距( 决策群体性、分布性) ：传统的生产计划决策模式是一种集中式 决策，而供应链管理环境下的决策模式是分布式的、群体决策过程。供应链系 统是立体的网络，各个节点企业具有相同的地位，有本地数据库和领域知识库， 在形成供应链时，各节点企业拥有暂时性的监视权和决策权，每个节点企业的 生产计划决策都受到其他企业生产计划决策的影响，需要一种协调机制和冲突 解决机制。当一个企业的生产计划发生改变时需要其他企业的计划也作出相应 的改变，这样供应链才能获得同步化的响应。 信息反馈机制的差距( 递阶、链式反馈与并行、网络反馈) ：企业的计划能否得到 一2 一 东北大学博士学住论文 第一章绪论 很好的贯彻执行，需要有效的监督控制机制作为保证。要进行有效的监督控制 必须建立一种信息反馈机制。传统的企业生产计划的信息反馈机制是一种链式 反馈机制，也就是说，信息反馈是企业内部从一个部门到另一个部门的直线性 的传递，由于递阶组织结构的特点信息的传递一般是从底层向高层信息处理中 心( 权力中心) 反馈，形成和组织结构平行的信息递阶的传递模式。 供应链管理环境下企业信息的传递模式和传统企业的信息传递模式不同：供应 链管理模式不是递阶管理，也不是矩阵管理，而是网络化管理。生产计划信息 的传递不是沿着企业内部的递阶结构( 权力结构) ，而是沿着供应链不同的节点 方向( 网络结构) 传递。为了做到供应链的同步化运作，供应链企业之间信息 的交互频率也比传统企业信息传递的频率大得多，因此应采用并行化信息传递 模式。 计划运行环境的差异( 不确定性、动态性) ：供应链管理的目的是使企业能够适应 剧烈多变的市场环境需要。复杂多变的环境，增加了企业生产计划运行的不确 定性和动态性因素。供应链管理环境下的生产计划是在不稳定的运行环境下进 行的，因此要求生产计划与控制系统具有更高的柔性和敏捷性，比如提前期的 柔性，生产批量的柔性等。传统的m r p o 就缺乏柔性，因为它以固定的环境约 束变量应付不确定的市场环境，这显然是不行的。供应链管理环境下的生产计 划涉及到的多是订单化生产，这种生产模式动态性更强。因此生产计划与控制 要更多地考虑不确定性和动态性因素，使生产计划具有更高的柔性和敏捷性， 使企业能对市场变化作出快速反应。 由于上述原因，传统的企业生产计划方法不再适应虚拟企业供应链计划。利用具 有一定自主推理、自主决策能力的a g e n t 以及由其组成的多a g e n t 计划系统已经成为 研究和实施供应链计划的重要方法之一。在这种情况下，多a g e m 技术成为一种自然 的选择【9 j 。多a g e m 是分布式人工智能的一个重要分支，也是2 0 世纪末问世的一种极 具潜力的、可解决复杂问题的新模式。鉴于人类的智能往往具有社会性，因此a g e i l t 拥有自主( 个性) 和社会性两个重要的特征。另外，多a g e m 系统从人类经济活动中 吸取了许多成熟有效的机制和规范，因而能够适应像市场那样动态和开放的求解环境 ”。随着人工智能技术的发展，利用具有一定自主推理、自主决策能力的a g e n t ( h n e l l i g e ma g t ) 以及由其组成的多a g e n t 系统( m m f i - a g a ts y s t e m ) ，用来模拟、 优化、实施、控制企业供应链的运行，已经成为研究和实施供应链管理的重要方法之 一l l “，多a g = t 系统在计划调度领域的成功应用成为a g e m 技术的一个重要进展。其 中移动a g e n t 是综合了a g e n t 技术的一种新型分布式计算技术，它的智能性、动态性 和移动性应用于供应链系统中，可为其增添智能资源发现和自动任务派遣等一系列新 的思想和优秀特性，使其发生革命性的变化。移动a g e n t 技术用于供应链系统集成， 使得供应链各成员对多变的市场需求做出快速响应。以移动a g e n t 等技术为基础的一 一3 一 东北大学博士学位论文第一章绪论 种开放的、支持多种平台的网络化供应链信息集成模式，为企业间分布异构信息的集 成提供了一种新的方案，它可以有效减少网络信息流量，提高网络信息处理的性能。 本论文作为国家自然科学基金重点项目一基于互联网的商务过程的建模与优化方 法的研究、国家自然科学基金资助研究项目一基于软计算的企业供应链计划的建模与 优化算法研究以及c i m s 中智能化生产计划与调度方法的研究的重要组成部分，旨在 研究电子商务环境下，基于a g e n t 的虚拟企业供应链计划系统，辅助企业进行预测模 型选择、供应链物流网络构造、项目w e b 搜索、项目评估、项目产品设计、任务委 派等决策，以及帮助潜在的合作伙伴发现对方，进行相互有益的商业谈判，监控项目 各个分布式活动的进程。本文通过可动态配置的规则知识以及可动态加载的a g e n t 组 件设计，把各个a g e n t 的定量的计划模型与a g e n t 协商、a g e n t 学习、a g e n t 推理融合 在一个总体框架模型内，提供了一个可以实现的软件平台，并且在a g e n t 系统分析、 设计、开发和运行阶段都支持供应链的动态性和实时性，同时系统的三层结构业保证 了系统的柔性和可扩展性。本文的研究在理论上克服了现有多a g e n t 计划系统只考虑 纯粹的a g e n t 交流方法，没有提供任何方式来处理与a g e n t 局部计划之间的联系、只 考虑通过解决冲突来补救a g e n t 局部计划的不一致、正式的模型通常与实际应用相差 太远、以及侧重于a g e n t 的协调、交互和模拟，a g e n t 类型、所代表的实体以及a g e n t 做出的智能行为的策略是在系统设计时就确定的，不太适合动态变化领域，不能根据 供应链业务流程的改变而相应变化等缺陷。在应用上本文设计的供应链计划模型很容 易和其他供应链管理功能以及企业e r p 系统集成，形成更大的供应链多a g e n t 体系结 构，它的组件化和灵活性将对真正实现供应链管理系统提供强大的工具，本次实践也是 对掌握一套开发多a g e n t 应用系统的分析与设计方法的一次有益的探索。 1 2 研究目标与主要研究内容 本研究不是专注予供应链的详细管理，而是在系统地分析和综述现有计划方法的 基础上，运用多种优化技术、智能化技术和软件技术，建立一个供应链计划决策支持 系统，辅助企业进行物流网络构建、项目获得、合作伙伴挑选、联盟组建、任务委派、 计划控制等决策。具体包括： 1 ) 对供应链计划系统进行需求分析，建立基于供应链计划决策支持系统的多 a g e n t 模型； 2 ) 针对模型中典型的决策问题，建立预测模型类型选择、预测模型结构选择、 供应链物流网络优化等数学模型，设计开发基于进化计算的智能算法，为供 应链核一t l , 战略计划的制定即供应链物流网络构建的提供支持； 一4 一 东北大学博士学位论文第一幸绪论 3 ) 建立项目w e b 搜索、项目评估、项目产品设计等数学模型，设计开发基于神 经元网络的智能算法，为供应链核心战术计划的制定即供应链项目获得提供 支持； 4 ) 建立供应链任务网络计划、投标计算、中标选择等数学模型，设计开发基于 进化计算的智能算法，为供应链核心运作计划的制定提供支持。 5 ) 设计适于系统的软件体系结构，采用先进的软件开发技术实现原型系统。 1 3 技术路线 智能体在实现企业商务管理各功能时的方式与传统软件存在较大区别，所开发出的 系统即便在动态和开放的环境中，也可显示出敏捷性和柔性等较传统软件优越的特性。 多智能体供应链计划决策支持系统的技术路线可以简单地归纳为以下四个方面： 在查阅大量有关供应链计划和智能体方面文献的基础上，将供应链计划决策分 战略、战术、运作三层，对各层的主要问题进行详细系统分析，得到功能需求。 将复杂问题抽象成由许多智能体组成的一个柔性系统。这一方面分散了系统的 计算复杂性，从而提高了敏捷性和局部集成的能力；另一方面，利用智能体之 间可动态重组的特点，提高了系统的柔性。由此，建立系统总体结构概念模型。 针对各层供应链计划中复杂的决策问题，抽象出数学模型，采取适当的算法实 现， 根据系统的特点和功能要求，选择合理的软件系统架构，编程语言以及分析设 计工具，最后采用恰当的软件开发技术进行系统实现。 1 4 主要创新性研究成果 本研究取得的主要创新型研究成果在于： ( 1 ) 针对供应链预测模型复杂、难以人工选择的问题，分别采用最小贴切度和神经 元网络方法建立了预测模型类型选择模型和预测模型结构选择模型，实例验证 了模型的有效性。 ( 2 ) 在得到供应链需求预测的基础上，建立了优化整个供应链成本的物流网络优化 模型，采用基于移动a g e n t 的并行计算算法对模型进行了求解，实例验证了模 型的有效性和算法的实用性。 ( 3 ) 采用神经元网络方法建立项目w e b 搜索、项目评估和项目产品设计模型，实 例验证了模型的有效性。 一5 一 东北大学博士学位论文第一章绪论 ( 4 ) 建立了供应链任务网络计划、投标计算、中标选择数学模型，分别采用关键路 径法、遗传算法和基于移动a g e n t 的并行计算算法对各个模型进行了求解，实 例验证了模型的有效性和算法的实用性。 ( 5 ) 建立了供应链计划决策支持系统的多a g e n t 结构，把上面各个模型集成在一起。 从系统开发和实现上看，有以下两个的主要特点： ( 1 ) 采用国际流行的a g e n t 通信语言k q m l ，原语表达采用x m l ，并用 a p a c h e 的x m l 解释器x e r c e s 进行原语构成和解释。 ( 2 ) 采用基于j 2 e e 的多层软件架构进行系统实现。 1 5 论文组织结构 本论文共分八章。第一章绪论，介绍研究的背景、研究目标与主要研究内容、主要 创新性研究成果以及论文的组织。本论文的研究属于分布式人工智能范畴，更具体的说 是多a g e n t 计划领域。相关理论基础在第二章描述。第三章对系统需求进行分析，描述 了功能性需求，建立了多a g e n t 模型，提出了系统的框架结构模型。第四章针对供应链 战略计划，介绍顾客需求预测模型类型选择、顾客需求预测模型结构选择、物流网络构 造的模型和解法。第五章针对供应链战术计划，介绍项目智能搜索、项目评估和项目产 品设计的方法和模型。第六章针对供应链运作计划，介绍任务网络计划制定、投标计算、 中标选择等模型的求解。第七章描述了系统的技术实现包括：系统所需要的软件平台及 层次结构，系统的软件实现。结论及未来的工作在第八章描述。 一6 一 东北大学博士学位论文 第二章多a g e n t 的理论基础与研究现状 第二章多a g e n t 的理论基础与研究现状 2 1 多a g e n t 的基本理论 多a g e n t 是2 0 世纪7 0 年代问世、9 0 年代飞速发展起来的人工智能的一个分支。随 着专家系统的应用和知识工程的提出，2 0 世纪7 0 年代是人工智能的兴旺时期。但到了 8 0 年代末直至9 0 年代初，人工智能的发展进入了低谷。后来虽然取得了像1 9 9 7 年深蓝 程序战胜了国际象棋大师、m c o u n e 证明了r o b b i n 数学难题等成裂1 2 1 ，但人们也逐渐认 识到了人工智能的方法和技术到目前为止还仅限于处理那些较“成型”的问题。多a g e n t 在计划调度系统方面的一些成功应用也许可为人们带来一些启示。 多a g e n t 系统是一种分布式的自主系统，它采用基于协商的决策，能够在相同环境 中采用不同的解决问题的方法，具有并行性、智能性和柔性。并行性是指系统中各个 a g e n t 可以并行地工作。智能性是指系统可以根据知识解决问题。柔性是指系统能够动 态重组，以适应不同的需求。j e n n i n g s 和s h a w 认为多a g e n t 系统提供了有效的，比其 他系统优越的方法在于以下特点 1 3 , 1 4 ： 容错性或系统的健壮性：局部失败不意味着全局失败 能够解决要求合作的复杂问题 并行处理 由于分布式节点的并行工作，能够提供快速的问题解决 当在同一环境下支持多组a g e n t 运行时，能潜在地提高结果的质量 重用性和系统的可扩展性 不同知识源以及异类子系统的集成 支持子系统自治和分布式决策 当然，这些特点取决于其他技术领域的进步，如计算机网络、操作系统和硬件以 及它们价格的降低。多a g e n t 系统适合解决以下问题陋1 7 1 ： 具有分布式的内在特性。 它的解决要求不同领域知识的综合。 要求不同问题解决应用集成在同一个环境下。 包括不同自治水平以及决策和结论的分布实施。 具有动态行为。 东北大学博士学位论文 第二章多a g e n t 的理论基础与研究现状 要求通过协商来协调约束之间固有的冲突。 2 1 1a g e n t 的定义与发展 尽管a g e n t 最基本的特点在分布式人工智能社会很少产生异议，但是对a g e n t 这个 多a g e n t 系统最基本的元素的定义却存在很多分歧。基本上，这是由于a g e n t 的定义受 问题应用领域，a g e n t 合作方式以及自治水平的强烈影响。1 9 8 6 年m i n s k v 出版了思 维的社会一书【1 8 】。在这本书中，他提出了