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坝十论文 馨主2 5 7 8 6 基于多a g e n t 的产品供应链控制技术 摘要 、由于企业处于复杂多变的市场环境f ，对企业供应链进行动态管理异常复 杂。而能够实现产品供应链的结构复杂、地理分布、信息分布和动态变化的信 息基础结构，是产品供应链所要解决的一个重要问题。j 本文对于企业供应链中的制造子链问题进行了基于多a g e n t 协同工作的模 型建立，刘a g e n t 间协调的机制进行了进一步的探讨，并对实现多a g e n t 系统 的关键技术进行了深入研究，提出了多a g e n t 产品供应链信息环境的功能模型 和交互模型。着重讨论了a g e n t 间通信的实现技术。并着重对a g e n t 阳j 交互的 原语进行了研究，提出了基于制造企业的交互原语和协商过程，给出了a g e n t 交互的概念词汇。最后，给m 了具体实现系统所使用的b s 结构、公共对象模 攫和分布式公共对象模型等关键技术在本系统中的应用。 关键词：产品供应链，多a g e n tn n , a g e n t 间的谭信 第1 页 塑主笙茎 薹! 垩皇壁! ! 盟主曼堡堕壁垒型! ! i a b s t r a c t i ti sv e r yi m p o r t a n tf o ra ne n t e r p r i s et om a n a g ei t ss u p p l yd y n a m i c a l l yi na s u c h c o m p l e x m a r k e te n v i r o n m e n t i n t h i s p a p e r , e n t e r p r i s e s u p p l y c h a i n m a n a g e m e n tp r o b l e m i sm o d e l e dw i t h m u l t i a g e n t a n dt h em e c h a n i s mo f m u l t i a g e n tc o o r d i n a t i o ni sd i s c u s s e d w i t ht h ef i m c t i o na n di n t e r a c t i o nm o d e l o f m u l t i a g e n tp r e s e n t e d i nt h i s p a p e r ，t h ek e yi s s u e s o fh o wt o i m p l e m e n ta m u l t i a g e n t i n f o r m a t i o ni n f r a s t r u c t u r ef o ras u p p l yc h a i na r ei n t r o d u c e di nv e r y d e t a i la l s o k e y w o r d s ：p r o d u c ts u p p l yc h a i n ，m u l t i a g e n ts y s t e m ，i n t e r a c t i o nm e c h a n i s m 、；，毋 第2 页 硕士论文基于多a g e n t 的产品供应链控制技术 1 绪论 1 1 研究的意义 随着企业重组与优化的浪潮，企业的生产模式发生了巨大的变革。重组与 优化后，企业以集团方式快速响应市场的变化。在集团整体范畴内，围绕着主 机( h o s t ) 企业，生产零件或部件的企业( p r o v i d e r s ) 以生产的配套产品为纽 带与主机企业发生联系；配套产品企业与主机企业构成了一个以产品为联结纽 带的生产系统，即产品联盟。这种生产系统的物料流动的特征如下“1 1 ： 跨企业：生产原材料以及产品零部件在各个企业之间流动； 跨地域：集团成员分布在不同的地域； 每个企业的物流控制方法和水平差异：集团的主机企业以及集团紧密层 企业自身素质较好，往往拥有行之有效的物流控制手段和辅助工具，如 m r _ p i i 系统等：与主机企业相比，配套产品生产厂的情况千差万别。 联盟构成动态特性：在产品联盟中的各个成员有其自身利益和生产经 营目标。当联盟成员的自身利益与联盟不可调和时联盟的构成发生动态 变化。 在集团化的生产系统中的核心是主机企业；其众多的配套产品生产厂构成 了集团生产的产品供应企业。主机企业与产品供应企业之间的物料流动构成了 产品供应链。 在产品供应链上，如何以主机企业为中心，将其所拥有的物流控制方式和 技术手段延伸并拓展到产品供应链上的各个节点，从而强化以产品为核心的物 流管理与控制，成为集团化生产过程中迫切需要研究解决的问题。 对产品供应链研究的主要目的在于：寻求有效的方法使集团核心企业的物 料需求计划( m p r ) 延伸到各个配套产品供应企业，即沿着集团中的产品供应 链，使主机企业制订物料需求计划向产品供应企业的扩展，最终实现主机企业 与产品供应企业以产品为核心的集成。 第1 页 硕士论文基于多a g e n t 的产品供应链控制技术 1 2 产品供应链研究的主要内容 通过对产品供应链进行基于多代理( m u l t i p l e a g e n t s ) 的分析，研究探讨产 品供应链上物料流动以及相应信息流动的特点，寻求产品供应链信息集成的方 法。主要研究内容如下： ( 1 ) 多代理结构的产品供应链系统分析 代理是有自治决策行为的实体。在产品供应链上的主机厂和产品供应厂都 可以抽象为代理。在多代理系统中，协调与稳定地运行是保障系统达到预 期目标的基本前提。而系统的协调与稳定依赖于系统中各个代理之间的协 商。对供应链系统进行基于多代理的分析的目的是找出这种系统的特征并 为多代理结构的产品供应链系统协商方法研究奠定基础。 ( 2 ) 多代理结构的产品供应链系统协同方法研究 在多代理组成产品供应链上，不可避免地存在着各种扰动。供应链扰动的 起因通常是供应链上的某个代理所做出的决策与其它代理的决策产生冲 突。各个代理之间的有效协商是解决冲突使整个供应链系统的协商一致必 不可少的手段。根据多代理结构的产品供应链系统特点，研究各个代理之 间的协商方法。 ( 3 ) 多代理结构的产品供应链系统信息环境研究 由于在多代理结构的产品供应链中每个代理都具有自治决策功能，为了最 大程度地减少整个供应链系统的冲突，必须建立必要的信息环境。在信息 环境中，各个代理做出决策时可以获取必要的决策背景信息并与其它代理 进行及时有效地信息交流。因此，代理之间的信息交换内容与格式、代理 什么时候向其它代理发布其决策以及接收其它代理所做出的决策等等构成 了代理之间协同信息基础结构。 上述研究的目标如下： ( 1 ) 寻求符合我国工业企业集团特点的基于多代理的产品供应链控制技术，为 企业集团强化以产品为核心的物料流动控制，特别是对那些以产品合同和 契约为纽带联结的配套产品生产企业的物料流动控制提供参考； ( 2 ) 寻求多代理结构的产品供应链系统的协同的有效方法； 第2 页 硕士论文 基于多a g e n t 的产品供应链控制技术 ( 3 ) 阐明多代理结构的产品供应链系统信息环境结构的特点以及供应链系统中 代理之间的信息交互的特点。 1 3 国内外研究现状 一、国外研究概况和技术水平 九十年代以来，随着全球制造、敏捷制造、虚拟制造等先进制造模式的出 现，以动态联盟为特征的企业组织形式的出现，国外研究制造过程生产管理控 制的范围从单一企业内的m r p i i 扩展到对多企业构成的产品供应链的研究。敏 捷制造下的产品联盟与虚拟公司的目标是以产品为中心实现由多企业组成的更 加复杂的生产系统的集成，从而快速、有效地响应市场，向用户提供满意的服 务。 作为多企业间物料流动的形式，对产品供应链的研究是为了适应由多企业 组成的更加复杂的生产系统的实际需求。国外在这方面做了很多理论研究与实 践。其中美国国防部的c a l s 系统是供应链研究与开发比较成功的范例。 目前，针对产品供应链具有动态变化，以及供应链上的各个生产企业具有 自主决策等特点，国外在产品供应链的研究与集成工具的开发中，采用“代理” 概念并将并行工程方法应用到供应链上的多企业的协同，以期实现产品供应链 上的各个企业之间有效集成。 二、 国内研究概况和技术水平 国内对多企业产品供应链的研究正处于起步阶段。但是这方面的研究工作 已经纳入生产模式研究的总框架中，这是一个很好的趋势。国内在供应链方面 的研究主要集中于从生产模式和管理的角度研究，而从技术支持角度研究供应 链的实现还处在起步阶段。现有的供应链管理软件大都是集成在e r p 软件中的 供应链管理软件包，这些供应链软件比较适合连续型供应链，并不适合离散型 和混合型供应链。其次，国内的企业具体情况与国外企业不同，管理的思想和企 业的信息化水平参差不齐，因此，在借鉴国外研究与开发的经验的基础上，必 须考虑我国工业企业的具体情况。 1 4 论文所作的工作 产品供应链所面临的问题就是物料和信息流的不匹配。引起这种不匹配的 第3 页 硕士论文 基于多a g e n t 的产品供应链控制技术 主要原因是由于组成产品供应链的各个节点企业分布于不同的地理位置、组成 产品供应链的各个节点企业都是作为不同的具有自主决策能力的企业实体，且 各个节点企业之间的关系也是动态变化的。 本多a g e n t 产品供应链系统研究的目的，就是要寻求一种以现代计算机技 术和信息技术为基础，能够适应产品供应链的结构复杂、地理分布、动态变化 等特点的信息支撑系统；通过这个信息支撑系统可以使产品供应链上的企业通 过计算机辅助工具及时地获取、分析、监控产品供应链上的物流信息。这个信 息支撑系统应该满足以下的要求： 能够满足各个节点企业的地理分布的特性； 可以适应产品供应链上节点企业的动态变化； 能够兼顾各个节点企业的信息基础环境的差异。 产品供应链信息支撑系统是由各个节点企业内部的信息环境组成的。这个 信息环境是建立在公共信息环境基础上：分布在不同地理位置的各个节点企业 可以根据本企业内部信息基础建设情况选择公共数字网或电话网与其他节点企 业集成起来，同时各个节点企业内部的信息环境还要考虑到与企业内部的企业 网和各个部门网络之间的接口。 本论文选取产品供应链中的产品信息管理作为研究背景来研究产品供应 链的信息支撑系统实现的关键技术，这是因为产品信息作为产品供应链上的核 心信息完全能够反映产品供应链的特点：地理分布性、动态性、各个企业的相 对独立性。本论文研究的重点在于多a g e n t 产品供应链中a g e n t 间的协商和通 信，包括a g e n t 对交互信息的提取和信息交互的格式。 本论文首先研究供应链出现的背景和含义，同时在参考不同学者给出的供 应链定义的基础上，结合课题背景，提出我们对供应链的理解；然后，指出本 论文的研究目的就是用多a g e n t 技术实现产品供应链信息环境，这个信息环境 可以提供产品供应链上的产品查询信息和交互信息；最后，研究了多a g e n t 产 品供应链中的信息交互的具体实现技术。 第4 页 硕上论文基于多a g e n t 的产品供应链控制技术 2 多a g e n t 产品供应链 2 1 供应链的概念 供应链s c ( s u p p l yc h a i n ) 目前尚未形成统一的定义，许多学者从不同的角 度给出了许多不同的定义。 早期的定义认为供应链是由物料加工成中间件或成品，再将成品送到用户 手中的一些企业和部门构成的网络。而j a n y a s h a n k e r 对供应链的定义得到普遍 承认，他认为供应链是自治或半自治的商业实体，他们共同合作，负责管理一 个或多个相关产品的采购、生产和分配活动。我国学者认为供应链就是通过计 划、获得、存储、分销、服务等一些活动，在顾客和供应商之间形成的一种衔 接，从而使企业能够满足内部和外部顾客的需求。 现在的定义更加注重企业间的联系。台湾u n i v e r s i t yo f t e n n e s s e e 的资讯管理 学者纪文章认为：供应链( s u p p l y c h a i n ) 是个将零部件供货商、制造商、流通中 心、零售商以及顾客看成一个密切相连、息息相关的企业程序的整体性思考概 念( 如图2 1 1 ) ，其目的在通过顺畅及时的信息流动，以及链上所有成员之间 密切的协调配合，达到顾客获得满意的产品与服务，厂商获得该有的利润并且 健康地成长。 我们认为供应链应该包括企业内部供应链和企业之间的供应链。内部供应 链用于管理企业生产过程中原材料或半成品采购、在制品或成品库管理、成品 及备用零部件的销售、售后服务等经营活动，这些经营活动位于企业管理的不 同层次和领域。企业之间的供应链用于管理产品联盟中从原材料经过各个企业 加工转换成产品并到用户手中的整个过程中各个企业的产品供应关系、库存情 况、资金流动等经营活动。 供应链中的所有实体( 组织) ，不管他们属于何种类型( 制造商或销售商) ， 在产品供应链模型中都以相同的方式处理。各个组织的管理都是由三个层次实 现的：战略层、运作层和支持层【4 】。这三层的每个模块都具有对销售链、制造 链以及产品开发和支持链的控制功能，每个功能模块都可以归纳到最基本的三 种经营过程，即：采购、生产，存储和发售。 第5 页 硕士论文基于多a g e n t 的产品供应链控制技术 物流 信息流 资金流 交易流 图2 1 1 供应链简图 供应链管理( s c m ) 是在全球制造业出现企业经营集团化和国际化的形势 下提出的新型的管理模式【2 6 1 。供应链管理是通过前馈的信息流( 需方向供方流 动，如订货合同、加工单、采购单等) 和反馈的物料流及信息流( 供方向需方 的物料流及伴随的供给信息流，如提货单、入库单、完工报告等) ，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模式，即对整个供应链 系统进行计划、协调、操作、控制和优化各种活动的过程。 供应链管理帮助用户提高服务质量，降低费用，并为决策人员提供4 方面 的服务：( 1 ) 确定在应用环境下最优的库存和服务水平的对应关系；( 2 ) 分析、预 测供应链中的不确定因素，确定安全库存水平和定货策略，优化投资；( 3 ) 进行 w h a ti f 分析，评估各种方案以选择其中最有利的方案；( 4 ) 进行面向供应链管 理的设计，评价不同设计和工艺对供应链运行中库存和服务水平的影响，通过 协调提高整体效益 2 6 1 。 供应链研究的主流方向基本上有以下几个方面：供应链库存理论；供应链 信息传递：产品多样性管理；供应合同研究。研究中运用的主要方法是随机库 存理论，包括随机需求理论、马尔可夫决策理论、有限或无限时间标准理论。 用的较多的方法还有线性整体规划法、博弈法、随机规划法。国内学者认为供 应链研究较有前途的方向为：集中式供应链管理中的利益分配问题；供应链中 的瓶颈分析；网状供应链管理；定量认识信息、物料和资金：考虑供应链决策 过程的自治性；构建支持敏捷制造环境下供应链管理的信息基础结构【2 ”。 通过对产品供应链的分析和论证，发现多a g e n t 系统和产品供应链在许多 第6 页 硕士论文基于多a g e n t 的产品供应链控制技术 方面的特点一致“： 多a g e n t 系统与产品供应链的问题求解环境相似。多a g e n t 系统是研 究分布式环境下的多个a g e n t 间的协调和合作，而产品供应链是由地 理上分布的具有自主决策能力和各自利益的节点企业组成： 多a g e n t 系统中的个体特性符合产品供应链上节点企业的要求。a g e n t 的自主性、自治性保证了节点企业内部政策独立、自主维护。a g e n t 间的协调和合作满足节点企业间的信息流和工作流的要求： 参与供应链的节点企业也表现为一个多a g e n t 系统。 通过以上分析，拟采用a g e n t 技术建立起支持产品供应链管理的信息环境。 在供应链中，一个a g e n t 所代表的功能实体可以是制造组织、生产单元和软件 系统等。我们通过对产品供应链进行基于m u l t i p l ea g e n t s 的建模分析，将在各 个节点企业内部建立相应的a g e n t ，通过这些a g e n t 之间的交互、协调来完成 产品供应链上各个节点企业之间的产品信息查询和交互。 2 2 a g e n t 的基本概念和m u l t i - a g e n t 系统 2 2 1 a g e n t 的基本概念 a g e n t 技术来源于人工智能，其概念在6 0 年代就已提出来，发展于9 0 年 代，现在正向计算机的各个领域渗透。对其的研究和论述众说纷纭，还没有一 个统一的定义。 近来，a g e n t 一般被用来表示具有智能，自治性，按用户意愿接受和处理 的功能实体。下面给出两个定义： p a t t i em a e so f t h es o f t w a r ea g e n t sr e s e a r c hg r o u pa tm i t ：一个a g e n t 是一 个计算机系统，它可以适应一个复杂、动态的环境。a g e n t 可以感知其环境， 并做出反应。通过这些行为达到既定的目标。 f i p a ( f o u n d a t i o nf o ri n t e l l i g e n tp h y s i c a la g e n t s ) ：a g e n t 是驻留在环境中 的实体，它可以感知其环境并做出反应。 结合本论文的研究目的，我们所要研究的a g e n t 正是基于后一种定义。 a g e n t 是一个运行于动态环境的具有较高自治能力的实体( 自治体可以是 应用程序、系统、机器等) ，其根本的目标是接受另一个实体的委托并为之提供 第7 页 硕士论文 基于多a g e n t 的产品供应链控制技术 服务，能够感知动态环境的变化并进行适当的反应，相对独立于其它实体。a g e n t 是将自治和提供服务两种属性有机结合的统一体；为其它实体提供服务是 a g e n t 的目标和本质，自治是a g e n t 实现其目标所应该采取的手段。a g e n t 技术 的本质就是研究如何使一个或多个实体尽可能地不打扰用户、依靠自身的能力、 采取各种可能的方法和技术完成用户所委托的较为复杂或繁琐的任务。 对a g e n t 影响最大的分支是分布式人工智能( d a d ，在分布式计算系统 中，它主要是指执行特定任务的客户或者服务器实体。a g e n t 可以表现出不同 的行为特征“。8 。： 自治性：a g e n t 能够在没有人或其他外界因素的干预下运行，即它从 用户那里得到了一定程度的自治。 协作性：a g e n t 通过规划和合作共同完成任务。 反应能力：a g e n t 可以感知环境并及时地做出反应。其行为通过触发 规则或执行定义好的计划来更新其事实库，并发送消息给环境中的其 他a g e n t 。 主动性：a g e n t 可以主动地采取行动达到目标。他们可以根据目标和意 图进行推理，并据此规划以后的行为。 适应性：a g e n t 可以适应环境的变化。 移动性：a g e n t 的移动有两种形式：远程执行和迁移。远程执行将a g e n t 传送到一个远程系统，在那里激活执行；迁移指a g e n t 在执行过程中 活动可以从一个节点转移到另一个节点，逐渐地完成它的任务，即 a g e n t 可以暂停执行，将自己的执行代码、数据和运行状态传送到网 络的其他节点，然后从暂停点继续执行。在转移的过程中，它可以启 动新的a g e n t 来传送需要的信息给客户或某个子任务。 此外，根据a g e n t 的应用领域，还可以有其他的一些特性，如持续性：a g e n t 是连续运行的进程：人性化：a g e n t 可以帮助人们更好地完成任务，代理必须 在工作中学习，所以需要有学习和记忆组件。 2 2 2 a g e n t 模型 a g e n t 作为在动态环境中运行的自主实体，通过与外界( 包括其他a g e n t 及用户) 的通讯进行感知，并根据感知结果( 外部事件) 及内部状态的变化独 立地决定和控制自身的行为，其结构如图2 2 2 1 所示。 第8 页 硕士论文基于多a g e n t 的产品供应链控制技术 图2 2 2 1 原子a g e n t 模型 通讯模块是a g e n t 参与活动、感知外界的接口，它包括一个消息检测器、 一个消息缓冲队列、一个消息处理器和一个消息发送器。工作时，消息检测器 会持续地监测外部环境的变化，并将外部事件存入消息缓冲队列；消息处理器 则对消息缓冲队列中的消息进行合法性检查，对有效通讯进行过滤处理( 即分 离通讯类型和内容) 。 控制模块根据传递来的消息内容查询a g e n t 承诺集以决定是否接受委托的 任务，消息发送器回答接受拒绝或发布请求信息。承诺是a g e n t 对外界环境呈 现的服务描述，是目标驱动的自身功能的说明。承诺用特征词序列刻画出一个 a g e n t 能够“做什么”，每个特征词对应一个事务处理进程。全部事务处理进程 说明任务如何做，事务处理进程由预编译的可执行程序完成。对于那些已经超 出承诺的任务，a g e n t 将拒绝；而对于那些已经承诺的任务，控制模块首先从 内部知识库中复制形如( i f 特征词t h e n 事务处理程序名) 的问题求解规则， 然后在问题求解知识的约束下，将问题求解规则转化为一个符合任务求解要求 的可执行的事务处理流程，并产生相应的流程执行控制命令。控制模块解释这 些命令，激活相应的事务处理进程。事务处理结果模块经通讯传递到外界的过 程中a g e n t 自身状态的变化记录在数据集中，事务处理进程所需的所有内部数 第9 页 硕士论文 基于多a g e n t 的产品供应链控制技术 据都由数据集提供。 知识集是指导a g e n t 协同工作的核心，也是所有智能活动的依据。一般采 用产生式规则作为知识的基本表现形式，提供对元知识方法的调用手段。 知识集的语法定义规则描述如下： i f ( ) ( ) t h e n ( a c t i o n s ) 表示：当a g e n t 得到消息m e s s a g e s ，其状态又为s t a t u s 时，则启动执行动 作系列表中的一系列动作a c t i o n s 。 其中，m e s s a g e s 是消息或多个消息，多个消息可用a n d 和o r 连用；s t a t u s 是工作站的状态集合，各个状态用a n d 或o r 连接；a c t i o n s 是一系列有序的 动作，这些动作是事先在a g e n t 中建立的动作系列集中的子集，一个动作可以 是对浏览器或其它软件的控制，也可能是一个通信单元、对知识库中元知识方 法的再调用，或对a g e n t 内部状态集合的刷新等。 知识集中包括两类知识：一类是规则，另一类是知识块。控制模块在接收 到信号信息后，先对其进行过滤、抽象、聚合，使其形成可以与客观世界的对 象联系起来的有意义的符号，然后类比匹配机制将这些符号及特征与知识集中 的知识块进行模糊匹配。如果能够查找到高度匹配的知识块，相应的知识块将 被用来处理信息并产生决策：如果只能匹配部分，则控制模块将被匹配的部分 知识作为符号，然后运用推理机制及知识集中的规则处理信息，并形成新的知 识块；如果的确没有可用的知识块，则知识集中的规则将被用来处理信息，知 识集中的规则及知识块随着问题的处理不断被添加及更新。 2 2 3 a g e n t 的语法定义 义 为了清晰描述系统中的a g e n t 的内部组织，下面给出一个a g e n t 的语法定 i a g e n t ： m e e t i n g ( m e e t i n g n a m e ) ； s t a t u s ( s t a t u s l i s t ) ；) a g e n d a ( m e e t i n g a g e n d a ) ； a g e n t s e r v e r ( a g e n t s e r v e r - n a m e ) ；) i n t e r f a c e ( i n t e r f a c e l i s t ) ； k n o w l e d g e - b a s e ( r o l e - l i s t ) ； 第1 0 页 硕士论文 基于多a g e n t 的产品供应链控制技术 d a t a b a s e ( d a t a b a s e f i l e ) ； i n d i v i d u a l i t y b a s e ( d a t a b a s e - f i l e ) ) ) 其中：m e e t i n g 一描述所属的群策会议； s t a t u s 一描述a g e n t 的内部状态和所在的环境的状态； a g e n d a 一事先建立的会议计划进程，从a g e n t 服务器携带过来，在会议 进行过程中，会议主持人可随时更改这一内容； a g e n t s e r v e r - - 指明此a g e n t 对应的a g e n t 服务器( 用i p 地址或计算机名 称来指明) ； i n t e r f a c e - - y l j 举了a g e n t 中的所有软件接口； k n o w l e d g e b a s e - - - a g e n t 中的推理知识； d a t a - b a s e - - - a g e n t 的数据库； i n d i v i d u a l i t y b a s e - - - a g e n t 的信念库。 2 2 4 多a g e n t 系统 a g e n t 技术的两个主要发展方向是构筑结构复杂、知识丰富和功能强大的 单a g e n t 系统和有多个结构和性能较为简单的a g e n t 组成一个m a s ( m u l t i a g e n ts y s t e m ) 。单个a g e n t 功能再强大，也不可能解决所有的问题， 现在更倾向于将多个a g e n t 结合起来组成多a g e n t 系统 与单个a g e n t 相比，多a g e n t 具有以下特点：每个成员a g e n t 仅拥有不完 全的信息和问题求解能力( 因而其观点是有限的) ，不存在全局控制，数据是分 散或分布的，计算过程是异步、并发或并行的。 多a g e n t 的组成单位是a g e n t 组，a g e n t 组是由多个较为简单的a g e n t 组 成的关系较为密切的一个多a g e n t 集团。这些a g e n t 成员通常联合起来，相互 服务、相互协调，共同实现某些较为复杂的目标。 在多a g e n t 系统m a s ( m u l t i a g e n ts y s t e m ) 中，每个a g e n t 除了具有各自 领域内知识外，还具有关于整个系统中a g e n t 之间的组织关系和a g e n t 之间的 知识关系等知识或信息。每个a g e n t 成员的活动都是自治和独立的，其自身的 目标和行为不受其他a g e n t 成员的限制。m a s 通过竞争或磋商等手段协调和解 决各成员a g e n t 的目标和行为之间的矛盾和冲突。多a g e n t 系统( m a s ) 的协 第1 1 页 硕士论文 基于多a g e n t 的产品供应链控制技术 调是指每个自主a g e n t 对目标资源、思维状态等进行合理安排，以调整各自的 决策和行为，最大程度的实现自身效益。m a s 的数据和资源是分散的，每个 a g e n t 对于所要完成的任务拥有不全面的信息或能力。m a s 主要研究整个m a s 活动中各a g e n t 之间的相互作用怎样产生、每个a g e n t 成员的推理和行为决策 如何考虑系统中其他a g e n t 的存在、a g e n t 成员的目标和行为之间可能的冲突 监测和协调以及任务和资源的划分、分配和管理等问题。 a g e n t 间的通信研究是多a g e n t 系统研究的重点。开始于九十年代的美国 的a r p a 的k s e ( k n o w l e d g es h a r i n ge f f o r t ) 对a g e n t 间的通信进行了系统的 研究。k s e 工程的目标是将原来孤立的自主式信息系统实现大规模的知识共享， 并为此制定了一套代理通信语言a c l ( a g e n t c o m m u n i c a t i o nl a n g u a g e ) 标准。 这条标准包括了知识查询和操作语言k q m l ( k n o w l e d g eq u e r y a n d m a n i p u l a t e l a n g u a g e ) 、知识交换格式k i f ( k n o w l e d g ei n t e r c h a n g ef o r m a t ) 和公共信息模 型( o n t o l o g y ) 。 随着t c p i p 协议的流行和基于该协议的各种通信机制的开发，尤其是 c o r b a 和d c o m 等分布对象技术的开发，异构软硬件平台上应用软件之间的 通信已基本消除障碍，然而信息和服务交互的最大障碍一通信内容的语义失配 的问题始终没有有效解决。而语义失配的根源是o n t o l o g y ( 本体论) 失配 一人们观察和处理事务时采用的术语( 概念和关系) 和处理方法不一致。由于 本体论隐含于应用软件的程序中，使得服务请求、返回结果和交换的信息易于 误解。我们认为，清晰地表示通信内容的本体论是克服语义失配的唯一出路。 2 3 基于a g e n t 的产品供应链上a g e n t 间的约束 从a g e n t 的角度看，产品供应链上的每个节点企业都具有自主决策功能的 自治体，这个自治体可以为其他实体提供服务。因此，可以将产品供应链上的 每个节点企业作为一个a g e n t ，而由这些节点企业组成的产品供应链便作为多 a g e n t 系统。 企业供应链中各种活动涉及的约束很多，包括物料、能力、运输、仓储、 管理政策、市场等，只有加强各种活动之间的约束及冲突管理，才能使供应链 中各部分活动都能明确局部的变化可能对全局引起的影响，从而使组成的供应 链达到优质、高效的目的。 在此产品供应链中的制造链中各个a g e n t 之间的约束关系表现为产品制造 第1 2 页 硕士论文 基于多a g e n t 的产品供应链控制技术 链上各个实体之间的约束关系。供应链中的制造链上各个实体间的活动所涉及 的约束很多，包括订单获取、产品开发、产品生产、质量控制、储运等。供应 链中的制造子链上各个实体的规划与调度方案应当从全局的角度考虑产品制造 链中所有的局部变量对全局的影响，从而辅助决策者做出全局优化的决策。各 个实体只有加强各种活动之间的约束及冲突管理，才能使产品制造链中各部分 活动都能明确局部变化可能对全局引起的影响，从而使组成的产品制造链达到 优质、高效的目的。 由于本论文的研究重点放在供应链中的制造子链上各个实体间的约束关 系，包括零部件的组成关系、外协件和外购件的供应和自制件的查询，具体的 约束关系如图2 3 1 所示。 图2 3 1 产品制造链的约束关系 由图2 3 1 可以看出，整装厂需要的部件a 是由配件厂1 所提供的，而配 件厂1 生产部件a 需要零件1 和零件2 ，零件l 是由配件厂2 所提供，零件2 是由配件厂3 所提供，配件厂2 和配件厂3 生产零件1 和零件2 时不需要其它 零件。因此，当整装厂向配件厂1 根据自己的生产需求确定要配件厂l 提供一 定数量的部件a 时，配件厂l 会根据部件a 的零件组成关系，去要求配件厂2 和配件厂3 提供相应数量的零件1 和零件2 。从制造链总体的角度看，整装厂 第1 3 页 硕士论文 基于多a g e n t 的产品供应链控制技术 所需的部件a 需要由配件厂1 、配件厂2 和配件厂3 共同完成。这种约束关系 在图2 3 1 中用虚连线来表示。 以上只是简单的约束关系，实际中的约束关系要复杂得多。如图2 3 1 中， 配件厂1 要求配件厂2 提供的零件1 可能是外协件，即配件厂1 给配件厂2 提 供零件的半成品，然后由配件厂2 制成成品提供给配件厂1 ；或者配件厂1 要 求配件厂3 提供的零件2 的原材料需要由配件厂1 提供。在这些情况中，配件 厂1 、配件厂2 和配件厂3 之间存在着双向物流。在此，主机厂的概念发生了 变化，重新给出主机厂的定义为：主机厂就是完成某个零件、产品的生产而需 要其它企业的零件或服务的企业，而为主机厂提供零件、服务的工厂或企业称 为供应厂或供应企业。在图2 3 1 所示的情况中，当配件厂1 需要配件厂2 提供 零件1 时，配件厂1 就为主机厂，配件厂2 为供应厂；而当配件厂2 要生产零 件1 又需要配件厂1 提供零件1 的半成品，这时配件厂2 就是主机企业，配件 厂1 就为供应厂。 综上所述，多a g e n t 产品供应链上各个代理之间的约束关系为： 每个a g e n t 应能自动地与其他a g e n t 交互； a g e n t 应能根据实际情况选择其他a g e n t 进行交互： a g e n t 之间允许递归调用； a g e n t 之间允许循环调用。 同时由于产品供应链是动态变化的，因此多a g e n t 产品供应链也应能反映 出产品供应链的动态性。 2 4 多a g e n t 产品供应链的研究内容 由于在本论文中，主要是讨论的供应链中信息交互，所以在此也是研究多 a g e n t 产品供应链的研究内容。其主要内容是： 多a g e n t 结构的产品制造链信息系统环境研究 由于在多a g e n t 结构的产品制造链中每个a g e n t 都具有自治决策功 能，为了最大程度地减少整个产品制造链系统的冲突，必须建立起必要的 信息环境。在信息环境中，各个a g e n t 做出决策时可以获取必要的决策背 景信息并与其它a g e n t 进行及时有效地信息交流。因此，a g e n t 之间的信 息交换内容与格式、a g e n t 什么时候向其他a g e n t 发布其决策以及接收其 他a g e n t 所做出的决策等等构成了a g e n t 之间协同信息基础结构。 第1 4 页 硕士论文基于多a g e n t 的产品供应链控制技术 多a g e n t 结构的产品制造链系统协调研究 在多a g e n t 组成的产品制造链上，不可避免地存在着各种扰动。产品 制造链扰动的起因通常是制造链上的某个a g e n t 所做出的决策与其它 a g e n t 的决策产生冲突。各个a g e n t 之间的有效协调是解决冲突使整个制 造链系统的协同一致必不可少的手段。在多a g e n t 系统中，协调与稳定地 运行是保障系统达到预期目标的基本前提，而系统的协调与稳定依赖于系 统中各个a g e n t 之间的协同。因此，根据多a g e n t 结构的产品制造链系统 的特点，研究各个a g e n t 之间的协调机制。 本论文研究目标是建立基于多a g e n t 结构的产品供应链系统信息环境，在 此基础上，核心企业借助计算机辅助工具可以在线及时地获取产品供应链上的 物料流动状况或者离线模拟并分析产品供应链的各种扰动；为核心企业的生产 管理提供辅助决策所需要的信息。根据产品供应链上各个节点企业的特征，我 们认为产品供应链系统的信息环境应该具有“及时性”和“柔性”，“及时性” 是指产品供应链上的信息流应能及时地反应出产品供应链上的物流状况：“柔 性”是指产品供应链信息环境应能满足产品供应链上供应节点的动态变化，即 产品供应链上节点的添加和删除不会影响产品供应链信息环境的正常工作，也 就是供应企业加入或退出产品供应链，并不会引起产品供应链信息环境的重新 构建、崩溃或重要信息流失等现象的发生。 2 5 小结 本章介绍了供应链的概念；接着介绍了a g e n t 的含义、a g e n t 的模型、软 件a g e n t 的语法结构；多a g e n t 系统的模型和含义；然后讨论产品供应链所要 解决的问题；最后，通过分析产品供应链上各个实体间的约束关系，确定了多 a g e n t 产品供应链中的a g e n t 的约束关系，明确提出了多a g e n t 产品供应链的 研究内容和目标。 第1 5 页 硕士论文基于多a g e n t 的产品供应链控制技术 3 多a g e n t 系统的协商 3 1 概述 多a g e n t 系统可以看成是一种由底向上设计的系统，首先定义出分布自主 的a g e n t ，然后研究如何完成多个a g e n t 的任务求解。研究的出发点是系统的 行为立足于每一个a g e n t 的局部信息与目标，在有限的知识和资源基础上通过 多个a g e n t 的交互与协调达到系统的目标。 因此，在多a g e n t 系统中如何协调多个a g e n t 的行为，以达到a g e n t 的局 部目标和整个a g e n t 系统的全局目标是多a g e n t 系统研究的一个重要问题。针 对供应链系统，a g e n t 的协调分为两个层次，一种是不同功能的a g e n t ( 如订单 a g e n t 和采购a g e n t 等) 之间的协调，另一种是具有相同功能的a g e n t ( 如多个 库存a g e n t 之间) 在有限的资源下为更好地完成某一项功能而进行的协调。 通信是a g e n t 间协作的基础。实现通信要有协议的支持，a g e n t 之间消息 的传递需要通过通信语言表达。下面给出通信机制的简单描述： ：2 + ：5 ：2 * 表示由通信双方所构成的二元组的集合。我们将t c p i p 这种适合异构系统互联的通信协议作为a g e n t 通信语言的底层协议支持。a g e n t 之间的交互借助于面向连接的t c p 协议的s o c k e t 机制实现，k q m l 是一个支 持软件a g e n t 之间进行实时交互和知识共享的通信协议。 3 1 1 a g e n t 交互语言 最早研究多a g e n t 系统中a g e n t 之间的通信是美国国防部。在七十年代， a r p a 为了充分利用已有的独立战斗仿真系统，开发出一些a g e n t ，由这些a g e n t 来协调各个子系统。而这些a g e n t 之间的通信使用了a r p a 重新定义的通信格 式，后来这种格式便发展为a g e n t 间的通信语言a c l ( a g e n tc o m m u n i c a t i o n 第】6 页 硕士论文基于多a g e n t 的产品供应链控制技术 l a n g u a g e ) 。 而对a c l 进行系统的研究并制定相应标准的是九十年代的a r p a 的知识 共享工程k s e ( k n o w l e d g es h a r ee f f o r t ) 。k s e 工程的目标是使原本孤立的自 主式信息系统实现大规模的知识共享，并为此制定了一套a c l 标准。该标准定 义了一套基于声明的通信语言，从而把a g e n t 的接口和实现分开，简化a g e n t 协作开发。用不同的语言，以不同的方式开发的软件a g e n t ，只要都遵守a c l 标准，它们之间就可以进行协作。a c l 由三个部分组成：公共信息模型 o n t o l o g y ( 本体论) ；内部知识表达语言k i f ( k n o w l e d g ei n t e r c h a n g ef o r m a t ) ： 外部语言k q m l ( k n o w l e d g eq u e r y a n d m a n i p u l a t i o nl a n g u a g e ) 。 一个a c l 消息是由一组k q m l 表达式组成。k q m l 表达式的参数是k i f 格式的项或句子。k i f 的项或句子由a c l 词汇表中的单词组成。 a c l 词汇表是面向一般应用领域的开放的字典。字典中的每个单词都有用 户理解的语义描述，及其在k i f 中的含义，新的应用领域的单词可以很方便的 加进去。a c l 字典并不是描述一个应用领域唯一的途径。实际上每一个给定的 领域，其概念都会有多种表达方式。例如，描述几何的三维坐标有极坐标、直 角坐标、圆柱坐标，程序可以采取具体问题具体分析的方法选择最合适的表达 方法，同一概念的不同表达方式的形式化，使不同程序之间消息翻译成为可能。 内部知识表达语言k i f ( 知识交换格式) 是一种在不同计算机程序( 由不 同的程序员在不同的时间用不同的语言写成) 间知识交换的正规语言。k i f 实 际上是对一阶谓词演算的扩展，它比一阶谓词演算有更强的表达力。k i f 为简 单数据、约束、规则、数字表达式及元信息提供了编码机制。通常，当一个程 序阅读基于k i f 的一个知识库，它将数据转化为它自己的内部格式( 指明指针 结构，队列等) 。所有的计算使用它们的内部格式完成。当该程序需要与另一个 程序通信时，它将它的内部数据结构格式映射为k i f 。如果整个a c l 均是k i f 形式的句子，a g e n t 的通讯将是非常高效的，但是若干k i f 句子的组合会构成 上下文语义，这时a c l 必须提供发送者、接受者、消息时间、消息的历史等方 面的信息。为了表达k i f 句的上下文语义，a c l 提供了一个k q m l 语言层。 k i f 的定义非常详细。这些定义细节中的一些是必需的，另一些是任意的。 如下的通用特征是k i f 定义中必需的。 1 这个语言声明了语法。定义了语法后，不借助于操纵这些表达式的解 释程序也能理解表达式的意思。k i f 不同于其它基于专用解释程序的 语言如e m y c i n