專利名稱：一種基于蟻群算法和多代理技術(shù)的維修供應(yīng)鏈集成機(jī)制的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種軟件Agent (代理)間集成合作的機(jī)制及其尋優(yōu)的蟻群算法，是軍事供應(yīng)鏈管理領(lǐng)域中的一項(xiàng)多Agent集成方法，在軍事裝備保障、供應(yīng)鏈管理、信息融合領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用。
背景技術(shù)：
多種約束條件下軍事裝備維修供應(yīng)鏈資源的搜索、調(diào)度、集成問題非常復(fù)雜，其復(fù)雜性來源于資源需求的不確定性(開始時間、結(jié)束時間、成本等)與保障服務(wù)的難以預(yù)測性(能力、可得性)。Agent技術(shù)作為解決復(fù)雜系統(tǒng)的一種有效方法，能夠利用并行分布式處理技術(shù)和模塊化設(shè)計(jì)思想，把復(fù)雜系統(tǒng)分解成相對獨(dú)立的Agent子系統(tǒng)，通過Agent之間的合作與競爭來完成對復(fù)雜問題的求解。將多Agent技術(shù)用于企業(yè)供應(yīng)鏈管理，可以實(shí)現(xiàn)信息共享、企業(yè)集成、動態(tài)聯(lián)盟等。蟻群優(yōu)化算法的選擇、更新與協(xié)調(diào)機(jī)制使得其在并行分布式處理方面具有很好的發(fā)現(xiàn)較好解的能力，可處理大規(guī)模任務(wù)與資源選擇問題。目前，在完成相同作戰(zhàn)任務(wù)的情況下，由多個作戰(zhàn)系統(tǒng)通過整合各自優(yōu)勢消耗的維修保障資源量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于單一作戰(zhàn)系統(tǒng)消耗的資源累加量，對此，將多Agent技術(shù)與蟻群優(yōu)化算法結(jié)合，研究基于蟻群優(yōu)化算法的多Agent集成合作機(jī)制及其在軍事裝備保障中的應(yīng)用，具有很強(qiáng)的理論意義和應(yīng)用價(jià)值。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)在大規(guī)模任務(wù)與資源條件下，裝備維修信息化建設(shè)集成效率的不足，提供一種基于蟻群優(yōu)化算法的多Agent集成合作機(jī)制。在任務(wù)與資源不確定的條件下，通過自動推理與約束協(xié)商實(shí)現(xiàn)軟件Agent任務(wù)分配與保障方案集成，每個Agent單獨(dú)決策，多個Agent通過合作改進(jìn)約束從而得到全局最優(yōu)的保障方案；針對大規(guī)模任務(wù)選擇問題，設(shè)計(jì)了針對內(nèi)部Agent合作機(jī)制中方案尋優(yōu)的蟻群優(yōu)化算法，可提高保障方案搜索的效率。為解決上述問題，本發(fā)明提供的基于蟻群優(yōu)化算法的多Agent集成合作機(jī)制包括如下步驟:(I)初始解決方案的收集。在任務(wù)導(dǎo)調(diào)Agent將任務(wù)分解后，將各個子任務(wù)分配給相應(yīng)的資源Agent，不同的資源Agent可提供不同的資源保障方案，這些方案帶有時間、成本等信息；(2)解決方案的過濾。由于完成同一子任務(wù)的代理Agent收到相應(yīng)代理Agent組提供的方案不同，通過時間、成本等因素的比較，減小搜索空間；(3)兼容方案的識別。通過建立相鄰代理Agent之間的聯(lián)系，進(jìn)一步減小解的搜索范圍；(4)最優(yōu)方案的選擇。采用關(guān)聯(lián)價(jià)值衡量方案的優(yōu)劣，關(guān)聯(lián)價(jià)值基于相鄰Agent中解的連通性、空閑時間的大小及成本因素；在搜索過程中，設(shè)計(jì)蟻群優(yōu)化算法，提高方案搜索的效率，從而可解決大規(guī)模維修保障任務(wù)選擇問題；(5)約束調(diào)整。在最優(yōu)任務(wù)完成序列中，根據(jù)相鄰Agent之間空閑時間的大小，調(diào)整其完成任務(wù)的開始和結(jié)束時間，賦予子任務(wù)完成時間上更大的自由度。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:借助多Agent技術(shù)的并行分布式處理技術(shù)和模塊化設(shè)計(jì)思想，把復(fù)雜系統(tǒng)分解成相對獨(dú)立的Agent子系統(tǒng)，在Agent子系統(tǒng)集成合作完成維修保障任務(wù)的過程中，設(shè)置方案選擇的目標(biāo)函數(shù)——關(guān)聯(lián)價(jià)值，并采用蟻群優(yōu)化算法選擇、更新與協(xié)調(diào)機(jī)制，通過方案的收集、過濾，兼容方案的識別，及最優(yōu)方案的選擇等過程，確定完成維修保障任務(wù)的最優(yōu)序列，之后，進(jìn)行服務(wù)約束的調(diào)整。通過這種方式，代理Agent雖然在開始時獨(dú)立建立相應(yīng)服務(wù)的約束條件，卻可以通過相互合作對約束進(jìn)行動態(tài)調(diào)整，實(shí)現(xiàn)子任務(wù)之間的連續(xù)性，得到一組全局最優(yōu)的解。本發(fā)明可促進(jìn)裝備維修供應(yīng)鏈的集成和優(yōu)化問題，在軍事裝備保障、企業(yè)供應(yīng)鏈管理及信息融合領(lǐng)域具有重要的使用價(jià)值。


下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。圖1為本發(fā)明基于Agent的集成決策框架。圖2為本發(fā)明兼容方案描述示意圖。圖3為本發(fā)明內(nèi)部Agent合作決策過程時序圖。圖4為本發(fā)明內(nèi)部Agent合作機(jī)制中蟻群優(yōu)化算法搜索流程圖。
圖5為本發(fā)明兼容方案的優(yōu)先約束示意圖。
具體實(shí)施例方式為了更好的說明本發(fā)明的技術(shù)方案，以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施方式作進(jìn)一步說明。參見圖1，本發(fā)明首先建立應(yīng)用多Agent代理方法研究裝備維修供應(yīng)鏈集成決策問題的框架，主要包括任務(wù)導(dǎo)調(diào)Agent、代理Agent與資源Agent三種。在此重點(diǎn)研究集成決策中的服務(wù)合作，不考慮需求分解的細(xì)節(jié)。以作戰(zhàn)部隊(duì)的資源需求為保障目標(biāo)，系統(tǒng)已知總的保障任務(wù)，每個子任務(wù)的具體細(xì)節(jié)在這種情況下是未知的。當(dāng)需求點(diǎn)提出某項(xiàng)服務(wù)需求，由任務(wù)導(dǎo)調(diào)Agent將需求分解為包含需求估計(jì)、約束等因素的子任務(wù)，提供給各個負(fù)責(zé)具體功能的代理Agent，每個代理Agent完成相應(yīng)的子任務(wù)。由于完成子任務(wù)需要的資源往往并不確定，代理Agent在收到任務(wù)導(dǎo)調(diào)Agent的服務(wù)請求之后,轉(zhuǎn)向資源Agent尋求解決方案。不同資源Agent提供的方案之間可能會存在矛盾的地方，此時，代理Agent與相鄰的Agent進(jìn)行合作來解決沖突。為了問題的簡化，假設(shè)每個子任務(wù)的前后不存在多個服務(wù)的情形。在完成集成決策任務(wù)的過程中，各個功能代理Agent決策和相互間的合作可以看作分布式約束滿足問題。每個Agent不僅要滿足自身約束，還要滿足相互間關(guān)聯(lián)的約束，相互合作從而得到全局最優(yōu)解。(I)收集初始方案任務(wù)導(dǎo)調(diào)Agent將總的任務(wù)需求分解指派給相應(yīng)的代理Agent,代理Agent從資源Agent得到保障方案(局部解，對應(yīng)完成子任務(wù))。多Agent合作機(jī)制中資源Agent提供的保障方案可表示為:Bidij = [b_idiJ, S^ij, e_tij, Cij, 1cij, des^-]Bidij表示資源Agentj提供給代理Agenti的解決方案,包括6部分內(nèi)容Ajdij為解決方案的編號，s_tu和e_tu表示開始時間與結(jié)束時間，Cij為方案的成本，1cij為服務(wù)的起點(diǎn)，des^.為服務(wù)的終點(diǎn)。(2)過濾方案定義I資源Agent提供的方案Bidie的成本如果不小于已知方案Bidij,并且執(zhí)行時間不小于已知方案，則認(rèn)為Bidie非最優(yōu)，即應(yīng)該滿足如下約束:
權(quán)利要求
1.一種基于蟻群算法和多Agent (代理)技術(shù)的維修供應(yīng)鏈集成機(jī)制，其特征包括如下具體步驟:(I)初始解決方案的收集。在任務(wù)導(dǎo)調(diào)Agent將任務(wù)分解后，將各個子任務(wù)分配給相應(yīng)的資源Agent，不同的資源Agent可提供不同的資源保障方案，這些方案帶有時間、成本等信息；(2)解決方案的過濾。由于完成同一子任務(wù)的代理Agent收到相應(yīng)代理Agent組提供的方案不同，通過時間、成本等因素的比較，減小解的搜索空間；(3)兼容方案的識別。通過建立相鄰代理Agent之間的聯(lián)系，進(jìn)一步減小解的搜索范圍；(4)最優(yōu)方案的選擇。采用關(guān)聯(lián)價(jià)值衡量方案的優(yōu)劣，關(guān)聯(lián)價(jià)值基于相鄰Agent中解的連通性、空閑時間的大小，并且考慮成本因素；在搜索過程中，設(shè)計(jì)蟻群優(yōu)化算法，提高方案搜索的效率，從而解決大規(guī)模維修保障任務(wù)選擇問題；(5)約束調(diào)整。在最優(yōu)任務(wù)完成序列中，根據(jù)相鄰Agent之間空閑時間的大小，調(diào)整其完成任務(wù)的開始和結(jié)束時間，賦予子任務(wù)在完成時間上更大的自由度。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于蟻群算法和多Agent(代理)技術(shù)的維修供應(yīng)鏈集成機(jī)制，用以提高裝備維修信息化建設(shè)中維修供應(yīng)鏈的集成合作效率。任務(wù)導(dǎo)調(diào)Agent將總?cè)蝿?wù)分解后，將各個子任務(wù)分配給相應(yīng)的資源Agent。代理Agent首先收集初始解決方案，然后通過時間、成本等因素的比較，進(jìn)行方案過濾，并通過建立相鄰Agent間的聯(lián)系，減小解的搜索范圍；在搜索最優(yōu)方案的過程中，根據(jù)相鄰Agent中解的連通性、空閑時間的大小，并且考慮成本因素，設(shè)計(jì)蟻群優(yōu)化算法，提高方案搜索的效率，從而解決大規(guī)模維修保障任務(wù)選擇問題；最后在得到的最優(yōu)任務(wù)完成序列中，根據(jù)相鄰Agent之間空閑時間的大小，調(diào)整其完成任務(wù)的開始和結(jié)束時間，賦予子任務(wù)在完成時間上更大的自由度。
文檔編號G06Q10/04GK103164745SQ20111041614
公開日2013年6月19日 申請日期2011年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月13日
發(fā)明者宋建社, 楊檬, 曹小平, 曹耀欽, 葉慶, 古西睿, 姚俊萍, 田淞 申請人:中國人民解放軍第二炮兵工程學(xué)院