《多Agent制造業(yè)供應(yīng)鏈管理》在制造業(yè)供應(yīng)鏈管理系統(tǒng)中，引入多Agent技術(shù)和方法，利用多Agent的交互性和智能性，將供應(yīng)鏈管理系統(tǒng)和商務(wù)智能融合起來，旨在提高供應(yīng)鏈管理的智能化程度，以及可整合、可擴展的能力。本書在作者負責(zé)的多項基金項目研究成果的基礎(chǔ)上，吸收國內(nèi)外相關(guān)學(xué)科領(lǐng)域最新研究成果，圍繞多Agent制造業(yè)供應(yīng)鏈管理，從基礎(chǔ)理論、協(xié)同優(yōu)化、協(xié)同談判三個層面進行闡述，全面并系統(tǒng)地介紹相關(guān)理論、常用方法、實現(xiàn)技術(shù)、應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展前景，并輔以實例分析。
《多Agent制造業(yè)供應(yīng)鏈管理》既可以作為相關(guān)學(xué)科領(lǐng)域?qū)W者的研究參考或?qū)W術(shù)讀物，也可以作為高等院校相關(guān)專業(yè)高年級本科生和研究生的教材。同時，本書也可為行業(yè)和企業(yè)管理者提供借鑒與參考。
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多Agent技術(shù)及其供應(yīng)鏈管理系統(tǒng)概述
當(dāng)今市場競爭環(huán)境瞬息萬變，客戶需求變化更快、更具個性化，使得供應(yīng)鏈的復(fù)雜業(yè)務(wù)過程很難按計劃進行。多Agent技術(shù)的分布性、自治性、移動性、智能性和自學(xué)習(xí)性等特點正適合于跨越企業(yè)邊界的、處于復(fù)雜環(huán)境的供應(yīng)鏈管理，滿足企業(yè)間可整合、可擴展的需求，集成供應(yīng)鏈上各加盟節(jié)點企業(yè)的核心能力，提高各企業(yè)的價值創(chuàng)造能力，強化供應(yīng)鏈的整體管理水平和競爭力。
第一節(jié)Agent概念
隨著人工智能技術(shù)的快速發(fā)展和多Agent應(yīng)用技術(shù)的不斷成熟，多Agent系統(tǒng)在很多領(lǐng)域得到了越來越廣泛的應(yīng)用。目前，多Agent技術(shù)應(yīng)用到供應(yīng)鏈管理的研究已經(jīng)成為一個熱點方向。在介紹多Agent供應(yīng)鏈管理系統(tǒng)之前，本節(jié)首先介紹Agent概念。
一、Agent定義
Agent是一個具有反應(yīng)性、自治性、社會性和自發(fā)性等特征的智能體，具有對環(huán)境的感知能力，能感知它所處的環(huán)境，并通過行為來改變環(huán)境。
什么是Agent？我們將從它的特征著手進行闡述：自治性，即Agent運行時不直接由人或者其他東西控制，它對其自身的行為和內(nèi)部狀態(tài)有一定的控制權(quán)；社會性，即人們對人類智能的研究發(fā)現(xiàn)，人類智能的本質(zhì)是一種社會性的智能，Agent也具有這種特性，它能夠通過通信語言和其他Agent進行信息協(xié)同、交換和合作；自發(fā)性，Agent的行為應(yīng)該是主動的、自發(fā)的，它能獨立于其
多Agent制造業(yè)供應(yīng)鏈管理
他Agent而執(zhí)行。Agent除了具備以上的特性外，還應(yīng)具有某些通常人類的特性，如知識、信念、意圖、承諾等心智狀態(tài)［1］［2］。
Agent有多種描述式定義，如果從特征描述，可以定義為：在某一環(huán)境下，能持續(xù)自主地發(fā)揮作用，具備自治性、反應(yīng)性、社會性、主動性等特征的智能體。
也可以描述為：在特定環(huán)境下的、能感知環(huán)境的計算機系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)計人員和用戶的一系列目標(biāo)，并能在那種環(huán)境下靈活自主地運行計算實體或程序［1］。Agent的基本結(jié)構(gòu)［3］如圖1-1所示。
二、Agent類型
按照Agent的結(jié)構(gòu)來劃分，Agent可以分為思考型、反應(yīng)型和混合型。按照特性來劃分，則可以將Agent分為反應(yīng)式Agent、社會Agent、BDI型Agent、演化Agent和人格化Agent五種類型。
�。ㄒ唬〢gent結(jié)構(gòu)類型
Agent的結(jié)構(gòu)由環(huán)境感知模塊、執(zhí)行模塊、信息處理模塊、決策與智能控制模塊以及知識庫和任務(wù)表組成。環(huán)境感知模塊、執(zhí)行模塊和通信模塊負責(zé)與系統(tǒng)環(huán)境和其他Agent進行交互，任務(wù)表為該Agent所要完成的功能和任務(wù)。信息處理模塊負責(zé)對感知和接收到的信息進行初步地加工、處理和存儲。決策與智能控制模塊是賦予Agent智能的關(guān)鍵部件。它運用知識庫中的知識對信息處理模塊處理所得到的外部環(huán)境信息和其他Agent的通信信息進行進一步的分析、推理，為進一步的通信或從任務(wù)表中選擇適當(dāng)?shù)娜蝿?wù)供執(zhí)行模塊執(zhí)行做出合理的決策。我們通�？梢詫蝹�Agent的結(jié)構(gòu)分為反應(yīng)型Agent、思考型Agent和混合型Agent［3］。
1.反應(yīng)型Agent
反應(yīng)型Agent既不使用復(fù)雜符號推理，也不包含任何符號世界模型，反應(yīng)Agent認為Agent的智能取決于感知和行動，并直接以刺激―響應(yīng)的方式進行運作和反饋，進而提出了Agent智能行為的感知―動作模型。Agent可以像人類一樣逐步進化，不需要表示和推理，其行為是通過與周圍環(huán)境的交互來表現(xiàn)，而其行為的復(fù)雜性反映的是Agent運行環(huán)境的復(fù)雜性，而不能反映Agent復(fù)雜內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計。其中典型的反應(yīng)型結(jié)構(gòu)有Suchman等人提出的態(tài)勢規(guī)則（即if-then規(guī)則）和Brooks的包容結(jié)構(gòu)（subsumptionarchitecture）。但是，到目前為止，這種結(jié)構(gòu)尚只能實現(xiàn)簡單的智能表現(xiàn)［3］。
反應(yīng)型Agent的結(jié)構(gòu)如圖1-2所示，Agent通過傳感器接收外界環(huán)境的信息獲得知識，然后對照結(jié)合條件―動作規(guī)劃庫的內(nèi)容選擇動作，該動作又作用于環(huán)境［3］。
2.思考型Agent
思考型Agent也可稱為認知型Agent（cognitiveagent）或慎思型Agent（deliberativeagent），它能通過模式匹配和符號操作來對環(huán)境和智能行為進行邏輯推理。它最大特點就是保持了經(jīng)典人工智能的傳統(tǒng)，將Agent看做一種意識系統(tǒng)［2］（intentionalsystem）。
思考結(jié)構(gòu)基于物理符號系統(tǒng)，包括一個被清楚表示環(huán)境的符號模型，可通過符號推理進行決策。若用其建造Agent，至少有兩個問題需解決：第一是轉(zhuǎn)換問題，即把現(xiàn)實世界及時轉(zhuǎn)換成正確的、有用的符號描述；第二是表示和推理問題，即如何用符號表示復(fù)雜真實世界實體的信息和進程，以及如何及時地利用這些信息得到有用的結(jié)果［2］。
基于這種結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)有：早期著名的規(guī)劃系統(tǒng)STRIPS，系統(tǒng)輸入有關(guān)世界和目標(biāo)狀態(tài)的描述，以及一組動作的描述，系統(tǒng)利用手段目的分析方法，尋找一個動作序列以實現(xiàn)目標(biāo)；Bratman建立的智能資源有限機器結(jié)構(gòu)IRMA，該結(jié)構(gòu)包含規(guī)劃庫，以及信念、愿望、意圖的顯示表示這四個關(guān)鍵的符號數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；Jennings的GRATE系統(tǒng)是一個分層結(jié)構(gòu)，利用信念、愿望、意圖和聯(lián)合意圖指導(dǎo)Agent的行為［2］。
思考型Agent則能將被代理者所具有的所謂意識態(tài)度（intentionalstance），如信念、意圖（包括聯(lián)合意圖）、愿望、承諾、目標(biāo)、責(zé)任等模擬或表現(xiàn)出來［2］。
思考型Agent的體系結(jié)構(gòu)如圖1-3所示。
3.混合型Agent
混合型的Agent正好結(jié)合了思考型Agent和反應(yīng)型Agent兩者的優(yōu)點，既有較好靈活性，也有較快的反應(yīng)速度�；旌闲虯gent通常由反應(yīng)型和思考型兩個子系統(tǒng)構(gòu)成，這兩個子系統(tǒng)分層次，后者建立在前者的基礎(chǔ)之上，低層能快速響應(yīng)和處理環(huán)境的變化，而高層包含符號表示的世界模型，用智能技術(shù)進行決策，具有較強的實用性。其結(jié)構(gòu)如圖1-4所示。
Georgeff和Lansky開發(fā)的過程推理系統(tǒng)（proceduralreasoningsystem，PRS）是最典型的混合結(jié)構(gòu)。PRS是一個“信念―愿望―意圖”結(jié)構(gòu)。信念是有關(guān)內(nèi)部狀態(tài)和外部世界的一些情況，通常用一階邏輯表示；而愿望則用“系統(tǒng)行為”來表示。在每個規(guī)劃庫中都包含一些被稱為知識塊（knowledgearea，KA）的部分，每個知識塊和一個相應(yīng)的激活條件聯(lián)系在一起。意圖正好對應(yīng)當(dāng)前系統(tǒng)中激活的知識塊［1］。
TouringMachine系統(tǒng)中的Agent通過感知和行動兩個模塊與外界進行信息交互，此外還有三個并行執(zhí)行的控制層次：規(guī)劃層（P）、反應(yīng)層（R）和建模層
（M）。每個層次都包含相應(yīng)的、對世界的不同層次的抽象模型，用來實現(xiàn)不同的任務(wù)［1］。
�。ǘ〢gent特性類型
從Agent特性方面考慮，可以將Agent分為如下幾類：
（1）反應(yīng)式Agent。這種Agent能夠主動監(jiān)視環(huán)境，并能根據(jù)環(huán)境變化做出必要的反應(yīng)。典型應(yīng)用包括機器人，特別是Brookes類型的機器昆蟲［4］。
�。�2）社會Agent。它是多個Agent構(gòu)成的一個Agent社會中的一員，各Agent之間有時存在共同利益（共同完成一項任務(wù)），有時也有利益沖突（爭奪一項任務(wù)）。因此，這類Agent在協(xié)作的同時也有競爭。協(xié)作的典型例子有辦公自動化Agent，競爭的典型例子是多個運輸（或電信）公司Agent爭奪任務(wù)承包權(quán)［4］。
�。�3）BDI型Agent。BDI型Agent，即有信念（belief）、愿望（desire）和意圖（intention）的Agent，也稱為理性Agent。在目前Agent的研究中，這是最典型的智能Agent或自治Agent。為主人在Internet網(wǎng)上收集信息的軟件Agent及比較高級的智能機器人都是BDI型Agent的典型應(yīng)用［4］。
�。�4）演化Agent。這類Agent具有學(xué)習(xí)能力，可以提高自身能力。單個Agent自身能力的提高借助于從與環(huán)境交互中總結(jié)經(jīng)驗教訓(xùn)，但更多的學(xué)習(xí)是在社會Agent之間進行。模擬生物社會（如蜜蜂和蟻群）的多Agent系統(tǒng)就是一個典型的例子［4］。
�。�5）人格化Agent。人格化Agent，即不僅有思想，還有情感的Agent。雖然目前對這類Agent的研究正處于起步階段，但是較有發(fā)展前景。在故事理解研究中的故事人物Agent就是典型的人格化Agent［4］。
（三）移動Agent
移動Agent除了具有智能Agent的最基本的自主性、反應(yīng)性、主動性和交互性外，還具有移動性。移動Agent技術(shù)結(jié)合了兩個不同的學(xué)科：一是定義Agent概念的人工智能；二是處理流動性代碼的分布式系統(tǒng)。移動Agent是有一系列目標(biāo)和任務(wù)的自主軟件實體，它們具有對環(huán)境的變化做出反應(yīng)、改變它們的環(huán)境，并與其他Agent進行信息交互等能力，它們還可以自主地從網(wǎng)絡(luò)中的一臺主機移動到另一臺主機上連續(xù)運行。這種靈活的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，為Internet環(huán)境下的應(yīng)用程序（如電子商務(wù)）提供了許多潛在的優(yōu)點［1］。
移動Agent的概念是20世紀90年代初由GeneralMagic公司在推出商業(yè)系統(tǒng)TeleScript時提出的，TeleScrip是第一個比較著名的商業(yè)移動Agent系統(tǒng)，TeleScrip主要用于網(wǎng)絡(luò)平臺管理及電子商務(wù)等領(lǐng)域［5］，移動Agent的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型如圖1-5所示。由于其自身優(yōu)異的條件，移動Agent技術(shù)已成為繼COR-BA、EJB后新一代分布處理的關(guān)鍵技術(shù)，并在很多新興領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用［1］。
三、Agent通信語言
Agent通信的基本思想來自言語行為理論。Agent之間的通信是以簡明的語法和清晰的定義來準(zhǔn)確清楚地表達每條消息的內(nèi)容和意圖，從而保證傳遞消息的高效性和明確性，這就出現(xiàn)了Agent的通信語言。
1.知識查詢和處理語言KQML
知識查詢和處理語言既是一種消息格式又是一種支持Agent之間交互行為的知識共享的消息處理協(xié)議。因此，KQML定義了常用的消息格式。一個KQML消息可能被當(dāng)成是一個實體：每條消息有一個自己的原語，還有一些參數(shù)。該語言由三個層組成：通信層、消息層和內(nèi)容層。通信層主要是通信的行為，定義消息的主要含義。隨后是一系列的消息參數(shù)，由一個以冒號開頭的參數(shù)關(guān)鍵字引入，其中的一個參數(shù)包含消息內(nèi)容，以某種格式生成了一條表達式；其他的參數(shù)輔助實現(xiàn)消息傳遞，或輔助接受者理解消息的含義，或輔助接收者響應(yīng)協(xié)作。
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