基于Ａｇｅｎｔ的供应链协调系统研究
内容摘要：本文首先介绍了Agent及Multi-Agent的特性，分析了供应链协调性的研究现状，应用Agent方法构建供应链协调系统，并对协调系统的实现基础平台进行了探讨。
关键词：Agent Multi-Agent 协调系统 供应链
关于Agent技术的产生及研究现状
Agent技术源于分布式人工智能研究，并可追溯到1977年Hewitt提出的并发Actor模型。这个模型中包含具有自控行为、相互作用和并发执行的对象，并取名为Actors。Actors被认为是最早出现的Agent。上世纪80年代后，研究者的注意力主要集中于Agent之间的交互通信、协调合作、冲突解决等方面的研究，强调Agent之间的紧密群体合作，而非个体能力的自治和发挥。旨在如何说明、分析、设计和集成多个协作型Agent构成的系统。
Agent的原意是“代理”，即一个人代表另一个人或另一个组织去完成某些事情；在机领域，Agent可以认为是被授权的“个人软件助理”，是一种在分布系统或者协作系统中能持续自主地发挥作用的计算实体，常简称为智能体。其最大特点是具有一定的智能及良好的灵活性和分布性，特别适合处理复杂、协同和难以预料的问题。
我们要求Agent至少必须具有自主能力、社交能力、反应能力、预动能力和理性行为的要求，这五条判定准则构成了Agent的基本特点。据此，可以归纳出在建模过程中Agent所应当具有的性质和能力：自主性：Agent能够自行控制其行为和状态，能在没有人或者其他程序介入的时候操作和运行。通信能力：Agent能用某种通信语言与其他实体交换信息和相互作用。感知能力或反应性：Agent能够及时地感知和响应其所处环境的变化。能动性：Agent主动表现出目标驱动的行为，能自行选择合适时机采取适应行为。推理和规划能力：Agent具有基于当前知识和经验，以一种理性方式进行推理和预测的能力。协作、合作和协商的能力：Agent能够在多Agent的环境中协同工作和消减冲突，以执行和完成一些互相收益且自身无法独立求解的复杂任务。
Multi-Agent特性概述
多智能体（Multi-Agent）是当今国际上人工智能中的前沿学科，是分布式人工智能的一个重要分支。Multi-Agent由多个结构和功能较为简单的Agent组成，通过多个Agent间的协作，使整个系统具有丰富的知识和强大的功能。它的目标是将大而复杂的系统建造成小的、彼此相互通讯及协调的、易于管理的系统。它的研究涉及Agent的知识、目标、技能、规划以及如何使Agent协调地采取行动解决问题等。
Multi-Agent由一组功能各异的Agent所组成，不同功能的Agent代表不同的对象，拥有不同的权利和能力，能够完成不同的任务。它们能够根据任务的需要，动态地组建。Multi-Agent具有以下特点：
在Multi-Agent中，每一个Agent都不具有完全信息，都没有能力单独完成任务，因此需要多个Agent间相互协作；不存在全局控制者，不能实现集中控制；每一个Agent都包含有局部信息，因此数据是分散的；每一个Agent都是自治的、独立的实体，因此计算模式是异步的。
供应链是由供应商、制造商以及销售商组成的动态网链，是一个典型的分布式系统。供应链上的每一个节点都有自己的资源、能力以及目标，在供应链管理下相互协作，使供应链上的物流、信息流与资金流通畅地流动，为用户提供产品和服务。供应链管理系统与Multi-Agent之间有许多相似之处，可以用Multi-Agent系统来构建供应链的协调系统。
供应链协调研究现状
国外对供应链协调问题尤其是协调建模的研究是供应链系统研究中重要的一个环节。最早将Agent技术运用于供应链管理的是加拿大Toronto大学企业集成实验室(1993)，开发了集成供应链管理系统(ISCM)。ISCM系统是由相互协作的功能各异的多个Agent组成，有关Agent间的协作采用了约束满足和优化处理的方法，提出下一代供应链管理系统应具有分布性、动态性、智能性、集成性、响应性、重构性、协作性等特征。
我国的该领域也取得了一些研究成果。徐琪、徐福缘对多Agent企业供需网协调管理机制进行了研究。郑洪源、李海燕建立了基于多Agent协调的供应链管理系统模型，对多Agent之间的协调机制进行了研究。汤兵勇对供应链协调运作的大系统多段控制进行了研究，提出了大系统多段控制结构。庄品、王宁生和卢少华对供应链的协调机制进行了研究，把供应链的协调分为设施层、信息层、协作层和协商层。马燕、刘阳和刘永胜分别独立的对供应链协调问题的研究建立在完全信息的基础上，分别对非协调和协调情况下的供应链的各方利润进行了讨论，并认为通过协调可以使双方的利润以及整个供应链的利润增加，形成了双赢的局面等。
适应性Agent是供应链协调系统建立的单元
在供应链中，存在着很多的Agent，每个Agent既与环境交互，同时又与其他的Agent有业务上的往来。图1表示了一个订单发出的Agent处理结构。某个Agent向上游的Agent发出订单，经过提供原材料的Agent的信息处理之后，数据录入中心数据库，中心数据库中包含了当前企业中的库存中的原材料、产品、半成品以及在产品的信息。Agent中还存在着一个当前任务和消减冲突的模块，模块中包括了当前正在执行的任务和即将完成的任务、新订单的排序信息等，模块的主要功能就是消减任务的冲突。经过中心数据库和当前任务的调配，管理决策系统发出执行订单要求的信息，向订货Agent发出原材料和产品，同时，本次订货信息汇入到中心数据库中，以便于对未来的订单和发货量进行准确的预测。
在供应链协调系统中，其基本组成单元是一个个的Agent，其“适应性”就表现在能够在多任务中根据发货的紧急性、对方Agent的优先地位等要素对任务赋予一个优先级，根据这一标准消减多任务的相互冲突。
Agent之间的协调和协作是多Agent系统研究中的核心问题之一。多Agent协调(Multi-agent Coordination)是指具有不同目标的多个Agent对其目标、资源等进行合理安排，以调整各自的行为，最大程度地实现各自目标。
供应链是由遍及全球的供应商、制造商、销售商组成的复杂，不受时间和空间的限制，随着世界市场环境的变化和需求的波动，动态地进行重构。如果把供应链中各种功能单元，如供应商、制造商、销售商和运输商对物料或最终产品的管理和生产、计划、采购、销售以及运输等均看成是独立自主的Agent，把供应链网络中的人、组织和机器间的交互合作、共同完成任务的各种活动描述为Agent间的自主作业活动，那么供应链系统就成为一个多Agent系统，其中每一个Agent都具有一定的功能，并可与其它Agent进行协作，本文构建基于Agent的供应链协调系统如图2所示。
如图2所示，本文应用Agent方法构建供应链协调系统，在模型中，A1代表原材料的供应商，A2代表制造商，A3表示零售商，A4表示消费者。供应链协调系统分为上、中、下三层结构，分别是战略协调层、战术协调层和操作协调层。
战略层协调为保证整个供应链组织和运营过程的执行，是供应链管理中最关键的环节。战略层协调的内容包含合作关系、风险管理、利益分配以及信息共享等方面的设计。
战术层协调是供应链上游和下游、横向和纵向的信息互动和集成的过程，一方面是根据供应链战略协调要求对运作过程进行总体安排，另一方面能够为供应链战略协调提供综合而全面的观点。战术层协调包括以下几个部分：设计过程协调、销售过程协调、制造过程协调和供应过程协调。
执行层协调是对战术层协调问题的细化和具体化，属于具体操作方面的协调，通过协同执行、实施和动态性优化，可将战略层协调和战术层协调的目标落实和实现。执行层协调的内容包括生产调度、运输调度、产品协调、库存协调和能力协调几部分。
基于Agent的供应链协调系统实现的基础平台
供应链协调系统的实现需要建立在一定的平台上，其中最重要的平台包括在供应链协调中发挥重大作用的中心协调者和信息技术，这两者属于供应链协调系统的硬性基础平台，供应链契约和供应链的信任机制是软性基础平台。
（一）中心协调者
供应链上的中心协调者并不是指供应链上实力最强大的。但必然是具有一定的规模实力，拥有某种高额利润的产品或服务能力、拥有先进的管理方式和强大的谈判控制能力的企业。
对于供应链节点企业来说，它们都是具有独立法人地位的企业，企业之间没有行政上的隶属关系，供应链核心企业和其它企业也不是“领导”和“下属”的关系，它在供应链中的功能更多是一种服务领导关系而不是传统的控制关系，企业表现出来的更多是一种自组织和自适应的状态。
引入中心协调者之后，中心协调者对供应链战略层协调的主导作用主要体现在三个方面：主导设计公平合理的利益分配机制，中心协调者应从供应链整体利益出发，与合作企业一起设计合理的采购价格和销售价格，并根据每个企业对整个供应链的贡献和所承担的风险共同决定企业应获得的收益并进行适当的收益补偿 ；主导设计信息共享机制。供应链协调需要供应链上所有企业的经营信息进行及时的交换和共享，中心协调者有能力建立起强大和先进的信息系统，把供应链的各个企业连接起来，并对信息系统落后、实力较弱的企业提供支持，使其信息系统得以改造和升级 ；主导对整个供应链的合作过程及其产出结果进行监控和评价，供应链管理模式不同于单个企业的管理模式，供应链具有单个企业所拥有的组织结构的灵活性，同时又拥有各优秀企业联合的竞争力，供应链不可能像单个企业或关联企业那样对整个经营活动具有强大的控制力，控制力的减弱必然导致供应链合作风险的增加，中心协调者在供应链中的地位和作用决定了他有权力和责任对整个供应链实施控制并进行风险管理。
（二）信息系统
支持供应链的协调关系，最重要的硬件投资就是信息系统的建设。信息系统建设能够满足供应链协调系统中对信息共享的需求，信息系统能够提供一个低成本、高效的信息传输平台。在这个平台上，众多的企业能够相聚在一起，对事件做出快速的反应。
各企业需要建立企业内部的信息系统，以支持企业内部各部门的信息交流和共享，提高企业内部的经营效率，也为与合作企业间信息系统的连接做好准备。支持企业内部信息系统的技术为Intranet，Intranet可将企业内部的客户端界面统一为通用的浏览器，解决了多平台互连及兼容性等技术问题，而且安全保密性强，同时还可以和外界就必需的信息进行交换。
企业之间需建立互相连接的企业外部的信息系统，以支持供应链上的信息共享和供应链合作协调的实现。支持企业外部信息系统的技术有Extranet和Internet。其中，Extranet是基于开放网络和协议上的私有各方之间的一个虚拟的私有专用网络，就像是在公共的陆地上造的一条私人的街道。由于只限于企业间一对一的连接和信息交流，Intranet具有保密性高的优势，同时由于其应用范围有限，成本也较高。
（三）信任机制
在供应链协调系统中，信任是成员关系的润滑剂。供应链企业合作存在潜藏的多元冲突和不信任感，各个企业经常有不同的战略目标和对供应链的期盼；它们在联盟的类型和联系程度方面认识会不同；企业文化和管理存在差异；在日常政策和程序方面不同等。供应链排除了企业之间大量股份的相互持有，放弃了垂直一体化从组织结构和制度上对成员的治理，代之以依靠合同和信任来维持供应链的相对稳定，调节供应链成员行为的治理方式。因此，信任的缺乏对供应链协调系统而言是可怕的。
（四）供应链契约
契约是指两个或两个以上当事人之间达成的一种协议，尤指具有效力的书面协议。契约为主体的行为规定了范围，如果主体的策略超出了契约的规定，他就将受到惩罚。
契约可分为狭义契约和广义契约。狭义契约也称为显性契约，是指主体成员间签订的合同。广义契约指包括狭义契约的主体成员之间关系的纽带和约束。隐性契约是显性契约的延伸或衍生品，它的存在是由于当事人信息和知识的不完备性，无法把所有可能情况列在显性契约中或部分行为规则写入显性契约的成本太高。隐性契约和显性契约彼此补充、配合共同决定着当事人之间的关系。
供应链契约围绕供应链的总体目标从合同和制度上强制规定供应链各个阶段的权利和义务，从而在很大程度上保证了供应链的协调。所以说，供应链契约是供应链成员间的关系纽带和关系约束，供应链企业间的协调运作必须依靠供应链节点企业之间合理的合作合同来实现。在这种背景下，供应链契约的设计和管理可以理解为：合理设计成文的合同内容（狭义合同或显性契约），并影响隐藏在成文契约后面的潜在契约。
正是由于Agent能够解决复杂性问题的处理，本文应用Agent构建供应链的协调系统，系统分为战略层协调、战术层协调和操作层协调，并对系统实现的基础平台进行了探讨，旨在应用该种方法提高供应链的系统协调能力。
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