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1、华中科技大学 硕士学位论文 基于JADE的复杂物流系统多代理仿真方法研究 姓名：彭威 申请学位级别：硕士 专业：系统工程 指导教师：朱卫锋 20090527 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 I 摘 要 随着商品经济的繁荣，大规模的流通带来了大规模的物流，由此产生了复杂物 流系统的概念，典型的复杂物流系统由若干个供应商、制造商、批发商和零售商实 体组成。复杂物流系统的一系列特性决定了传统解析法的局限性，多代理仿真方法 作为解决非线性和复杂性模型的有力工具，越来越受到重视。 本文在总结国内外多代理仿真系统开发和研究现状的基础上，研究了复杂物流 系统多代理仿真问题。在介绍多代理系统和
2、多代理仿真基本概念的基础上，结合多 代理系统的组织结构，提出了基于联邦联邦成员代理三层结构的多代理仿真体 系结构以及具体的仿真系统开发步骤，并探讨了此建模仿真方法在仿真平台 JADE 上的实现框架和关键技术。从库存管理中最佳订货点量决策问题入手，运用多代理 仿真建模方法，探讨了复杂物流系统在 JADE 仿真平台中的多代理仿真开发方法， 包括代理的划分确定、体系结构和仿真数据库的构建。以超市连锁店多代理仿真系 统构造为例，在零售商环节上实现了多代理仿真系统，研究了多代理仿真系统中代 理之间交互决策过程。 本文研究的基于 JADE 的复杂物流系统多代理仿真方法涉及多代理技术、仿真 技术、决策支持、
3、软件工程等多个领域的内容，可以模拟物流过程和智能决策过程， 具有重要的理论研究价值和现实意义。 关键字：复杂物流系统；仿真体系结构；订货点量；多代理仿真；Java 代理开发包 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 II Abstract With the prosperity of the commodity economy, large-scale circulation yields large-scale logistics, when the concept of Complex Logistics (CL) is proposed. A typical CL is cons
4、isted of a number of entities such as suppliers, manufacturers, wholesales and retailers. The characteristics of CL are so complex that traditional analytic method cannot resolve it completely. People acquaint that multi-agent based simulation method is a powerful tool for solving the complex nonlin
5、ear model. Based on the analysis of the development and research status of multi-agent based simulation system at home and abroad, multi-agent based simulation for CL is studied. The concepts of multi-agent system and multi-agent based simulation are introduced. After that, the multi-agent based sim
6、ulation architecture based on federation-federate-agent and its development steps are proposed based on the structure of multi-agent system. Then the realization framework and key technologies of multi-agent based simulation based on JADE are discussed. Starting from the order-up-to level decision i
7、n inventory management, the development approach of multi-agent based simulation based on JADE for CL is analyzed, including the division of agents, architecture and simulation database construction. Taking the multi-agent based simulation of a supermarket chain as an example, the multi-agent based
8、simulation system is implemented in retailer aspect. The interaction and decision-making processes among the agents are also studied. In this thesis, the method of multi-agent based simulation for CL based on JADE is analyzed. The method involves many technologies, including multi-agent technology,
9、simulation technology, decision support, software engineering etc. This method can simulate the logistics process and intelligent decision-making process. Thus the research has theoretical and practical value. Keywords: Complex Logistics， Simulation Architecture， Order-up-to level， Multi-Agent Based
10、 Simulation，Java Agent Development Kit (JADE) 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或 集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在 文中以明确方式标明。本人完全意识到，本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名： 日期： 年 月 日 学位论文版权使用授权书学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、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电子版，允许
11、论文被查阅和借阅。 本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 保密 ，在_年解密后适用本授权书。 不保密。 （请在以上方框内打） 学位论文作者签名： 指导教师签名： 日期： 年 月 日 日期： 年 月 日 本论文属于 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 1 1 绪论绪论 1.1 课题背景课题背景与意义与意义 本学位论文来源于教育部科学技术研究重点项目：复杂物流系统分布式多代理 仿真的理论与方法研究。 随着科学技术的进步和商品经济的发展，生产规模不断扩大，社会需求日新月 异。大规模的生产要求
12、大规模的流通相伴随，大规模的流通带来大规模的物流1。随 着生产技术的不断发展，作为与能流、信息流并列的物流已成为继劳动力、资源之 后的第三利润资源泉。这些都对传统物流单纯考虑从生产者到消费者的“货物配送” 模式提出了挑战。 物流系统是一个典型的复杂适应系统， 正如霍兰(Holland,J.)复杂适应系统理论的 核心思想“适应性造就复杂性” 2。由于物流系统中存在大量的实体：多个供应 商、制造商和零售商实体，制造商和零售商实体之间存在较多的批发商实体（经销 商、配送中心等），各个实体能够根据环境做出一定的反应来适应环境的变化，同 时实体之间也不断相互作用，这些使得物流系统变得异常复杂。本文就是针
13、对现代 物流系统的这些特点展开研究的。 1.1.1 物流的概念物流的概念 物流（Logistics）一词的概念起始于二战，开始叫“实体流通”(Physical Distribution)3，上世纪七八十年代传入国内，总体来说，我国物流的研究发展落后 于欧美、日本等发达国家。 目前学术界对物流这个概念还没有严格统一的定义。物资的储存和运输是物流 活动的两大支柱，供应链是物流的延伸和扩展，是一条从供应商到顾客的物流链4。 通俗来说物流是指为了满足客户的需要，以最低的成本，通过运输、保管、配送等 方式，实现原材料、半成品、成品及相关信息由商品的产地到商品的消费地所进行 的计划、实施和管理的全过程。
14、华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 2 1.1.2 复杂性的概念复杂性的概念 复杂性的问题是由系统科学的先驱者贝塔朗菲于 40 年代首次提出的。复杂性是 建立在多样性和差异性之上，不同层次有不同的复杂性，其复杂性定义也不一样， 目前，还没有一个统一的定义。一般比较明确的说法是复杂性的系统是子系统种类 繁多，在层次结构上，子系统相互之间的关联关系杂多。 钱学森认为对于复杂性的研究不能从严格界定复杂性概念开始，与其空谈复杂 性的定义，不如从研究具体的复杂系统入手，主张把复杂性作为一类系统属性来对 待，寻找解决这些具体复杂系统问题的有效方法5。由此，将复杂性作为物流系统的 一类系统属性来
15、对待，华中科技大学朱卫锋副教授等6（2002）提出了“复杂物流系 统”的概念。 1.1.3 复杂物流系统的概念复杂物流系统的概念 大规模物流系统通常由若干个相互依赖的供应链组成，每个供应链可能具有多 个制造商、批发商（经销商、配送中心等）和零售商实体，供应链之间、实体之间 都存在着动态变化的“供方”与“需方”关系，在这两个关系之间还经常包含着若 干运输车辆和多种运输路线，他们之间相互竞争或者合作，共同完成现实世界的物 流活动。同时物流活动总处在一个不确定的环境中，受到较多的不确定性因素影响， 如顾客需求、原材料外部供应、交纳周期等。因此，这类系统规模大，结构复杂， 属于复杂系统的范畴6。 对于
16、上述此类系统， 我们称之为复杂物流系统(Complex Logistics， 简称 CL)67， “竞争” 、 “合作” 、以及“不确定性”一起构成了该类系统的复杂性，引用朱卫锋学 者对复杂物流系统定义： “在竞争、合作、动态、不确定的复杂市场环境中，由若干 供方、需方等实体（包括参与物流活动的企业、企业集团或联盟，以及企业内部业 务相对独立的部门） 构成的快速响应环境变化的供应链物流系统。 ” 上面提到的实体， 按照其在系统中所起的作用，可以分为自主实体、半自主实体和从属实体：具有自 主决策权的实体称之为自主实体；具有部分决策权的实体称之为半自主实体；没有 自主决策权的实体称之为从属实体。供方和需方可以是各类供应商、制造商、批发 商和零售商实体。 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 3 WEME 外部供应 中间产品 顾客需求 ME RE WERE PE PE 顾客需求 原材料 外部供应 原材料 产品 产品 中间产品
