一種多Agent的區域物流配送系統及其控制調度方法
2023-05-28 15:50:26 1
專利名稱：一種多Agent的區域物流配送系統及其控制調度方法
技術領域：
本發明涉及一種多Agent的區域物流配送系統及其控制調度方法。
背景技術：
在共同配送活動中，配送線路的安排不僅影響到配送路線的距離，也影響到城市交通狀況以及居民生活環境，配送路徑的優化具有重要的意義。某一配送中心對一定地域範圍的客戶進行物流配送服務，每次配送不超過每輛裝載車的額定載重量，且車輛的總運行距離有一定上限。為了完成運輸任務，配送中心須派出若干輛車，全部的配送路徑由一個迴路或多個迴路組成；每輛配送車輛從配送中心出發，沿著一條覆蓋若干客戶的路線，最終返回配送中心。為了提高車輛利用率、物流配送效率及優化配送線路，有必要提出一種新的解決方案。
發明內容
本發明提出一種多Agent的區域物流配送系統及其控制調度方法，提出了基於 Agent協同機制的控制模式，使得運行機制具更好的實時性和協調性。一種多Agent的區域物流配送系統，主要由主Agent、子Agent、協調Agent、任務源和通信模塊構成，其中所述的主Agent指的是區域物流配送的配送中心，由任務管理模塊、控制調控模塊、訂單管理模塊、GIS系統和倉儲系統組成；所述的任務管理模塊從任務源讀取任務，並對任務進行分析和處理，並將處理後的任務發送至控制調控模塊；所述的控制調控模塊由調控Agent、車輛Agent和GPS車載終端控制項組成，該控制調控模塊從任務管理模塊得到任務的具體信息，通過分析該具體信息來運用調控Agentl 對車輛Agent進行調控，並結合GPS車載終端控制項對車輛進行跟蹤和管理，同時將經過處理的任務細則發送給訂單管理模塊；所述的訂單管理模塊由地理信息Agent和倉儲管理Agent組成，訂單管理模塊從控制調控模塊得到經過處理的任務細則後，按照該任務細則結合地理信息Agent和倉儲管理Agent生產符合子Agent運作的訂單，並將該訂單通過通信模塊發送給適合完成任務的子Agent ；所述的地理信息Agent從GIS系統獲得相關地點的地理信息，倉儲管理Agent則從倉儲系統中獲取倉庫的實時信息；所述的子Agent指的是各個物流配送點，主要任務是完成主Agent分配的訂單，可以通過通信模塊對主Agent進行訪問，通過協調Agent和主Agent進行訂單協調；所述的協調Agent指的是一種可執行的程序，用於調節主Agent和子Agent、各子 Agent和子Agent之間的工作和任務，主Agent通過協調Agent來選出最適合完成此訂單的子Agent，該子Agent可以根據自身的情況利用通信模塊和主Agent進行溝通，或者通過協調Agent和其他的子Agent協調，進一步找出完成該訂單的方案；
所述的任務源指的是任務調配指令信息的集中存儲源，通過主Agent對任務讀取後，送至其任務管理模塊來對任務進行分析和處理；所述的通信模塊主要負責主Agent和子Agent之間的溝通和交流，在主Agent各模塊和各子Agent之間共享信息，該通信模塊一部分處理的是子Agent對主Agent各模塊的訪問請求；另一部分處理的是主Agent對子Agent訪問請求的回覆；通信模塊還負責管理所有信息Agent的相關信息，這樣各Agent通過與通信模塊交互，便可動態地從其他 Agent獲得其所需的包括位置、任務的屬性信息，從而實現信息交互。一種多Agent的區域物流配送系統的控制調度方法，具體包括以下幾個步驟步驟1、發起組建團隊當一個新的協作任務P出現時，首先發現任務P的子Agent被定為隊長U，該子 Agent負責給出一個全局規劃，將任務P劃分為若干的子任務Pi,即P = {P1; . . .，Pi,...， Pn}，並通過執行一個請求Request (U，θ，ρ)，用嘗試必tempi(M，φ,㈧的形式向其他子 Agent廣播此任務信息，其中，隊長u最終目標識就是要完成任務P，同時期望所有的隊友Vi 能接受持續的弱可達目標PWAG(Vi，p， )，隊長u的弱目標ψ就是要將隊長u具有的最終目標識轉變為團隊 的共同信念；步驟2、形成聯合意圖接收到該任務信息的子Agent向隊長u發出Conf irm或者Refuse響應，同時通知其他子Agent自己已經將完成任務P作為弱可達目標，如果隊長u從各子Agent處所接收到的Confirm響應已經滿足協作任務P的要求，那麼確定這些發出Confirm響應的子Agent 成為該團隊的隊友Vi，此時聯合意圖JPG( ，ρ)就形成了，所有隊員都必須遵循該聯合意圖，並且彼此信任；步驟3、確定共享規劃隊長u在步驟1中已經給出了一個全局規劃P = {P1; ...，Pi, ...，Pn}，Pi表示任務P的一個子任務，如果團隊Θ中的所有隊員都共同相信命題Do( ，P，Tp)為真，則以 P為初始的共享規劃，否則就通過協商，重新構建一個相互能接受的完成目標所需的共享規劃；步驟4、實施共享規劃所有隊員Vi都遵循團隊的約束，依照共享規劃執行相應的行動，在任務執行的過程中，所有的隊員Vi自主決策局部的行為，即時調整局部行為；步驟5、結果評價隊長u向各隊員Vi收集任務P的執行結果，並且對該結果進行分析和評價，在仿真問題域中還可以在結果評價之後返回至步驟3重新構建共享規劃，如果結果仍不滿意就返回到步驟1重新組建團隊。本發明考慮了隨機需求、不確定車輛及多目標等情景，提出了基於Agent協同機制的控制調度模式，從而實現各不同配送主體之間的協調和共贏，解決多樣化需求和專業化生產之間的矛盾，可以提高物流系統效率；整合社會資源，實現共同集配，提高企業經濟效益；緩解交通壓力，減少噪音和廢棄汙染，降低浪費等，達到保護生態環境的目的。
圖1為本發明中多Agent的區域物流配送系統框架圖；圖2為本發明中多Agent的區域物流配送系統控制調度流程圖。以下結合附圖和具體實施例對本發明作進一步詳述。
具體實施例方式如圖1所示，本發明一種多Agent的區域物流配送系統，由主Agentl、子Agent2、 協調Agent3、任務源4和通信模塊5構成，其中所述的主Agentl指的是區域物流配送的配送中心，由任務管理模塊11、控制調控模塊12、訂單管理模塊13、GIS系統14和倉儲系統15組成；其中，任務管理模塊11從任務源4讀取任務，並對任務進行分析和處理，使任務更加清晰和明確，還可以將多個相似的任務集中在一起同時處理，提高整個工作流程的效率；控制調控模塊12由調控Agent 121、車輛Agent 122和GPS車載終端控制項123組成， 控制調控模塊12從任務管理模塊11得到任務的具體信息，通過分析該具體信息來運用調控Agentl21對車輛Agentl22進行調控，並結合GPS車載終端控制項123對車輛進行跟蹤和
管理；訂單管理模塊13由地理信息Agent 131和倉儲管理Agent 132組成，訂單管理模塊 13從控制調控模塊12得到經過處理的任務細則，按照該任務細則結合地理信息Agentl31 和倉儲管理Agentl32生產符合子Agent2運作的訂單，所述的地理信息Agentl31從GIS系統14獲得相關地點的地理信息，倉儲管理Agentl32則從倉儲系統15中獲取倉庫的實時信息；所述的子Agent2指的是各個物流配送點，主要任務是完成主Agentl分配的訂單， 可以通過通信模塊5對主Agentl進行訪問，通過協調Agent3和主Agentl進行訂單協調；所述的協調Agent3指的是一種可執行的程序，用於調節主Agentl和子Agent2、各子Agent2和子Agent2之間的工作和任務，具有自治和智能等特點，能夠攜帶其代碼和狀態自主地從網絡中一個節點移動到另一個節點上運行，尋找合適的計算資源和信息資源以完成特定的任務，能更有效地利用網絡有限的帶寬來完成更多信息的傳送，也可以充分利用閒置的計算資源完成更多的計算量，讓整個Agent系統能夠更好的運作；所述的任務源4指的是任務調配指令信息的集中存儲源，通過主Agentl對任務讀取後，送至其任務管理模塊11來進行任務的分析和處理；所述的通信模塊5，主要負責主Agentl和子Agent2之間的溝通和交流，用中間件的方式加以實現，從而安全有效地在主Agentl各模塊和各子Agent2之間共享信息，該通信模塊5 —部分處理的是子Agent2對主Agentl各模塊的訪問請求；另一部分處理的是主 Agentl對子Agent2訪問請求的回覆；通信模塊5還負責管理所有信息Agent的相關信息， 這樣各Agent通過與通信模塊5交互，便可動態地從其他Agent獲得其所需的包括位置、任務等的屬性信息，從而實現信息交互。主Agentl (配送中心)從任務源4讀取任務後，送至任務管理模塊11對任務進行分析和處理，接著通過控制調控模塊12中的調控Agentl21、車輛Agentl22和GPS車載終端控制項123，對任務需要的車輛進行管理和調控，最後結合GIS系統14和倉儲系統15產生訂單；主Agentl通過協調Agent3來選出最適合完成此訂單的子Agent2 (即各個配送點)， 主Agentl通過通信模塊5將任務分配給最適合完成任務的子Agent2，該子Agent2可以根據自身的情況利用通信模塊5和主Agentl進行溝通，或者通過協調Agent3和其他的子 Agent2協調，進一步找出完成該訂單的方案。在區域物流共同配送的運作過程中，最關鍵的就是解決Agent之間的協作問題。 下面以多個城市的區域物流配送為例，詳述多Agent的區域物流配送系統的控制調度方法。從上文中可知，在區域物流共同配送的系統中存在大量的Agent，各個Agent是通過採取聯合行動來共同完成配送任務，就如同一個團隊，通過團隊運作建立起Agent之間的協作、協調和通信等機制，可以提高整個系統的性能。多Agent協作團隊的重要特性就是面向共同目標，它的這種不同於一般多Agent系統的問題求解形式稱為團隊工作模型。團隊工作模型對協調程度的要求比一般的協作問題會更高，建立一個有效的區域物流共同配送團隊工作模型需要實現兩個目標第一、定義有效的多式聯運團隊結構和運作過程其中團隊結構是指預先描述團隊成員的角色，團隊運作過程是指描述不同角色的職責以及完成團隊目標所需指定的子目標、策略和規劃等；第二、要求區域物流共同配送團隊中的Agent能夠靈活地適應不斷變化的環境。所述的團隊工作模型由團隊狀態與團隊算子組成，其中團隊狀態是對團隊組成情況的描述，可以表示為TS( ) = {u, V1, Λ , vj , θ表示為團隊名稱，本實施例中指臨時組建的區域物流共同配送的名稱，u表示為隊長，本實施例中指多式聯運經營人Agent，由其首先發現任務並組建協作團隊，Vi表示為隊員，本實施例中指組成區域物流共同配送的配送企業，即承運人Agent ；團隊算子則是對一個聯合行動的聯合承諾，不僅表示了該團隊目前所採取的聯合行動，而且指定了每一個隊員所扮演的角色。團隊工作模型是基於聯合意圖框架和共享規劃。其中，聯合意圖框架(Joint Intention Framework)是指隊員們共同努力去實現聯合目標，如果有某個隊員發現這個目標已經達到，或者目標不可達到，或者目標不相關的話，它負責把這一信念轉變為團隊的共同信念。形式化描述如下在聯合意圖框架中，如果團隊Θ的每個隊員基於一個聯合目標，並且彼此信任地去實現該聯合目標對應的任務P，則稱團隊Θ對這項任務ρ具有聯合意圖，記為JPG( ， P)；所有的隊員都彼此相信，除非任務ρ已經被公認成終止狀態，即目標已實現，或者目標不可能實現，或者目標不相關，否則隊員們必須彼此相信他們每個人都把任務P作為一個弱可達目標，團隊θ中的隊員Vi的弱可達目標可記為WAG(Vi，p，Θ)；當弱可達目標需要隊員Vi保持一段時間時，稱該目標為隊員Vi的持續的弱可達目標，記為 PWAG(vi; ρ，Θ)；團隊θ的每個隊員都必須同步地建立聯合意圖JPG( ，ρ)，Request-Confirm協議可以實現這一同步任務，其關鍵在於產生多個持續的弱可達目標PWAG(Vi，p， )，表示團隊成員Vi願意承諾並完成任務P，由隊長u發起該協議，其隊員V1......Vn響應該協議，如果所有的成員Vi都用Confirm響應，那麼聯合意圖JPG( ，ρ)形成了。共享規劃(a^red Plan, SP)則描述了一組Agent共同行動的過程，並描述出需要幫助和監督的情況，以方便隊員、或者整個團隊去執行分配的任務。這裡以全局共享規劃 FSP(Full Shared Plan)方法為例說明定義一個共享規劃的過程首先確定一個行動a，進而確定實現此行動a的子任務集Ra，這表示共同信念及包括完成該行動a的各項子任務集Ra等一系列細節問題都已經達成了一致，FSP (P，a, Θ，Tp, Ta, Ra)表示團隊θ在Tp時間時的任務P中所定義的行動a的子任務集Ra在時間段Ta內能夠完成，簡而言之，FSP (P，a，Θ , Tp, Ta, Ra)有效，要滿足下面的條件(1)團隊θ中的所有的隊員都共同相信命題Do( ，a，Ta)是有效的，即團隊θ在時間段Ta內能完成行動a;(2)團隊θ中的所有隊員都共同相信Ra是實現行動a的子任務集；(3)對於子任務集Ra中的具體任務採用遞歸定義的方法。本發明中區域物流共同配送是基於一個共同的配送目標臨時組建的團體，其多Agent協作團隊是隨著問題域中的任務出現而動態生成的臨時性的小組，其中的多個 Agent以完成這個任務為共同目標而協同工作。下面給出關於多Agent協作團隊的特徵及其所處環境的特徵的以下假設(1)隊員之間是協作友好關係，即利益相同、不存在著競爭，它們擁有一個共同目標；(2)團隊的共同目標在各個隊員的適當協作行為下是可以達到的，但是無法由任一隊員獨立完成；(3)在任務執行過程中，每個團隊隊員都能自主決策，不存在集中控制；(4)對於多Agent團隊，其環境模型是動態不確定的，且具有馬爾可夫性質，即環境狀態的遷移只與當前的狀態和行為有關，而與歷史的狀態和行為無關；(5)環境能對團隊隊員的獨立行為或者聯合行為做出評價並以瞬時回報或者延遲回報的形式反饋。如圖2所示，本發明一種多Agent的區域物流配送系統的控制調度方法，具體包括以下步驟步驟1、發起組建團隊當一個新的協作任務P出現時，首先發現任務P的子Agent2被定為隊長U，該子 Agent2負責給出一個全局規劃，將任務P劃分為若干的子任務Pi,即P = {P1;. . .，Pi,...， Pn}，並通過執行一個請求Request (u, Θ，ρ)，用嘗試JC內(μ，φ, ^的形式向其他的子 Agent2廣播此任務信息，其中，隊長u最終目標識就是要完成任務P，同時期望所有的隊友Vi 能接受持續的弱可達目標PWAG(Vi，p， )，隊長u的弱目標ψ就是要將隊長u具有的最終目標識轉變為團隊 的共同信念；步驟2、形成聯合意圖接收到該任務信息的子Agent2向隊長u發出Confirm或者Refuse響應，Confirm 也是一種嘗試，同時通知其他子Agent2自己已經將完成任務P作為弱可達目標，如果隊長 u從各子Agent2處所接收到的Confirm響應已經滿足協作任務P的要求，那麼確定這些發出Confirm響應的子Agent2成為該團隊的隊友Vi,此時聯合意圖JPG( ，ρ)就形成了，所有隊員都必須遵循該聯合意圖，並且彼此信任；步驟3、確定共享規劃隊長u在步驟1中已經給出了一個全局規劃，即P = (P1, . . .，Pi, . . .，Pn}，Pi表示任務P的一個子任務，如果團隊Θ中的所有隊員都共同相信命題Do( ，P，Tp)為真，也就是相信團隊Θ在時間段Tp內能完成P中的所有行動，而且都共同相信隊員Vi能夠實現子任務Pi,則以P為初始的共享規劃，否則就通過協商，重新構建一個相互能接受的完成目標所需的共享規劃；步驟4、實施共享規劃所有隊員Vi都遵循團隊的約束，依照共享規劃執行相應的行動，在任務執行的過程中，所有的隊員Vi自主決策局部的行為，即時調整局部行為；步驟5、結果評價隊長u向隊員Vi收集任務P的執行結果，並且對該結果進行分析，為今後的協作問題積累經驗，在仿真問題域中還可以在結果評價之後返回至步驟3重新構建共享規劃， 如果結果仍不滿意就返回到步驟1重新組建團隊。本發明一種多Agent的區域物流配送系統的控制調度方法，不僅細化了聯合意圖的形成過程、規划過程、協商過程，還擁有結果評價過程，有助於提高多Agent協作的適應性，使得多Agent協作團隊可以根據評價的結果採用適當的學習方法改進協作的性能。以上所述，僅是本發明較佳實施例而已，並非對本發明的技術範圍作任何限制，故凡是依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何細微修改、等同變化與修飾，均仍屬於本發明技術方案的範圍內。
權利要求
1.一種多Agent的區域物流配送系統，其特徵在於主要由主Agent、子Agent、協調 Agent、任務源和通信模塊構成，其中所述的主Agent指的是區域物流配送的配送中心，由任務管理模塊、控制調控模塊、訂單管理模塊、GIS系統和倉儲系統組成；所述的任務管理模塊從任務源讀取任務，並對任務進行分析和處理，並將處理後的任務發送至控制調控模塊；所述的控制調控模塊由調控Agent、車輛Agent和GPS車載終端控制項組成，該控制調控模塊從任務管理模塊得到任務的具體信息，通過分析該具體信息來運用調控Agentl對車輛Agent進行調控，並結合GPS車載終端控制項對車輛進行跟蹤和管理，同時將經過處理的任務細則發送給訂單管理模塊；所述的訂單管理模塊由地理信息Agent和倉儲管理Agent組成，訂單管理模塊從控制調控模塊得到經過處理的任務細則後，按照該任務細則結合地理信息Agent和倉儲管理 Agent生產符合子Agent運作的訂單，並將該訂單通過通信模塊發送給適合完成任務的子 Agent ；所述的地理信息Agent從GIS系統獲得相關地點的地理信息，倉儲管理Agent則從倉儲系統中獲取倉庫的實時信息；所述的子Agent指的是各個物流配送點，主要任務是完成主Agent分配的訂單，可以通過通信模塊對主Agent進行訪問，通過協調Agent和主Agent進行訂單協調；所述的協調Agent指的是一種可執行的程序，用於調節主Agent和子Agent、各子 Agent和子Agent之間的工作和任務，主Agent通過協調Agent來選出最適合完成此訂單的子Agent，該子Agent可以根據自身的情況利用通信模塊和主Agent進行溝通，或者通過協調Agent和其他的子Agent協調，進一步找出完成該訂單的方案；所述的任務源指的是任務調配指令信息的集中存儲源，通過主Agent對任務讀取後， 送至其任務管理模塊來對任務進行分析和處理；所述的通信模塊主要負責主Agent和子Agent之間的溝通和交流，在主Agent各模塊和各子Agent之間共享信息，該通信模塊一部分處理的是子Agent對主Agent各模塊的訪問請求；另一部分處理的是主Agent對子Agent訪問請求的回覆；通信模塊還負責管理所有信息Agent的相關信息，這樣各Agent通過與通信模塊交互，便可動態地從其他Agent獲得其所需的包括位置、任務的屬性信息，從而實現信息交互。
2.根據權利要求1所述的一種多Agent的區域物流配送系統的控制調度方法，其特徵在於具體包括以下幾個步驟步驟1、發起組建團隊當一個新的協作任務P出現時，首先發現任務P的子Agent被定為隊長u，該子Agent 負責給出一個全局規劃，將任務P劃分為若干的子任務Pi,即P = IP1, . . .，Pi, . . .，Pn}，並通過執行一個請求1^9仙計(11， ，？)，用嘗試^4^^聲0/，φ, ^的形式向其他子Agent廣播此任務信息，其中，隊長u最終目標識就是要完成任務P，同時期望所有的隊友Vi能接受持續的弱可達目標PWAG (Vi，p， )，隊長u的弱目標ψ就是要將隊長u具有的最終目標^轉變為團隊Θ的共同信念； 步驟2、形成聯合意圖接收到該任務信息的子Agent向隊長u發出Confirm或者Refuse響應，同時通知其他子Agent自己已經將完成任務P作為弱可達目標，如果隊長u從各子Agent處所接收到的 Confirm響應已經滿足協作任務P的要求，那麼確定這些發出Confirm響應的子Agent成為該團隊的隊友Vi，此時聯合意圖JPG( ，ρ)就形成了，所有隊員都必須遵循該聯合意圖，並且彼此信任；步驟3、確定共享規劃隊長u在步驟1中已經給出了一個全局規劃P = {P1; . . .，Pi, . . .，Pn}，Pi表示任務P 的一個子任務，如果團隊 中的所有隊員都共同相信命題Do( ，P，Tp)為真，則以P為初始的共享規劃，否則就通過協商，重新構建一個相互能接受的完成目標所需的共享規劃； 步驟4、實施共享規劃所有隊員Vi都遵循團隊的約束，依照共享規劃執行相應的行動，在任務執行的過程中， 所有的隊員Vi自主決策局部的行為，即時調整局部行為； 步驟5、結果評價隊長u向各隊員Vi收集任務P的執行結果，並且對該結果進行分析和評價，在仿真問題域中還可以在結果評價之後返回至步驟3重新構建共享規劃，如果結果仍不滿意就返回到步驟1重新組建團隊。
全文摘要
本發明一種多Agent的區域物流配送系統及其控制調度方法，主要由主Agent、子Agent、協調Agent、任務源和通信模塊構成，其中主Agent從任務源讀取任務後，對任務進行分析和處理，對任務需要的車輛進行管理和調控，最後主Agent通過協調Agent來選出最適合完成此訂單的子Agent，主Agent通過通信模塊將任務分配給最適合完成任務的子Agent，該子Agent可以根據自身的情況利用通信模塊和主Agent進行溝通，或者通過協調Agent和其他的子Agent協調，進一步找出完成該訂單的方案；本發明提出了基於多Agent協同機制的控制調度模式，從而實現各不同配送主體之間的協調和共贏。
文檔編號G06Q10/00GK102262753SQ201110200519
公開日2011年11月30日 申請日期2011年7月18日 優先權日2011年7月18日
發明者年壯壯, 張潛, 黃郡婷 申請人:華僑大學