基于Agent之汽车物流运输链仿真设计与实现

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论文字数:36200 论文编号:sb2015031713244811948 日期:2015-04-13 来源:硕博论文网

第一章 绪论


1.1 选题背景
运输是物流系统中最重要的环节,运输合理化是物流合理化的关键。随着我国经济的迅猛发展,人民生活水平的极大提高,消费者对商品和服务的需求也日益丰富和多样化。但与此同时,也导致了日趋严峻的企业竞争环境。人们已经意识到,不仅要在企业的核心领域取得竞争优势,如:在产品开发、生产、销售等领域,而且还要在物流管理乃至整个供应链管理上,也应该而且必须拥有自己的竞争优势,才能提高企业的整体竞争力[1]。物流中的一个核心概念便是物流成本,是用货币形式来表现在物流活动中所消耗的活劳动和物化劳动。降低物流成本,能增强企业核心竞争力、激发企业的盈利潜力、推动国民经济的发展。从表 1.1 的比较结果可以发现:我国经济社会运行的物流成本较其他国家高。在表1.2 中,从物流成本的构成角度,按照物流管理活动的基本功能,运输费用,保管费用和管理费用三部分主要构成我国物流总成本,其中运输费用占比例最高,占物流总成本的一半以上。同样地,作为汽车物流系统中的一个基本的、重要的功能环节——汽车物流运输,其成本也占据着汽车物流成本的较大部分。因此,汽车物流运输系统的优化将会在很大程度上节约汽车物流成本[2]。现代汽车物流运输系统由传统的单一的运输方式转变为是由公、铁、水等不同的运输方式有机的组合在一起的连续的、综合的多式联运形式,从而实现货物整体运输的最优化。相对于传统的运输方式,多式联运具有诸多优点,例如:降低成本、节约时间、提高运输管理水平等,因此多式联运越来越受到生产企业、物流企业的青睐。
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1.2 国内外研究现状
Agent 并不是一个新概念,1977 年形成了 Agent 的雏形,即 Hewitt 提出了“演员”(自包容的、交发执行的对象)的概念。经过 20 几年的发展,Agent 逐步成为人工智能(AI)及其他计算机领域内的一个重要的研究课题[5]。目前,Agent 研究主要侧重在多Agent 的体系结构、Agent 的认知结构和理论、面向多 Agent 的软件方法学、Agent 的协商与协作以及多 Agent 技术的应用等方面。通过近 20 多年的研究,Agent 技术和理论已应用于很多领域中,并得到了迅猛发展。通过文献阅读了解到,多 Agent 系统近年来在物流、运输方面的研究与应用越来越引起很多国内外学者及研究者的兴趣。Hayfa Zgaya 等人 2008 年提出了一个基于移动 Agent 的多式联运信息系统,该系统应用一个移动策略来满足运输网络上客户的需求[6]。Wout Dullaert 等人 2009 年开发了一个基于智能 Agent 的多式联运通信支撑平台,该平台提出了新的专家沟通平台(称为玛姆特),通过使用基于软件 Agent 的方法,解决了已经存在的几个类似系统中的技术和经济障碍[7]。Deepak Baindur 等人 2011 年用模块化结构描述供应商选择、模式竞争、国际公路货物运输市场动态等。利用一个微观建模方法,让托运人和承运人(主要是道路货运车辆和海上的联运操作)通过模拟的合同进行交互,研究了在两个或者两个以上的交易地区进行货物运输的基于多 Agent 技术的仿真模型[8]。Stefan Schroeder 等人 2012 年提出了一个多 Agent 货物运输模型,在这个模型中,物流决策被分为两个部分:供应商,它创造运输链;承运人,它进行路线规划和车辆调度[9]。


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第二章 相关理论背景


2.1 汽车物流概述
汽车物流是一项综合性管理活动,它集现代运输、仓储、保管、搬运、包装、产品流通及物流信息于一体,起到桥梁的作用,它将原材料供应商、生产商、批发商、零件商、物流公司及最终用户紧密相连,不仅如此,它更是实现商品从生产到消费各个流通环节的有机结合。然而汽车整车及其零部件的物流更为复杂,是国际物流业公认的最复杂、最具专业性的领域,更是一个高技术行业,紧密衔着各个环节。简单地说,汽车物流的概念就是把物流定义中的产品或商品特指汽车而言,包括汽车整车及其零部件[27]。汽车物流具有以下特点:
(1)相对其他行业物流,汽车物流制造工艺、流程更为复杂。在汽车制造领域中,汽车制造的工序更多,汽车零部件的品种数量更大,汽车制造工艺、流程更复杂,专业性需求也更高,因此物流系统更为复杂。
(2)相对于其他行业,汽车物流的整体协作性极其重要。市场越来越明显的拉动汽车制造行业生产,因此对于整体协作性的要求也相当高。其中,最为重要的为:整合与协调。与实际系统相对应的,最为重要的即供需之间的相互协调。
(3)汽车生产企业是核心企业。汽车生产企业在汽车物流中处于核心地位,上游原料供应商与下游商品分销商通过物流以及信息流的传递与汽车生产企业紧密相连,供应商和分销商为处于核心地位的生产企业分别提供原料供应与客户服务。
(4)物流配送功能的专业化。从事汽车物流的企业,在拥有专业化物流理念同时,还需要对汽车制造的相关内容进行必要的了解。
(5)要求较高的信息化程度。汽车物流为及时响应其供应链中各个环节,各个节点的需求,必须充分利用计算机网络资源与技术,构建计算机网络平台以及现代化信息技术,系统的规划汽车供应链中的各个因素。
随着改革开放的深入及人们对汽车物流认识的深化,汽车物流业已成为我国经济的重要增长点和汽车产业寻求突破的重要手段。
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2.2 运输链概述
供应链是类似一个网络结构,它连接一系列供需关系的实体。而供应链管理是控制网络中各种流的决策方法,如供应商、制造商、分销商及客户组成的整个网络结构。而运输链是供应链管理的重要内容。运输链在供应链管理过程中承载产品物流。运输链实现了原材料从供应商到生产商、产品从生产商到分销商再到消费者、消费者的废弃物回收等过程。综上所述,运输链是连接供应链网络的神经[28]。现代交通运输有五种运输方式:公路、铁路、水路、航空、管道,每种运输方式都有各自的特点。产品的整个运输过程中,也就是从供应商一直到客户,通常至少会使用两种运输方式,很少情况下,使用一种单一的运输方式就能够完成整个物流过程的。因此,出现了多式联运,即整个运输过程中必然存在两种或两种以上运输方式的对接,有机的组合,构成连续的,综合的一体化运输。物流在整个运输过程中,根据依次占用的不同交通资源,最后形成一个完整的链状流程即为运输链,因此运输链便是由多种运输方式组成的多式联运体[29]。
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第三章 运输链仿真模型构建....21
3.1 物理模型 ......21
3.1.1 生产 .......22
3.1.2 运输 .......23
3.1.3 转运 .......24
3.2 决策模型 ......25
第四章 运输链仿真设计......33
4.1 实现多 Agent 运输链的组织框架........ 33
4.2 运输链解决方案算法设计........ 33
4.3 利用 JADE 平台仿真的一般步骤........ 39
第五章 案例分析...... 44
5.1 案例背景...... 44
5.2 问题描述...... 45
5.3 模型参数...... 46
5.3.1 运输网络..... 46
5.3.2 运输影响因素......... 46
5.3.3 时间表......... 47
5.3.4 生产和消耗....... 48
5.3.5 运输交互协议的订购流程....... 48
5.4 仿真实现...... 50
5.5 仿真分析...... 53


第五章 案例分析


5.1 案例背景
某 T 物流公司具有“一级国际货代”和“无船承运人”资质,有一支专业化的物流方案策划和运作团队,能集成的强大资源覆盖海关、码头、公路及铁路等各个方面。主要业务有:国际航运、进出口报关、国内水运、陆运及铁路运输、零部件拆装箱、仓储、外贸转关等服务,具有完整的内外贸易口岸服务功能。面对当前巨大广阔的业务发展市场,然而其运输成本巨大。采用传统的单一的汽车、火车或水路运输无法降低运输成本,利润空间低,企业财务压力重。因此,多式联运方式是现在运输形式的发展趋势。一份来自 H 公司的汽车零部件运输的招标书近期发到了某 T 物流公司的零部件物流部。H 公司为了开拓印度等东南亚国家的市场,收购了一家印度的汽车工厂,准备运输零部件到印度工厂进行加工组装。H 公司预计从广西柳州经广州向印度 Halol 公司(位于孟买)供应 SKD 汽车零部件并确立了一项零部件供应计划。经过市场分析与预测,预计第一年和第二年将达到 50000 辆和 100000 辆的年产量。
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总结


本文根据运输链结构,建立了基于多 Agent 的运输链仿真模型,并以 T 物流公司负责运输 H 公司的汽车零部件为实例,在考虑不同因素影响下,运输路径的不同选择。主要得出以下结论:
1、对汽车物流、运输链、Agent 技术等研究现状、关键理论和核心技术进行了全面的梳理和总结,为后续研究打下坚实的基础。
2、从两个层面,即物理层和决策层,建立了具有重用性和通用性的运输链仿真模型,模型中包含的客户、运输链协调者、生产买方、生产计划者、运输买方和运输计划者六个角色,能完整的模拟运输链结构。
3、运用已建立的模型,基于 Agent 技术,在 JADE 平台上实现了汽车零部件运输链仿真。在考虑不同因素情况下,可以得出不同的策略选择。
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参考文献(略)  


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