基于MAS的應(yīng)急物流模擬仿真系統(tǒng)設(shè)計

張玉環(huán)

摘 要：在分析應(yīng)急物流模擬仿真系統(tǒng)功能定位的基礎(chǔ)上，確定了系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)選型，采用多智能體技術(shù)，構(gòu)建了應(yīng)急物流模擬仿真系統(tǒng)的體系框架，并部分實現(xiàn)了原型系統(tǒng)功能。

關(guān)鍵詞：應(yīng)急物流；模擬仿真；多智能體系統(tǒng)；MAS

應(yīng)急物流是指為應(yīng)對重大自然災(zāi)害、突發(fā)性公共事件、軍事沖突等突發(fā)事件，動員社會物資、人員、設(shè)施、資金、技術(shù)等資源滿足保障需求的特殊物流活動。隨著我國GDP躍居世界第二，國家進入“經(jīng)濟轉(zhuǎn)軌、社會轉(zhuǎn)型”和實現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興的關(guān)鍵時期，國際形勢開始發(fā)生深刻變化，國家安全面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，外部安全威脅與內(nèi)部安全隱患、現(xiàn)實安全挑戰(zhàn)與潛在安全風(fēng)險、傳統(tǒng)安全威脅與非傳統(tǒng)安全威脅交織并存，國家安全問題的綜合性、復(fù)雜性、多變性進一步增強，對應(yīng)急物流系統(tǒng)的響應(yīng)速度、資源合理配置、決策快速準(zhǔn)確、保障及時有力都提出了很高的要求。但另一方面，突發(fā)事件很難預(yù)知也不盼重演，社會各級階層組織、參與應(yīng)急物流保障實踐機會少，動用實際物資、人員、設(shè)施等進行演練不僅要耗費大量的物力人力，且每次演練只能針對一種或幾種情況，很難適應(yīng)突發(fā)事件復(fù)雜多變的狀況。模擬仿真具有安全經(jīng)濟、可重復(fù)性等特點，開發(fā)應(yīng)急物流模擬仿真系統(tǒng)進行模擬演練，對于提高演練經(jīng)費使用效益、檢驗應(yīng)急物流保障方案、提高決策科學(xué)化水平，合理部署應(yīng)急物流資源、減少演練事故風(fēng)險、探索應(yīng)急物流保障方式方法具有重要的現(xiàn)實意義。

一、系統(tǒng)總體功能設(shè)計

應(yīng)急物流模擬仿真系統(tǒng)開發(fā)的目的包括三方面，一是用于平時政府、軍隊、民政、商務(wù)、交通、物資供應(yīng)等部門人員演練，提高應(yīng)急情況處置能力，優(yōu)化應(yīng)急物流作業(yè)流程。二是用于分析評估優(yōu)化應(yīng)急物流保障預(yù)案、優(yōu)化應(yīng)急儲備物資空間布局和儲備結(jié)構(gòu)、評估交通路網(wǎng)等物流基礎(chǔ)設(shè)施能力等。三是用于突發(fā)事件應(yīng)急物流指揮調(diào)度，通過全域覆蓋、互聯(lián)互通的網(wǎng)絡(luò)和實時更新、異地同步的保障態(tài)勢，發(fā)布應(yīng)急保障需求，共享應(yīng)急物流資源，實時把握保障對象和保障力量的準(zhǔn)確信息，消除“需求迷霧”和“資源迷霧”，實現(xiàn)適時、適地、適量的精確保障；通過緊密的信息協(xié)同和認知協(xié)同，促使各保障單元之間產(chǎn)生“化學(xué)作用”，實現(xiàn)各保障單元的整體協(xié)同和一體聯(lián)動，達到“形散而神聚”的整體效果，釋放出比單個保障要素能力之和更強的整體保障能力。

應(yīng)急物流模擬仿真系統(tǒng)功能由應(yīng)急物流資源管理、仿真環(huán)境生成、應(yīng)急物流預(yù)案管理、需求感知與態(tài)勢生成、平時模擬訓(xùn)練、模擬仿真控制、綜合態(tài)勢顯示、突發(fā)事件應(yīng)急指揮、綜合分析評估、文電傳輸管理等十大子系統(tǒng)組成，如圖1所示。

二、系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)選型

按照系統(tǒng)的用途和領(lǐng)域，模擬仿真系統(tǒng)可以分為分析型（Analysis）、訓(xùn)練型（training）、采辦型（Acquisition）三種類型。分析型模擬仿真的重點是分析模型和分析方法，過程和人機接口則是次要的。但訓(xùn)練型模擬仿真則強調(diào)對環(huán)境和過程模擬的逼真性，以給人以盡可能接近真實的體驗。采辦型模擬仿真機器設(shè)備為核心，強調(diào)的則是機器設(shè)備本身的技術(shù)特點和性能。訓(xùn)練型模擬仿真系統(tǒng)對模型的準(zhǔn)確度和數(shù)據(jù)的真實性要求不高，對訓(xùn)練效率要求較高。要求系統(tǒng)在有限時間內(nèi)，設(shè)置盡可能多的情況，以使受訓(xùn)者達到滿負荷訓(xùn)練；分析型模擬仿真系統(tǒng)對模型的準(zhǔn)確度要求較高并要求真實數(shù)據(jù)，盡可能地仿真實際活動。訓(xùn)練型模擬仿真系統(tǒng)為達到鍛煉參訓(xùn)者能力的目的，一般不采用人工智能技術(shù)；分析型模擬仿真系統(tǒng)以評估方案優(yōu)劣、資源能力大小、任務(wù)完成情況、經(jīng)濟效益指標(biāo)等為目標(biāo)，大多采用人工智能技術(shù)。隨著信息技術(shù)的不斷進步，需求逐步多樣化，各型模擬仿真系統(tǒng)相互融合，相互取長補短，出現(xiàn)了混合型的模擬仿真系統(tǒng)。

按照系統(tǒng)運行方式，模擬仿真系統(tǒng)可分為開環(huán)模擬仿真和閉環(huán)模擬仿真。開環(huán)模擬仿真即“人在回路仿真”，指的是“人”一直處于模擬的回路之中，成為模擬仿真的一個重要的、不可缺少的組成部分和環(huán)節(jié)。這里的“人”可以是應(yīng)急物流指揮中心的指揮人員、決策者，也可以是應(yīng)急物資供應(yīng)商、運輸工具供應(yīng)商，物流配送人員、駕駛員等，其身份根據(jù)任務(wù)的不同而不同。必要時“人”也可以成為模擬系統(tǒng)中進行復(fù)雜系統(tǒng)分析推理的“引擎”，例如在模擬回路中進行分析評判的專家組等。在不同的模擬仿真系統(tǒng)中，人在回路的類型不同，達到的目的也不同。在訓(xùn)練模擬系統(tǒng)中，“人”是作為受訓(xùn)者出現(xiàn)的，系統(tǒng)為受訓(xùn)人員提供所需要的環(huán)境，目的是使“人”在這個環(huán)境中得到訓(xùn)練。在分析模擬系統(tǒng)中，“人”可以是分析模擬的一個重要環(huán)節(jié)，一般作為決策者出現(xiàn)，其目的是得到更好、更能反映實際的決策方案。閉環(huán)模擬仿真即“人不在回路仿真”，指的是“人”處于模擬的回路之外，系統(tǒng)一旦按照事先設(shè)定的預(yù)案、規(guī)則和流程開始推演，直至系統(tǒng)運行達到事先設(shè)定的終止條件才停止推演。推演過程中不需要人工干涉，人處于流程之外。這種運行方式一般用于分析驗證方案優(yōu)劣、預(yù)期效果等。“人在回路”與“人不在回路”只是在模擬方法上的不同，但可以在一個系統(tǒng)中同時包含這兩種方式。

根據(jù)系統(tǒng)總體功能設(shè)計和各型模擬仿真系統(tǒng)的特點，應(yīng)急物流模擬仿真系統(tǒng)應(yīng)是綜合采取“人不在回路”與“人在回路”模擬技術(shù)、兼顧訓(xùn)練演練與分析評估需要的混合型模擬仿真系統(tǒng)。

三、系統(tǒng)體系框架設(shè)計

應(yīng)急物流模擬仿真系統(tǒng)是一個集成模型、信息、工具等資源的綜合集成系統(tǒng)。系統(tǒng)體系的架構(gòu)可分為數(shù)據(jù)層、構(gòu)件層、分系統(tǒng)層和系統(tǒng)層，如圖2所示。數(shù)據(jù)層與構(gòu)件層是基礎(chǔ)層，主要由底層基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫、基礎(chǔ)構(gòu)件庫以及HLA-RTI中間件所組成，為了確保構(gòu)件應(yīng)用的可擴展性，要求構(gòu)件不直接對數(shù)據(jù)庫進行操作，構(gòu)件運行所需數(shù)據(jù)一律通過接口進行輸入；分系統(tǒng)層以基礎(chǔ)構(gòu)建為基礎(chǔ)，開發(fā)出的具有一定應(yīng)用能力、可單獨運行的分系統(tǒng)；系統(tǒng)層將所有分系統(tǒng)進行集成，形成一個支持應(yīng)急物流模擬仿真評估的環(huán)境。

四、結(jié)束語

本文在分析應(yīng)急物流模擬仿真系統(tǒng)功能定位的基礎(chǔ)上，確定了系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)選型，采用多智能體技術(shù)，構(gòu)建了應(yīng)急物流模擬仿真系統(tǒng)的體系框架，并以Cougaar平臺為基礎(chǔ)、采用可擴展建模與仿真框架（XMSF）部分實現(xiàn)了原型系統(tǒng)功能。系統(tǒng)可廣泛用于平時應(yīng)急物流演練、分析評估應(yīng)急物流保障預(yù)案、突發(fā)事件應(yīng)急物流指揮調(diào)度，具有較好的應(yīng)用前景。

參考文獻：

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