CC BY
17
УДК 65.001.575
A.C. Зраенко, К. А. Аксенов, Ван Кай
КОАЛИЦИОННАЯ МОДЕЛЬ МУЛЬТИАГЕНТНОГО ПРОЦЕССА ПРЕОБРАЗОВАНИЯ РЕСУРСОВ
Системы поддержки принятия решений
На многих современных предприятиях и в организациях (производственных, образовательных, ГГ-сферы и др.) существует необходимость проведения быстрого анализа ситуации на рынке и принятия решения в короткие сроки. Чтобы минимизировать риски, связанные с неточностью и необоснованностью решений, разрабатываются системы поддержки принятия решений (СПГТР).
Основная функция СППР — генерация различных альтернатив решений для определенной ситуации, возникшей в конкретном процессе преобразования ресурсов (ППР). Под ППРбудем понимать некоторую совокупность действий (операций), потребляющих ресурсы и приводящих к значащему результату — продукту процесса [ 1).
Трудность понимания причинно-следственных зависимостей в сложных системах приводит к их неэффективной организации, ошибкам в проектировании, большим затратам на устранение ошибок. Поэтому использование средств моделирования часто необходимо при поддержке принятия ответственных управленческих решений [8].
Мультиагентный подход в системах поддержки принятия решений
Среди методов моделирования наиболее полно проблемной области ППР соответствует муль-тиагентное моделирование. Используется оно для исследования децентрализованных систем, динамика функционирования которых определяется не глобальными правилами и законами, а наоборот, эти глобальные правила и законы являются результатом индивидуальной активности агентов системы [2].
Понятие агент соответствует аппаратно или программно рештизованной сущности, которая способна действовать в интересах достижения целей, поставленных перед ним владельцем и/ или пользователем [3]. Под коалицией будем понимать агентную структуру, представляющую
собой объединение некоторого числа агентов в сообщество, основанное насонапрааленности их доминирующих целей. В качестве мультиагент-ного процесса преобразования ресурсов (М П П Р) будем рассматривать ППР в мультиагентной системе (MAC), управляемый агентом или коалицией [7]. Структура МППР может использоваться при описании большинства реально существующих процессов: производственных, бизнес-процессов, организационно-технических, процессов логистики и др. Элемент (компонент) ППР или весь процесс можно представить в виде структуры, включающей: вход (ресурсы), средства (необходимые для преобразования), преобразование, выход (результаты преобразования) [5]. Агент или коалиция может управлять преобразованием в МППР и определять алгоритмы использования ресурсов и средств в зависимости от специфики конкретного процесса и текущей ситуации.
Математическая модель МППР
Основой для создания коалиционной модели МППР стала математическая модель, разработанная К.А. Аксеновым и Н.В. Гончаровой [5]. Для реализации коалиционной модели МППР необходимо дополнить модель [5] такими объектами, как: коалиция (А), база знаний коалиции (КВк), цель коалиции (GK), общая база знаний MAC (СКВ), действие агента (DA) и коалиции (DK), план действий агента (Рл) и коалиции (Р/с), жизненный цикл агента (LA) и коалиции (Lк). В новой модели необходимо функционирование следующих механизмов: обмена сообщениями между агентами и коалициями, формирования коалиций, формирования планов действий агента и коалиции, проведения аукционов, согласования решений, организации досок с объявлениями. Основные объекты коалиционной модели МППР представлены на рис. 1.
В коалиционной модели МППРфункциони-руют процессы, представленные на рис. 2.
Рис. 1. Объекты коалиционной модели МППР
Для описания коалиционной модели МППР введены некоторые основные понятия. Коалиция агентов имеет следующую структуру:
К= <Ыатек, {Аь..., Ат), Ск, {Лг„..., КВк>,( 1)
где №атек— имя коалиции; ..., Ат} — множество агентов, входящих в коалицию; (7^ — цель коалиции; {5/г,,..., 5/г^} — множество допустимых стратегий поведения коалиции; КВк— база знаний коалиции.
Плану действий /^коалиции ^соответствует структура
Рк= < <£>л, ..., Ск, КВк, {Щ.....АЛ,} >, (2)
где \Окь ..., Икр) —действия коалиции; {/4/)|,..., /ШЛ} - множество агентов коалиции К, участвующих вданном плане действий.
Алгоритм мультиагентного моделирования, разработанный для практической реализации коалиционной модели МППР, представлен на рис. 3. В качестве его основы использован алгоритм, описанный в [5], включающий следующие
основные этапы: определение текущего момента времени; диагностирование возникших ситуаций, выработка команд управления, формирование очереди правил преобразования; выполнение правил преобразования и изменение состояния рабочей памяти (данных по загрузке ресурсов и средств).
Данный алгоритм дополнен возможностью формирования коалиций, механизмом составления планов действий активных объектов (агентов и коалиций) и расширенными возможностями коммуникаций (для реализации взаимодействия активных объектов и формирования совместных решений агентов в коалиции). При выполнении 5-го и 9-го блоков алгоритма происходит формирование перечня правил и выполняемых действий над объектами рабочей памяти, а также состояния характеристик объектов. При выполнении 11-го блока выполняется расчет целей, производных и консолидированных показателей для объектов модели.
ФОРМИРОВАНИЕ КОАЛИЦИЙ
' ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ КОАЛИЦИЙ И АГЕНТОВ
Рис. 2. Схемы процессов в коалиционной модели МППР
Процессы формирования коалиции К1 (•♦----—»•) и коалиции К2 (■•..............♦); процессы взаимодействия агентов
внутри коалиции, направленные на достижение их обшей цели (•«-►); процессы взаимодействия коалиций
между собой и с отдельными агентами (<] процессы взаимодействия агентов, направленные на достижение
их второстепенных целей (Ч.........►)
Программный комплекс поддержки принятия решений
Одним из проектов, разработанных для создания мультиагентных моделей процессов преобразования ресурсов [4|, стала система динамического моделирования ситуаций (СДМС) ВРбш.МАЗ. Библиотека коммуникаций агентов ВРБт.иВ |6] разработана для расширения возможностей ВРзт.МАБ и представляет собой программный модуль, практически реализующий коалиционную модель МППР.
Использование библиотеки В Р$1т.1Л В обеспечивает возможности формирования сообществ агентов (коалиций), планирования действий агентов (и коалиций), применения различных сценариев взаимодействий (на основе использования стратегий поведения и проведения различного вида аукционов) и формирования решений агентов (на основе механизма согласования решений и организации досок с объявлениями) при моделировании. Графический интерфейс библиотеки представлен на рис. 4 на примере
(Подготовительный этап)
-—-Т
1. Определение текущего момента времени
> г
Не изменилась
Изменилась
> г
7. Формирование очереди правил
8. "Обнуление" изменений в рабочей памяти
г
9. Обработка очереди правил и фиксация изменений в рабочей памяти
Рис. 3. Алгоритм мультиагентного моделирования
1 59
BPsim.LIB
Start |Pa5ci| Stop | > | Заявки
S- Заявки
гроект (z1)
-Объекты—
ЭО
3 § Заказчик |а1] Имя
В • Директор [а8] Имя ^ Имя В $ ГИП 1 [а9]
- Имя В $ ГИП 2[а10| # Имя £ 0ВП[а18] [5] (пв1 [«20]
Е Директор Й 11
a if
state-''поиск" buf_out{a1, Ask)=0 В THEN
FIPA(a1.Ask. "zVJ
3 1_2 5 IF
state-''поиск" buf_out(a1. AskH buf_m(a1, lnio<m}="no' B-THEN~
del_mess(a1)
Рис. 4. Графический интерфейс библиотеки коммуникаций агентов
модели работы ИТ-компании. В модели решаются задачи оптимизации распределения ресурсов между главными инженерами проектов (ГИП) с использованием различных механизмов взаимодействия и планирования действий по выполнению проекта.
Внедрения программного комплекса СППР
Разработанный программный комплекс СППР внедрен на ряде предприятий и в организациях г. Екатеринбурга и используется для решения задач управления и планирования. Для ФГУП Уральский региональный информационно-аналитический центр "Уралгеоинформ" разработана модель поступления заказов на разработку и внедрение геоинформационных систем. Использование данного программного комплекса позволило: определить динамику поступления
заказов, издержек и прибыли предприятия; сформировать стратегию главного инженера проектов, позволяющую наиболее оптимально управлять имеющимися кадровыми ресурсами; на 20—25 % увеличить количество заказов, выполняемых на предприятии в единицу времени.
Разработанный программный комплекс поддержки принятия решений позволяет:
вырабатывать эффективные управленческие решения на предприятиях и в организациях различного типа;
создавать модели процессов преобразования ресурсов с использованием возможности разработки сценариев поведения агентов и коапиций;
проводить имитационные эксперименты с использованием механизма составления планов действий агентов и коалиций.
Г
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Аксенов К.А. Развитие аппарата прерываний процессов преобразования ресурсов // На передовых рубежах науки и инженерного творчества: Тр. третьей междунар. науч.-практ. конф. Регионального Уральского отделения Академии инженерных наук им. A.M. Прохорова. Вестник Vi 1 У - УПИ / ГОУ ВПО УГГУ - УПИ. Екатеринбург, 2004. № 15 (45). Ч. 1. С. 187-190.
2. Карпов Ю.Г. Имитационное моделирование систем. Введение в моделирование с AnyLogic 5. СПб.: БХВ-Петербург, 2005. 400 е.: ил.
3. Андренчиков A.B., Акдрейчикова О.Н. Интеллектуальные информационные системы: Учебник. М.: Финансы и статистика, 2004. 424 е.: ил.
4. Аксенов К.А., Клебанов Б.И. Принципы построения системы имитационного моделирования процессов преобразования ресурсов BPsim2 // Матер, первой Всерос. науч.-практ. конф. "Опыт практического применения языков и программных систем имитационного моделирования в промышленности и прикладных разработках": Сб. докл. / ФГУП ЦНИИ технологии судостроения. СПб., 2003. Т. I.C. 36-40.
5. Аксенов К.А., Гончарова II.В. Динамическое моделирование мультиагентных процессов преобразования ресурсов: Монография / ГОУ ВПО УГТУ -УПИ. Екатеринбург, 2006. 311 с.
6. Аксёнов КА., Зраенко A.C. Разработка языка коммуникации агентов для мультиагентной системы моделирования процессов преобразования ресурсов // Журнал научных публикаций аспирантов и докторантов. Курск: ООО "Редакция журнала научных публикаций аспирантов и докторантов", 2008. № 5. С. 134—136.
7. Зраенко A.C., Аксенов К.А. Конфликтные ситуации в интеллектуальных мультиагентных процессах преобразования ресурсов // Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности: Сб. тр. второй междунар. науч.-практ. конф. СПб.: Изд-во СПбГПУ, 2006. № 5. С. 24-26.
8. Зраенко A.C., Коновалова С.А. Применение мультиагентного подхода в системах поддержки принятия решений // Науч. тр. междунар. науч.-практ. конф. "СВЯЗЬ-ПРОМ 2007" в рамках 4-го Евро-Азиатского форума "СВЯЗЬ-ПРОМЭКСПО 2007". Екатеринбург: ЗАО "Компания Реал-Ме-диа", 2007. С. 214-217.
УДК 33:681.324
М.Ю. Арзуманян
МОДЕЛИ ОПИСАНИЯ ПРЕДПРИЯТИЙ И ИХ МОНИТОРИРУЕМЫЕ СВОЙСТВА
Главный структурный компонент нового информационного общества — сетевая информационная экономика, представляющая глобальную сеть рынков, основанных на информационных технологиях. Сегодня трудно говорить об экономике в отрыве от сетевой инфраструктуры, телекоммуникаций и информационных технологий. Основным субъектом экономики является предприятие. По тенденции функционирования и развития предприятий во времени можно судить о том, что предприятия и организации различных секторов экономики в своей деятельности все больше используют инфокоммуникационные системы. Многие предоставляют информацию о себе посредством электронных ресурсов, другие поддерживают значительную часть своей деятельности за счет телекоммуникационных систем и
информационных технологий, а иные имеют уже целый ряд технологических и бизнес-процессов в области "электронного бизнеса", протекающих частично или полностью в электронном виде. Существует несколько общепризнанных причин, заставляющих компании развивать электронный бизнес. Прежде всего это возможность предоставления таких новых услуг, которые в традиционном бизнесе организовать технологически невозможно или нецелесообразно из-за высокой стоимости. Вторая причина — желание расширить рынок и привлечь новых клиентов. Третья причина — возможность динамичного оперативного контроля реакции потребителей на предоставленные ему товары и услуги.
В настоящее время опубликовано большое количество работ, в которых предпринимаются
Г
