基于MAS的應急物流模擬仿真系統設計

張玉環

摘 要：在分析應急物流模擬仿真系統功能定位的基礎上，確定了系統總體結構選型，采用多智能體技術，構建了應急物流模擬仿真系統的體系框架，并部分實現了原型系統功能。

關鍵詞：應急物流；模擬仿真；多智能體系統；MAS

應急物流是指為應對重大自然災害、突發性公共事件、軍事沖突等突發事件，動員社會物資、人員、設施、資金、技術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“經濟轉軌、社會轉型”和實現中華民族偉大復興的關鍵時期，國際形勢開始發生深刻變化，國家安全面臨嚴峻挑戰，外部安全威脅與內部安全隱患、現實安全挑戰與潛在安全風險、傳統安全威脅與非傳統安全威脅交織并存，國家安全問題的綜合性、復雜性、多變性進一步增強，對應急物流系統的響應速度、資源合理配置、決策快速準確、保障及時有力都提出了很高的要求。但另一方面，突發事件很難預知也不盼重演，社會各級階層組織、參與應急物流保障實踐機會少，動用實際物資、人員、設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，很難適應突發事件復雜多變的狀況。模擬仿真具有安全經濟、可重復性等特點，開發應急物流模擬仿真系統進行模擬演練，對于提高演練經費使用效益、檢驗應急物流保障方案、提高決策科學化水平，合理部署應急物流資源、減少演練事故風險、探索應急物流保障方式方法具有重要的現實意義。

一、系統總體功能設計

應急物流模擬仿真系統開發的目的包括三方面，一是用于平時政府、軍隊、民政、商務、交通、物資供應等部門人員演練，提高應急情況處置能力，優化應急物流作業流程。二是用于分析評估優化應急物流保障預案、優化應急儲備物資空間布局和儲備結構、評估交通路網等物流基礎設施能力等。三是用于突發事件應急物流指揮調度，通過全域覆蓋、互聯互通的網絡和實時更新、異地同步的保障態勢，發布應急保障需求，共享應急物流資源，實時把握保障對象和保障力量的準確信息，消除“需求迷霧”和“資源迷霧”，實現適時、適地、適量的精確保障；通過緊密的信息協同和認知協同，促使各保障單元之間產生“化學作用”，實現各保障單元的整體協同和一體聯動，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。

應急物流模擬仿真系統功能由應急物流資源管理、仿真環境生成、應急物流預案管理、需求感知與態勢生成、平時模擬訓練、模擬仿真控制、綜合態勢顯示、突發事件應急指揮、綜合分析評估、文電傳輸管理等十大子系統組成，如圖1所示。

二、系統總體結構選型

按照系統的用途和領域，模擬仿真系統可以分為分析型（Analysis）、訓練型（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。但訓練型模擬仿真則強調對環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備為核心，強調的則是機器設備本身的技術特點和性能。訓練型模擬仿真系統對模型的準確度和數據的真實性要求不高，對訓練效率要求較高。要求系統在有限時間內，設置盡可能多的情況，以使受訓者達到滿負荷訓練；分析型模擬仿真系統對模型的準確度要求較高并要求真實數據，盡可能地仿真實際活動。訓練型模擬仿真系統為達到鍛煉參訓者能力的目的，一般不采用人工智能技術；分析型模擬仿真系統以評估方案優劣、資源能力大小、任務完成情況、經濟效益指標等為目標，大多采用人工智能技術。隨著信息技術的不斷進步，需求逐步多樣化，各型模擬仿真系統相互融合，相互取長補短，出現了混合型的模擬仿真系統。

按照系統運行方式，模擬仿真系統可分為開環模擬仿真和閉環模擬仿真。開環模擬仿真即“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節。這里的“人”可以是應急物流指揮中心的指揮人員、決策者，也可以是應急物資供應商、運輸工具供應商，物流配送人員、駕駛員等，其身份根據任務的不同而不同。必要時“人”也可以成為模擬系統中進行復雜系統分析推理的“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中，人在回路的類型不同，達到的目的也不同。在訓練模擬系統中，“人”是作為受訓者出現的，系統為受訓人員提供所需要的環境，目的是使“人”在這個環境中得到訓練。在分析模擬系統中，“人”可以是分析模擬的一個重要環節，一般作為決策者出現，其目的是得到更好、更能反映實際的決策方案。閉環模擬仿真即“人不在回路仿真”，指的是“人”處于模擬的回路之外，系統一旦按照事先設定的預案、規則和流程開始推演，直至系統運行達到事先設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劣、預期效果等。“人在回路”與“人不在回路”只是在模擬方法上的不同，但可以在一個系統中同時包含這兩種方式。

根據系統總體功能設計和各型模擬仿真系統的特點，應急物流模擬仿真系統應是綜合采取“人不在回路”與“人在回路”模擬技術、兼顧訓練演練與分析評估需要的混合型模擬仿真系統。

三、系統體系框架設計

應急物流模擬仿真系統是一個集成模型、信息、工具等資源的綜合集成系統。系統體系的架構可分為數據層、構件層、分系統層和系統層，如圖2所示。數據層與構件層是基礎層，主要由底層基礎數據庫、基礎構件庫以及HLA-RTI中間件所組成，為了確保構件應用的可擴展性，要求構件不直接對數據庫進行操作，構件運行所需數據一律通過接口進行輸入；分系統層以基礎構建為基礎，開發出的具有一定應用能力、可單獨運行的分系統；系統層將所有分系統進行集成，形成一個支持應急物流模擬仿真評估的環境。

四、結束語

本文在分析應急物流模擬仿真系統功能定位的基礎上，確定了系統總體結構選型，采用多智能體技術，構建了應急物流模擬仿真系統的體系框架，并以Cougaar平臺為基礎、采用可擴展建模與仿真框架（XMSF）部分實現了原型系統功能。系統可廣泛用于平時應急物流演練、分析評估應急物流保障預案、突發事件應急物流指揮調度，具有較好的應用前景。

參考文獻：

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