мультиагентное имитационное моделирование бизнес...

Аксенов К.А.

Уральский федеральный университет, ООО «НПП «Системы автоматизации поддержки

бизнеса»,Екатеринбург

CSEDays. Application 2011

База отдыха «Иволга», Екатеринбург, 25 ноября 2011 г.

Мультиагентное имитационное моделирование бизнес-процессов и организационно-

технических систем, среда BPSIM

bpsim.dss@gmail.com

ПРОЦЕССЫ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ РЕСУРСОВ:ПРОЦЕССЫ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ РЕСУРСОВ:- - бизнес-процессы;бизнес-процессы;- производственные процессы;- производственные процессы;- организационно-технические системы.- организационно-технические системы.Особенности процессов

преобразованияСложность структуры и

алгоритмов поведения. Многопараметричность.Иерархичность.Вероятностное поведение.Сценарии решения

организационных задач.

L=0 (maximum topological definiteness graph)

L=1

L=2

Process Operation Agent

Состояние систем динамического моделирования Состояние систем динамического моделирования ситуацийситуаций

№№ ПараметрПараметр ARISARIS G2G2 AnyLogicAnyLogic

11Проектирование концептуальной модели Проектирование концептуальной модели предметной областипредметной области

НЕТ НЕТ НЕТ

22 Язык процессов преобразования ресурсовЯзык процессов преобразования ресурсов      

2.12.1 Ресурсы, средства, преобразователиРесурсы, средства, преобразователи + + +

2.22.2Описание целей системыОписание целей системы- в виде графа;- в виде графа; + + НЕТ

- в виде BSC.- в виде BSC. + НЕТ НЕТ

2.32.3 Иерархическая модель процессаИерархическая модель процесса + + +

33 Построение мультиагентной моделиПостроение мультиагентной модели      

3.13.1 - Элемент АГЕНТ- Элемент АГЕНТ НЕТ НЕТ +

3.23.2 - Модели поведения агентов- Модели поведения агентов НЕТ НЕТ +

3.33.3 - База знаний агента- База знаний агента НЕТ НЕТ НЕТ

44 Имитационное моделированиеИмитационное моделирование + + +

55 Экспертное моделированиеЭкспертное моделирование НЕТ + НЕТ

66 Ситуационный подходСитуационный подход НЕТ + НЕТ

77 Объектно-ориентированное проектированиеОбъектно-ориентированное проектирование НЕТ + +

88 Стоимость, тыс. у.е.Стоимость, тыс. у.е. 50 70 4,8

Теоретические основы построения СДМС, СППР и интеллектуальных САПР

Системный анализИмитационное моделирование (ИМ),Экспертные системы (ЭС), Ситуационное управление (СУ),Мультиагентное моделирование (МАС).

Модель мультиагентного процесса Модель мультиагентного процесса преобразования ресурсовпреобразования ресурсов

Pr1

(ПРОЦЕСС)

Op2

(Операция)

Res1

Res3 Junction1

(Перекресток)

R9

Op3

Res2

R10 Op4

Res6

Res8

Ca2

Ca1

Ca3

Ca4Res7

R5

P1, P2

(Параметры)Sender1

(Источник) Res1,Res2

Receiver1

(Приемник)

Res6,Res7,Res8

Mech1 Mech2

Mech4

Mech3 Mech5

U1, U2, U3, U4

U1

U2

U3

U4

А2

А1

(Агент)

Отношения между агентом и элементом процесса преобразования

Выбор сценария

Делегирование целей

Контроль достижения целей

Взаимодействие с БЗ и БДАнализ мира Диагностирование ситуации

Обработка целей

Поиск решения

Агент

Выполнение методов преобразования ресурсов

Обмен сообщениямиЭлемент процесса

преобразования ресурсов

Анализ моделей дискретных процессов

Характеристики Сети Петри

NE-

схема

СМО Системная динамика

F- и P- схемы

Модель В.М.Глушкова

А-схем

а

1. Различные типы ресурсов

НЕТ + + + + + +

2. Учет времени НЕТ + + + + + +

3. Конфликты на общих ресурсах и средствах

+ + + НЕТ + + +

4. Операция дискретная

+ + + НЕТ + + +

5. Операция непрерывная

НЕТ НЕТ НЕТ + + + +

6. Сложный ресурс (заявка), очередь заявок

НЕТ НЕТ + НЕТ НЕТ НЕТ НЕТ

7. Язык описания ситуаций, механизм диагностики ситуаций и поиска решений.

НЕТ НЕТ НЕТ НЕТ НЕТ НЕТ НЕТ

8. Модель ЛПР (ИА) в виде компонента ЭС

НЕТ НЕТ НЕТ НЕТ НЕТ НЕТ НЕТ

Структура динамической экспертной системы МППР

PS = <Rps, Bps, Ips>, (1)

где Rps= – текущее состояние ресурсов, средств, заявок, сигналов, сообщений, команд управления, целей (рабочая память);

Bps – множество правил преобразования ресурсов и действий агентов (база знаний);

Ips – машина вывода, состоящая из планировщика и машины логического вывода по БЗ агентов).

Основные шаги ядра имитационного моделирования

1) определения текущего момента времени; 2) обработки действий агентов; 3) формирования очереди правил

преобразования; 4) выполнения правил преобразования и

изменения состояния рабочей памяти.

Для диагностирования ситуаций и выработки команд управления имитатор обращается к модулю ЭС.

Дискретно-событийное моделирование BPsim2

Агентный подход BPsim2

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

100 1000 10000

Размер интервала

Вр

ем

я э

ксп

ер

им

ен

та,

c A_p

A_opt

Совершенствование алгоритма ИМ

1) производственный

процесс 420 технологических

операций;

2) процесс логистики 98

агентов

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23Время модельное, час

Вр

емя

экс

пер

им

ента

, ми

н Модель безглобальныхусловий

Модель сглобальнымиусловиями

Дуальная стратегия проектиро-вания

ОТС

В качестве модели представления знаний предложено фреймово-семантическое представление, основанное на совмещении фреймоподобных структур с конструкциями концептуальных графов

Конструкция фрейм-концепта Структура слотов

Подход Швецова А.Н.

Обследование предметной области (ПО) Построение концептуальной модели ПО в BPsim3

Диаграмма поиска решения по семантической сети (пример ТЭП

МСС)

Проектирование сети связи

Архитектуры, базирующиеся на принципах и методах ИИ (deliberative agent architectures).

Реактивные архитектуры, основанные на поведении и на реакции на события внешнего мира (reactive agent architectures).

Гибридные многоуровневые архитектуры, основанные на поведении и методах ИИ (hybrid agent architectures).

Краткий обзор существующих архитектур агентов

ИНТЕГРАЦИЯ ИНТЕГРАЦИЯ BPsim2 & BPsim3BPsim2 & BPsim3Расширение модели МППР архитектурой InteRRРасширение модели МППР архитектурой InteRRaaPP

Компонент, ответственный за кооперативное

поведение

Компонент, ответственный за кооперативное

поведение

Компонент, ответственный за

планирование

Компонент, ответственный за

планирование

Реактивный компонентРеактивный компонент

Библиотека совместных планов,протоколы взаимодействия

Библиотека совместных планов,протоколы взаимодействия

Библиотека планов агентаБиблиотека планов агента

Правила (шаблоны) поведенияПравила (шаблоны) поведения

Модель внешнего мираМодель внешнего мира

Иерархическая база знаний агентаМодуль управления

Интерфейсы с внешним миром

InteRRaPInteRRaP ( (INTEINTEgration of gration of RReactive behavior and eactive behavior and RARAtional tional PPlanninglanning) ) InteRRaPInteRRaP ( (INTEINTEgration of gration of RReactive behavior and eactive behavior and RARAtional tional PPlanninglanning) )

Расширение модели МППР архитектурой InteRRРасширение модели МППР архитектурой InteRRaaPP

Модель компонента Модель компонента локального планирования локального планирования

агента (агента (BPsim3)BPsim3)

Диаграмма классов

Реализовать единую

информационную систему

Выбрать проект с оптимальными

ТЭП

Спланировать этапы проекта

Спланировать этап №1

Спланировать этап №2

Спланировать этап №3

Спланировать этап №4

Спланировать этап №5

или

Выбрать проект 1

Выбрать проект 2

Выбрать проект 3

Выбрать проект 4

или

или

или

или

или

Выбрать вариант 1

Выбрать вариант 2

Выбрать вариант 1

Выбрать вариант 2

Выбрать вариант 1

Выбрать вариант 2

Выбрать вариант 1

Выбрать вариант 2

Выбрать вариант 1

Выбрать вариант 2

Граф поиска решения

Диаграммы последовательностей

Система поддержки принятия решений BPsim4Система поддержки принятия решений BPsim4

Модель внешнего мира

Примитивные действия (фрагменты поведения)

Модель агента

Редактор внутренней модели агента (компонент планирования)

Редактор базы знаний агента (реактивный компонент)