基于MAS的应急物流模拟仿真系统设计

张玉环

摘 要：在分析应急物流模拟仿真系统功能定位的基础上，确定了系统总体结构选型，采用多智能体技术，构建了应急物流模拟仿真系统的体系框架，并部分实现了原型系统功能。

关键词：应急物流；模拟仿真；多智能体系统；MAS

应急物流是指为应对重大自然灾害、突发性公共事件、军事冲突等突发事件，动员社会物资、人员、设施、资金、技术等资源满足保障需求的特殊物流活动。随着我国GDP跃居世界第二，国家进入“经济转轨、社会转型”和实现中华民族伟大复兴的关键时期，国际形势开始发生深刻变化，国家安全面临严峻挑战，外部安全威胁与内部安全隐患、现实安全挑战与潜在安全风险、传统安全威胁与非传统安全威胁交织并存，国家安全问题的综合性、复杂性、多变性进一步增强，对应急物流系统的响应速度、资源合理配置、决策快速准确、保障及时有力都提出了很高的要求。但另一方面，突發事件很难预知也不盼重演，社会各级阶层组织、参与应急物流保障实践机会少，动用实际物资、人员、设施等进行演练不仅要耗费大量的物力人力，且每次演练只能针对一种或几种情况，很难适应突发事件复杂多变的状况。模拟仿真具有安全经济、可重复性等特点，开发应急物流模拟仿真系统进行模拟演练，对于提高演练经费使用效益、检验应急物流保障方案、提高决策科学化水平，合理部署应急物流资源、减少演练事故风险、探索应急物流保障方式方法具有重要的现实意义。

一、系统总体功能设计

应急物流模拟仿真系统开发的目的包括三方面，一是用于平时政府、军队、民政、商务、交通、物资供应等部门人员演练，提高应急情况处置能力，优化应急物流作业流程。二是用于分析评估优化应急物流保障预案、优化应急储备物资空间布局和储备结构、评估交通路网等物流基础设施能力等。三是用于突发事件应急物流指挥调度，通过全域覆盖、互联互通的网络和实时更新、异地同步的保障态势，发布应急保障需求，共享应急物流资源，实时把握保障对象和保障力量的准确信息，消除“需求迷雾”和“资源迷雾”，实现适时、适地、适量的精确保障；通过紧密的信息协同和认知协同，促使各保障单元之间产生“化学作用”，实现各保障单元的整体协同和一体联动，达到“形散而神聚”的整体效果，释放出比单个保障要素能力之和更强的整体保障能力。

应急物流模拟仿真系统功能由应急物流资源管理、仿真环境生成、应急物流预案管理、需求感知与态势生成、平时模拟训练、模拟仿真控制、综合态势显示、突发事件应急指挥、综合分析评估、文电传输管理等十大子系统组成，如图1所示。

二、系统总体结构选型

按照系统的用途和领域，模拟仿真系统可以分为分析型（Analysis）、训练型（training）、采办型（Acquisition）三种类型。分析型模拟仿真的重点是分析模型和分析方法，过程和人机接口则是次要的。但训练型模拟仿真则强调对环境和过程模拟的逼真性，以给人以尽可能接近真实的体验。采办型模拟仿真机器设备为核心，强调的则是机器设备本身的技术特点和性能。训练型模拟仿真系统对模型的准确度和数据的真实性要求不高，对训练效率要求较高。要求系统在有限时间内，设置尽可能多的情况，以使受训者达到满负荷训练；分析型模拟仿真系统对模型的准确度要求较高并要求真实数据，尽可能地仿真实际活动。训练型模拟仿真系统为达到锻炼参训者能力的目的，一般不采用人工智能技术；分析型模拟仿真系统以评估方案优劣、资源能力大小、任务完成情况、经济效益指标等为目标，大多采用人工智能技术。随着信息技术的不断进步，需求逐步多样化，各型模拟仿真系统相互融合，相互取长补短，出现了混合型的模拟仿真系统。

按照系统运行方式，模拟仿真系统可分为开环模拟仿真和闭环模拟仿真。开环模拟仿真即“人在回路仿真”，指的是“人”一直处于模拟的回路之中，成为模拟仿真的一个重要的、不可缺少的组成部分和环节。这里的“人”可以是应急物流指挥中心的指挥人员、决策者，也可以是应急物资供应商、运输工具供应商，物流配送人员、驾驶员等，其身份根据任务的不同而不同。必要时“人”也可以成为模拟系统中进行复杂系统分析推理的“引擎”，例如在模拟回路中进行分析评判的专家组等。在不同的模拟仿真系统中，人在回路的类型不同，达到的目的也不同。在训练模拟系统中，“人”是作为受训者出现的，系统为受训人员提供所需要的环境，目的是使“人”在这个环境中得到训练。在分析模拟系统中，“人”可以是分析模拟的一个重要环节，一般作为决策者出现，其目的是得到更好、更能反映实际的决策方案。闭环模拟仿真即“人不在回路仿真”，指的是“人”处于模拟的回路之外，系统一旦按照事先设定的预案、规则和流程开始推演，直至系统运行达到事先设定的终止条件才停止推演。推演过程中不需要人工干涉，人处于流程之外。这种运行方式一般用于分析验证方案优劣、预期效果等。“人在回路”与“人不在回路”只是在模拟方法上的不同，但可以在一个系统中同时包含这两种方式。

根据系统总体功能设计和各型模拟仿真系统的特点，应急物流模拟仿真系统应是综合采取“人不在回路”与“人在回路”模拟技术、兼顾训练演练与分析评估需要的混合型模拟仿真系统。

三、系统体系框架设计

应急物流模拟仿真系统是一个集成模型、信息、工具等资源的综合集成系统。系统体系的架构可分为数据层、构件层、分系统层和系统层，如图2所示。数据层与构件层是基础层，主要由底层基础数据库、基础构件库以及HLA-RTI中间件所组成，为了确保构件应用的可扩展性，要求构件不直接对数据库进行操作，构件运行所需数据一律通过接口进行输入；分系统层以基础构建为基础，开发出的具有一定应用能力、可单独运行的分系统；系统层将所有分系统进行集成，形成一个支持应急物流模拟仿真评估的环境。

四、结束语

本文在分析应急物流模拟仿真系统功能定位的基础上，确定了系统总体结构选型，采用多智能体技术，构建了应急物流模拟仿真系统的体系框架，并以Cougaar平台为基础、采用可扩展建模与仿真框架（XMSF）部分实现了原型系统功能。系统可广泛用于平时应急物流演练、分析评估应急物流保障预案、突发事件应急物流指挥调度，具有较好的应用前景。

参考文献：

[1]袁渊，杨西龙.应急物流指挥信息系统的构建[J].物流技术2009（6）：121-131

[2]韦琦.自然灾害的应急物流信息系统构建[J].中南财经政法大学学报，2010（4）：60-64