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西南科技大学研究生学位论文基于Multi-Agent的废旧家电再制造逆向物流系统建模与仿真研究年级2011姓名张敏申请学位级别硕士专业机械制造及其自动化指导教师石宇强副教授ClassifiedIndex:F259.22U.D.C:621SouthwestUniversityofScienceandTechnologyMasterDegreeThesisResearchonModelingandSimulationforRemanufacturingReverseLogisticSystemofWasteApplianceBasedonMulti-agentGrade:2011Candidate:ZhangMinAcademicDegreeAppliedfor:MasterSpeciality:MechanicalManufacturingandItsAutomationSupervisor:A.P.ShiYuqiangApr.1,2014独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得西南科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：日期：关于论文使用和授权的说明本人完全了解西南科技大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留学位论文的复印件，允许该论文被查阅和借阅；学校可以公布该论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。(保密的学位论文在解密后应遵守此规定)签名：导师签名：日期：西南科技大学硕士研究生学位论文第I页摘要废旧家电再制造逆向物流系统是复杂系统，涉及到政府、企业、消费者等多主体，系统行为规律及其协调问题较复杂。本文运用Multi-Agent技术研究废旧家电再制造逆向物流系统，建立其系统模型，通过仿真揭示其行为规律。主要研究工作如下：在对废旧家电再制造系统深入分析基础上，建立了废旧家电再制造逆向物流系统及其参与者行为Multi-Agent模型，定义了模型中各Agent角色、内部结构、知识库、Agent之间以及Agent与环境之间的交互规则；并将博弈理论引入到模型中，运用NetLogo软件对其进行仿真研究，揭示了政府、消费者等各方参与者之间的博弈行为规律，重点研究了价格因素对系统的影响。研究结果表明：在家电回收过程中，基于博弈的交易行为有助于提高回收率，同时政府可以通过罚金或补贴行为使再制造逆向物流系统的环境指标与经济指标协调发展。Multi-Agent是建立家电再制造系统参与者行为模型、揭示废旧家电再制造逆向物流系统运行机制的有效建模与仿真方法。关键词：废旧家电再制造Multi-Agent仿真西南科技大学硕士研究生学位论文第II页AbstractTheremanufacturingreverselogisticssystemofwastehouseholdappliancesisacomplexsystem,whichinvolvedmanyagentssuchasgovernment,industry,customersassoon.Theprincipleofthebehaviorofthesystemandthecoordinationproblemiscomplicated.Themethodofcomplexsystemmodelingandsimulationwasusedinthisthesis,combiningthetechnologyofmulti-Agenttoresearchtheprincipleofbehaviorofthesystem.Themainresearchworkasfollows:Multi-Agentmodelofparticipants’behavioroftheremanufacturingreverselogisticssystemwasestablishedbasedonin-deepanalysisofthesystem,roleofAgents,internalstructure,knowledgebaseandtheinteractionrulesbetweenagentsandenvironmentwasdefined,thegametheorywasintroducedintothemodel,andsimulationwiththehelpofNetLogosoftware.Thegamebehaviorpatternamonggovernment,consumersandtheotherparticipantswasrevealed,especiallytheimpactofpricefactorsonthesystem.Resultsshowthat,intherecyclingprocess,thebehaviorbasedongametheorycanbeusedtoimprovetherateofrecycle,andsystemofeconomicindicatorsandenvironmentalindicatorscanbecoordinateddevelopmentthroughthegovernment’sbehaviorsuchasfinesandsubsidies.ThemethodofMulti-Agentismoreeffectiveinexpressingbehaviorcharacteristics,revealingoperationalmechanismoftheWastehouseholdappliancesremanufacturingsystem.Keywords:wastehouseholdappliances;remanufacturing;multi-agent;simulation西南科技大学硕士研究生学位论文第III页目录１绪论..........................................................11.1研究背景................................................11.2研究目的及意义..........................................11.3国内外研究现状..........................................21.3.1废旧家电逆向物流研究现状.........................21.3.2Multi-agent在废旧家电逆向物流系统的应用........41.4主要研究内容............................................6２废旧家电再制造逆向物流系统分析..............................82.1废旧家电逆向物流系统研究面临的主要问题................82.2废旧家电逆向物流系统的信息及资源流程分析..............82.3废旧家电逆向物流回收模式的分析.........................92.4基于再制造的废旧家电逆向物流系统评价方法分析.........112.5本章小结...............................................11３废旧家电再制造逆向物流系统模型的建立.......................133.1再制造逆向物流多Agent系统建模仿真思路...............133.2建立领域Agent模型.....................................143.2.1Agent领域模型...................................143.2.2再制造逆向物流系统中的Agent的抽象与确立.......153.3建立概念Agent模型.....................................163.3.1Agent概念模型...................................163.3.2Agent的内部结构及形式化描述....................183.4本章小结...............................................28４系统内各主体知识库的建立及交互规则的确定..................304.1Agent内部决策知识库...................................304.1.1消费者Agent同零售商Agent评估及报价知识库....324.1.2制造商Agent的成本及利润计算...................344.1.3环境Agent对家电报废而产生的污染指标计算.......354.2Agent之间交互规则.....................................364.2.1消费者Agent与零售商Agent博弈规则.............364.2.2政府Agent对制造商Agent的惩罚或补贴规则.......394.3本章小结...............................................41西南科技大学硕士研究生学位论文第IV页５废旧家电再制造逆向物流Multi-Agent系统仿真................425.1再制造逆向物流Multi-Agent系统仿真框架的建立.........425.2再制造逆向物流Multi-Agent系统NetLogo平台的搭建.....455.3再制造逆向物流Multi-Agent系统仿真....................535.3.1交易压力对交易价格及系统各方收益影响的仿真....545.3.2信息范围影响的仿真..............................585.3.3政府决策对系统影响的仿真........................605.4本章小结...............................................61结论.............................................................63致谢.............................................................65参考文献.........................................................66附录.............................................................70攻读硕士学位期间发表的学术论文及研究成果.......................77西南科技大学硕士研究生学位论文第1页１绪论1.1研究背景科技的迅速发展，家电更新换代不断加快，使用周期不断缩短，加剧了废旧家电的产生。据统计，从2003年起我国开始进入家电报废的高峰期，而每年通过环保回收渠道的废弃家电仅占总量的10%。基于此种状况，如何对废旧家电中的有害物质以及可再利用资源都进行高效的回收、再制造或其他处理成为全世界都在关注的一个焦点。然而废旧家电再制造逆向物流系统是一个复杂系统，包括消费者、零售商、制造商、第三方物流公司和政府等多个参与方，要研究系统中参与方的各自行为以及它们之间的相互关系，传统的数学规划方法受到局限，不能解决存在的诸多问题。而系统建模与仿真为再制造逆向物流复杂系统存在的问题提供了良好的解决方法与思路，同时结合Multi-age