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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:陳光欣
研究生(外文):Chen Guang-shin
論文名稱:以多代理人機制為基礎之揀貨系統架構探討
論文名稱(外文):A Study of Multi-Agent Based Picking System Architecture
指導教授:朱詣尹朱詣尹引用關係
指導教授(外文):Yee-Yeen Chu, Ph.D.
學位類別:碩士
校院名稱:國立清華大學
系所名稱:工業工程與工程管理學系
學門:工程學門
學類:工業工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2002
畢業學年度:90
語文別:中文
論文頁數:121
中文關鍵詞:多代理人系統商業物流揀貨系統
外文關鍵詞:Multi-agent Systems (MASs)Business LogisticsLogistics Picking System
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物流中心之運作為了因市場需求與商業環境的快速的變遷,伴隨著產業之間的競爭,如何快速反應、降低存貨、提供優良的流通服務,並完成正確的訂單履約,從而提昇整各企業物流的競爭力,這就需要一個具有彈性的自動化物流系統。因此物流中心的作業都可以藉由分散式資訊系統的輔助而變得更加靈活、快速的發展。揀貨作業是整體物流中心生產製造的核心,揀貨作業自動化資訊系統需求,已經被廣泛的導入和應用於大型的物流中心。以多代理人為基礎的物流中心揀貨系統的探討,可以對照於目前已經被許多學者所廣為探討的多代理人為基礎的製造系統互相輝映。
本研究目的有二:
1. 運用多代理人的觀念,建構一揀貨應用系統的基本架構,並整合於與企業
物流的自動化作業流程中。
2. 結合多代理人運作機制,建立分散式的揀貨資訊系統,區別於傳統的集中式揀貨資訊系統。多代理人揀貨系統著重在彈性的資訊處理流程,運用執行單元的規則處理模式與方法於揀貨工作站系統中,因應各種不同揀貨設備的特性,可以快速的定義、分析和設計出各種不同的揀貨代理人。
採用多代理人的特性行為於揀貨作業,讓分散式系統中的每一個作業單元都擁有自主性的行為,這包括了溝通、合作、協調、反應和思考等能力。它可以自我調適於它所存在的環境,而且和其他的代理人一起完成共同的揀貨目標。
本研究之系統是以商品配送業之物流中心之資訊架構為例,上層為資訊管理系統和倉儲管理系統,中間為揀貨管理系統,下層為現場即時揀貨工作站。將代理人的觀念應用於揀貨管理系統和各個揀貨工作站之間,形成一個多代理人為基礎的分散式揀貨資訊系統的應用。系統呈現代理人自主性的處理本身的任務外,也利用溝通、協調的機制,在多代理人的架構下,讓不同性質的揀貨單找到最合適的揀貨工作站。另外,本研究之系統架構採用代理人模組開發程式的設計構想,當代理人功能或系統變動時,可降低需要修改大量程式的困擾。

The questions facing distribution center are when the market demand and environment are rapidly changing and facing to the enterprise competition, how to achieve quick response? how to decrease inventory? how to provide good service? how to fulfill the order? These were always discussed in business logistics enterprise. A flexible and automated distribution center will be necessary, which is to rely on the distributed information system with the business logistics developed in high agility. The picking system is the core of business logistics, thus as we can see, the picking system based on the multi-agent concept be able to fit in with the multi-agent system in manufacturing system.
The objectives of this paper are:
1. based on agent concept to construct a basic agent model for business logistics system in distribution center.
2. use multi-agent infrastructures in distributed information system; conventional picking information system can be improved with a multi-agent based picking system focused on flexible information processing flow, using a set of rules in executive unit and a methodology based on the multi-agent model.
This paper shows that the multi-agent system (MASs) play an important role in the construction of a picking management system and picking controllers. Each agent has specific knowledge to process picking operations. We can use the features of agent system in picking operation. A major capability is the autonomous behavior; it includes communication, cooperation, negotiation, reaction and deliberation. Agents can adapt in the picking environment, and work toward a common goal. Referring to an actual business logistics case, when the system was changed, the multi-agent system can avoid the massive source program modifications.

摘 要 I
Abstract II
誌 謝 辭 III
目 錄 IV
圖 目 錄 VI
表 目 錄 VIII
第一章 續論 1
1.1 研究背景說明 1
1.2 研究目的 2
1.3 研究架構 3
第二章 文獻探討 4
2.1 多代理人系統(Multi-Agent Systems) 4
2.2 系統基本模式說明 6
2.2.1 合約式網絡(Contract Net) 6
2.2.2 裴氏網絡(Petri-Nets) 7
2.3 現代化物流中心管理系統 8
2.4 物流中心之揀貨作業 12
第三章 研究方法及模式建構 15
3.1 研究程序建構 15
3.1.1 研究方法概觀 15
3.1.2 選擇案例 17
3.1.3 資料收集和擬訂草案(Crafting Instrument and Protocols) 18
3.1.4 領域探討(Entering the Field) 18
3.1.5 分析資料(Analyzing Data) 18
3.2 多代理人觀念用於揀貨系統的設計構想 18
3.2.1 揀貨代理人 22
3.2.2 代理人組織 25
3.2.3 代理人溝通、協調與合作機制 30
3.3 揀貨系統功能設計 31
3.3.1 揀貨單前置處理 34
3.3.2 出貨、退貨之揀貨作業 35
3.3.3 揀貨完成之封箱作業 37
3.2.4 揀貨資料結案與回傳作業 38
3.4 代理人模式之建構與分析 39
3.4.1 感知模組(Perception) 40
3.4.2 規則智庫(Rule Base) 40
3.4.3 執行單元(Execution) 41
3.4.4 推論引擎(Inference Engine) 41
3.4.5 資料庫(Database) 41
3.4.6 人機介面(Graphic User’s Interface: GUI) 42
3.4.7 訊息傳遞機制(Message Delivery System) 42
第四章 案例模式分析及探討 43
4.1 案例背景說明 43
4.2 系統架構 44
4.3 系統運作 46
4.4 多代理人揀貨系統架構設計 48
4.4.1 系統應用範圍 49
4.4.2 系統設計說明 53
4.5 揀貨代理人設計 58
4.5.1 分揀機代理人 58
4.5.2 電子標籤揀貨系統(CAPS)代理人 69
4.6 系統模擬 81
4.6.1 揀貨管理系統代理人接單作業 81
4.6.2 揀貨管理系統與工作站之間的代理人溝通、協調 84
4.6.3 揀貨工作站代理人執行交付的揀貨任務 89
4.6.4 揀貨單結案作業 92
4.6.5 揀貨作業模擬小結 94
4.7 系統預期的效益 94
第五章 結論與建議 96
5.1 結論 96
5.2 系統範圍限制 97
5.3 討論和建議未來發展方向 97
參考文獻 99
附錄A:利用Petri Nets來說明代理人作業 103
附錄B:揀貨技術摘要 110
圖 目 錄
圖1.1 研究方法流程圖 3
圖2.1 多代理人系統的基本架構 5
圖2.2最基本的合約式網絡架構 6
圖2.3 一般實體物流和採用物流中心的實體物流系統的差異 9
圖2.4 揀貨資訊系統架構圖 11
圖3.1 Modular Horizontal Architecture代理人(Ferber, 1999) 26
圖3.2 黑板(Blackboard)模型架構(Shen, 2001) 27
圖3.3 A Blackboard-based Architecture(Ferber, 1999) 27
圖3.4 Subsumption Architecture(Ferber, 1999) 28
圖3.5 以Subsumption架構為基礎之機器人運作模式(Ferber, 1999) 28
圖3.6 An Agent Based on Competitive Tasks(Ferber, 1999) 29
圖3.7 Production System代理人架構(Ferber, 1999) 30
圖3.8 基本物流中心的營運流程和基本模組 32
圖3.9 新設計之基本物流中心的營運流程和基本模組 33
圖3.10 揀貨單前置處理流程圖 34
圖3.11 出貨、退貨之揀貨作業流程圖 36
圖3.12 揀貨完成之封箱作業流程圖 37
圖3.13 揀貨資料結案與回傳作業流程圖 38
圖4.1 一般物流中心供應鏈示意圖 47
圖4.2 以揀貨管理系統代理人為主之架構 49
圖4.3 揀貨任務指派模式 50
圖4.4 揀貨管理系統代理人 51
圖4.5 揀貨工作站代理人 51
圖4.6 揀貨管理系統代理人接單作業 82
圖4.7 揀貨管理系統代理人完成接單 82
圖4.8 揀貨管理系統代理人將採購單轉成揀貨單作業 83
圖4.9 揀貨管理系統代理人: 任務公告 84
圖4.10 分揀機工作站: 準備投標資料 85
圖4.11 分揀機工作站代理人: 參與投標 86
圖4.12 揀貨管理系統代理人: 投標判定(針對所有的揀貨工作站代理人) 86
圖4.13 揀貨管理系統代理人: 任務指派 87
圖4.14 分揀機工作站代理人: 確認任務指派 87
圖4.15 揀貨管理系統代理人: 確認分揀機工作站代理人回應 88
圖4.16 分揀機工作站代理人顯示畫面(收到新揀貨任務指派) 89
圖4.17 分揀機工作站代理人執行單元 90
圖4.18 揀貨單基本資料顯示畫面 91
圖4.19 即時揀貨資料查詢顯示畫面 91
圖4.20 分揀機工作站小結顯示畫面 92
圖4.21 揀貨管理系統總結顯示畫面 93
圖A.1 揀貨管理系統代理人:接收採購單轉成揀貨單 103
圖A.2 揀貨管理系統代理人:揀貨單前置處理 104
圖A.3 揀貨管理系統代理人:採購單總結回傳作業 105
圖A.4 揀貨工作站代理人:揀貨單接收 106
圖A.5 揀貨工作站代理人:揀貨作業 107
圖A.6 揀貨工作站代理人:封箱與補貨處理 108
圖A.7 揀貨工作站代理人:補貨作業 109
圖A.8 揀貨工作站代理人:小結回傳作業 109
表 目 錄
表3.1 揀貨模式和作業相關性對照表 17
表3.2 多代理人系統與物件導向、即時多工系統之行為特性比較 20
表3.3 代理人模式和主從架構模式之間的差異(Karmouch和Horlait) 21
表3.4 主要的代理人架構(Ferber, 1999) 25
表3.5 揀貨設備與其相關特性 39
表4.1 揀貨工作說明 54
表4.2 揀貨工作站代理人與特性 57
表4.3 分揀機類別 59
表4.4 分揀機揀貨單基本資料 61
表4.5 電子標籤揀貨類別 69
表4.6 電子標籤的硬體種類 71
表4.7 電子標籤揀貨系統揀貨單基本資料 73
表4.8 電子標籤揀貨代理人階層式架構 76
表4.9 採購單基本資料 83
表5.1 物流成本項目,百分比佔有率 98

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