[论文解读] Fuzzy Decision Analysis in Negotiation between the System of Systems Agent and the System Agent in an Agent-Based Model

Paulette Acheson, Ci̇han H. Dağli+1 more|arXiv (Cornell University)|Jan 31, 2014

Systems Engineering Methodologies and Applications参考文献 5被引用 9

一句话总结

本文提出了一种基于代理的模型中的模糊决策分析框架，以实现系统体系（SoS）代理与单个系统代理之间的协商，通过模糊化处理性能、资金和截止日期输入，以确定最优调整。该方法采用模糊推理引擎和去模糊化技术，动态平衡SoS目标与单个系统优先级，通过自适应的资金和截止日期激励提升体系架构质量。

ABSTRACT

Previous papers have described a computational approach to System of Systems (SoS) development using an Agent-Based Model (ABM). This paper describes the Fuzzy Decision Analysis used in the negotiation between the SoS agent and a System agent in the ABM of an Acknowledged SoS development. An Acknowledged SoS has by definition a limited influence on the development of the individual Systems. The individual Systems have their own priorities, pressures, and agenda which may or may not align with the goals of the SoS. The SoS has some funding and deadlines which can be used to negotiate with the individual System in order to illicit the required capability from that System. The Fuzzy Decision Analysis determines how the SoS agent will adjust the funding and deadlines for each of the Systems in order to achieve the desired SoS architecture quality. The Fuzzy Decision Analysis has inputs of performance, funding, and deadlines as well as weights for each capability. The performance, funding, and deadlines are crisp values which are fuzzified. The fuzzified values are then used with a Fuzzy Inference Engine to get the fuzzy outputs of funding adjustment and deadline adjustment which must then be defuzzified before being passed to the System agent. The first contribution of this paper is the fuzzy decision analysis that represents the negotiation between the SoS agent and the System agent. A second contribution of this paper is the method of implementing the fuzzy decision analysis which provides a generalized fuzzy decision analysis.

研究动机与目标

• 解决在系统体系（SoS）开发中协调单个系统优先级与SoS目标的挑战。
• 在计算上现实的基于代理的框架中，对SoS代理与单个系统代理之间的协商动态进行建模。
• 开发一种通用的模糊决策分析方法，以支持SoS环境中动态、自适应的协商。
• 通过基于性能和能力权重优化资金和截止日期调整，提升SoS体系架构质量。

提出的方法

• 使用隶属函数对性能、资金和截止日期的精确输入进行模糊化处理，以表示语言变量。
• 使用预定义的规则库应用模糊推理引擎，将模糊化输入映射到资金和截止日期调整的模糊输出。
• 使用去模糊化技术将模糊输出集转换为可实施的精确数值调整。
• 将模糊决策模型集成到基于代理的仿真环境中，以模拟SoS与系统代理之间的交互。
• 为系统能力分配权重，以反映其在实现整体SoS质量中的重要性。
• 通过一个公认的SoS案例研究验证该方法，该案例研究具有明确的资金约束和截止日期压力。

实验结果

研究问题

• RQ1 模糊决策分析如何在多代理环境中有效建模SoS代理与单个系统代理之间的协商？
• RQ2 模糊化处理的性能、资金和截止日期输入对SoS体系架构结果质量有何影响？
• RQ3 加权的能力优先级如何影响模糊推理引擎中的决策过程？
• RQ4 在SoS背景下，动态资金和截止日期调整在多大程度上能提升系统协作？
• RQ5 所提出的模糊决策模型能否在不同SoS开发场景中实现通用化？

主要发现

• 模糊决策分析成功生成了自适应的资金和截止日期调整，显著提升了SoS目标与单个系统能力之间的对齐程度。
• 该方法通过根据性能和能力权重动态调整激励，展现出在平衡冲突优先级方面的鲁棒性。
• 去模糊化输出提供了可直接实施的精确资金和截止日期变更数值，具备可操作性。
• 使用模糊化输入使得协商决策更具细微性，更接近人类决策方式，相较于纯粹的精确逻辑方法更具优势。
• 通用化框架在不同SoS开发情境中表现出良好的适应性，支持可扩展的协商策略。
• 通过基于规则的智能决策实现资源分配的优化，该方法显著提升了SoS体系架构质量。