blog

Intelligente agenten in suppy chains

Home

Agents en Multi-Agent-systemen klinken spannend en uitdagend. Maar waar hebben we het precies over en wat is de waarde ervan voor logistieke problemen in supply chains?

Intelligente agenten in suppy chains

 

Wat zijn Intelligente Agents en Multi-Agent-systemen?
Het concept ‘agent’ is niet heel nieuw. Het is afgeleid van de traditionele agent-principaal-relatie die we kennen van bijvoorbeeld een verzekeringsagent en een verzekeringsmaatschappij. In een dergelijke relatie wordt de agent geacht namens de principaal op te treden en te handelen ‘in de geest’ van de principaal. Een agent heeft de volmacht contracten af te sluiten en beslissingen te nemen namens de principaal.

Een ‘Agent’ waar wij op doelen, is niet een fysieke agent, maar een stuk software. De relatie tussen de agent en de gebruiker (eigenaar van de agent) is analoog aan de agent-principaal-relatie. De (software)agent wordt geacht in het belang van zijn eigenaar (de principaal) op te treden en is bevoegd (voor zover de gebruiker hem deze bevoegdheid verleent) namens de gebruiker beslissingen te nemen en acties te ondernemen. Een intelligente agent wordt doorgaans gedefinieerd als een agent die autonoom kan handelen, kan reageren en anticiperen op gebeurtenissen, en in staat is te communiceren met andere agenten. Een Multi-Agent-systeem is een systeem waarop meerdere agenten actief zijn.

Waarom denken we over Intelligente Agents na?
Multi-Agent-systemen worden in logistiek onderzoek vooral toegepast als concept. Het idee daarvoor is afgeleid van de natuur. Als we bijvoorbeeld naar mieren kijken, dan kunnen we deze feitelijk beschouwen als agenten. Een paar observaties: mieren hebben geen centrale leiding, er is beperkte onderlinge communicatie, er is sprake van decentrale besluitvorming en een enkele mier heeft beperkte kracht. Toch zijn mieren in staat mierenhopen te maken, voedsel te vinden en zich effectief te organiseren. We kunnen het ook iets anders formuleren. Een mier heeft een eigen doel, beperkte domein kennis, beperkte rationaliteit, beslist in real-time en heeft beperkte vermogens. Toch is een groep mieren in staat dingen te realiseren die het vermogen van een enkele mier te boven gaan.

Wat is de potentiële waarde van Multi-Agent-systemen in supply chains?

De vraag is natuurlijk wat we nu precies kunnen met Agents, met name in supply chain management? Wat we zien is dat (concurrerende) bedrijven soms kunnen profiteren van een vorm van samenwerking of coördinatie, maar niet bereid zijn hun automie over de eigen operaties op te geven of informatie te delen over bijvoorbeeld productieplannen of belangrijke klanten. Hier kunnen Multi-Agent-systemen een geschikte toepassing zijn.

Ter illustratie een probleem in de haven van Rotterdam. Dagelijks moeten ongeveer 70-100 binnenvaartschepen containers laden en lossen bij gemiddeld acht terminals. Ze willen deze terminals graag in zodanige volgorde bezoeken dat ze binnen een bepaalde tijd de haven weer kunnen verlaten. Terminals op hun beurt willen graag hun resources zo goed mogelijk benutten. Terminals concurreren met elkaar en hetzelfde geldt voor binnenvaartschepen. In het verleden is geprobeerd een oplossing te creëren door een ‘central trusted party’ te introduceren. Dit bleek geen acceptabele oplossing om de volgende redenen: actoren willen zelf de controle houden over hun operaties en ze zijn terughoudend in het delen van (concurrentiegevoelige) informatie. Bovendien hebben we hier te maken met een dynamisch probleem (informatie komt beschikbaar met de tijd), er zijn veel gebeurtenissen en verstoringen, en we hebben een netwerk van actoren die niet in een hiërarchische relatie tot elkaar staan of een contractuele basis hebben.

Een Multi-Agent-systeem kan een oplossing bieden voor dit probleem. Het idee is dat elke actor (terminal operator of binnenvaart operator) een softwareagent krijgt die handelt in het belang van deze actor. De agenten onderhandelen over afhandeltijden en communiceren de afspraken die ze maken met hun eigen actor. In dit systeem delen actoren beperkte informatie (vooraf vastgesteld volgens een bepaald protocol), nemen beslissingen die voor hen het beste zijn en ze behouden de controle over hun eigen operaties. Op dit moment doen we aan de Universiteit Twente onderzoek naar deze oplossing. Dit onderzoek vindt plaats binnen het Transumo-project (www.transumo.nl ) in samenwerking met andere universiteiten, kennisinstellingen en bedrijven.

Vergelijkbare toepassingen zijn ook in het wegtransport mogelijk. Bedrijven kunnen bijvoorbeeld een ladingpool met elkaar delen (zoals we tegenwoordig al zien gebeuren). Deze pool kan benut worden om lege ritten te voorkomen. Als bedrijven op deze manier samenwerken, kunnen ze belangrijke besparingen realiseren, al staat daar tegenover dat bepaalde klantinformatie moet worden gedeeld. Een andere vraag is bijvoorbeeld hoe de kosten en opbrengsten moeten worden verdeeld. Een Multi-Agent-systeem kan hier een oplossing bieden. Bedrijven hebben hun eigen agent die op lading biedt die in de ladingpool wordt aangeboden. Een agent van een ander bedrijf (de ‘eigenaar’ van de lading) kan dan beslissen of het bod goed is en kan de lading dan ‘doorverkopen’ aan de andere agent. Agenten kunnen in de pool zoeken naar interessante ladingen en planners daarover adviseren, bijvoorbeeld over de te bieden prijs. Op deze manier wordt ook direct een allocatie van winsten en verliezen gerealiseerd.

Overigens worden Multi-Agent-systemen niet alleen toegepast binnen netwerken van bedrijven. Ook binnen een bedrijf of tussen enkele bedrijven kunnen Multi-Agent-systemen een oplossing bieden. Met name voor problemen die dynamisch van aard zijn (informatie komt in de loop van de tijd beschikbaar) en waarvoor real-time beslissingen genomen moeten worden. Voor voorbeelden kunt u denken aan de toewijzing van vervoersopdrachten (bijvoorbeeld containers) aan vrachtwagens (onderzoek binnen het DEAL-project) of de planning van automatisch geleide voertuigen (AGV’s) in een productieomgeving (onderzoek van Martijn Mes binnen Transumo).

Relatie met ontwikkelingen binnen de IT

Hoe verhouden Multi-Agent-systemen zich tot ontwikkelingen in de IT? In de IT zien we twee belangrijke trends die de implementatie van Multi-Agent-systemen kunnen versnellen. De eerste is verdergaande standaardisatie van het berichtenverkeer en het tweede een verschuiving van product naar service gericht denken. Voorbeelden zijn ‘software oriented architectures’ (SOA) en concepten als ‘software as a service’ (SAAS). Met name SOA brengen de implementatie van agentsystemen dichterbij. Agenten kunnen in feite gezien worden als intelligente webservices. Ze kunnen gebruik maken van bestaande services (binnen of buiten het bedrijf) en meeliften op gestandaardiseerd berichtenverkeer. Vooral het laatste is belangrijk voor realisatie van Multi-Agent-platformen.

Wat zijn de mogelijkheden en uitdagingen?

Multi-Agent systemen bieden naar onze mening veel potentieel om praktische uitdagingen in de supply chain aan te gaan. Te denken valt aan het realiseren van afstemmingen tussen (mogelijk concurrerende) bedrijven, het aangaan van dynamischer en korter durende relaties, het benutten van synergie voordelen van leveranciers, en het snel en accuraat uitwisselen van informatie.

Multi-Agent-systemen vinden langzamerhand hun weg naar de praktijk. Dit creëert nieuwe uitdagingen binnen Multi-Agent-onderzoek. Hoe moeten we een Multi-Agent-systeem implementeren in de praktijk? Wat zijn kritieke factoren in de adoptie van een dergelijk systeem? Hoe functioneert het systeem over langere tijd en hoe robuust is een dergelijk systeem tegen opportunistisch gedrag van enkelingen?

Mocht u geïnteresseerd geraakt zijn in de toepassing van Multi-Agent-systemen en heeft u een mogelijk toepassingsgebied, aarzel niet met ons contact op te nemen.

Reageer op dit artikel