基于ABMS和正交试验的防空作战效能评估及优化

为研究具有多输入、非线性特点的近程防空系统作战效能和优化问题,在基于ABMS理论的Anylogic软件环境中构建了通用近程防空系统作战仿真推演模型,并提出了一种基于自然科学领域常用的正交试验设计的通用近程防空武器系统作战效能评估和优化方法,解决了常规评估方法动态评估能力不足和仿真平台方法运算量大的问题。以平原地区弹炮结合防空系统为例,通过正交试验方法得到的数据训练出效能评估BPNN,并将其作为优化算法的目标函数,通过NSGAⅡ算法得出仿真推演模型的最优输入决策向量,结果与正交试验分析得到的最优解接近一致。仿真试验表明,采用ABMS和正交试验相结合的方法建立的评估体系不仅具备动态评估能力,也可以较快的分析速度得到评估体系的最优决策向量,为防空作战运用提供合理建议。

基于PERT和ABMS的装备体系保障效能评估方法研究

装备体系的保障直接影响了装备体系的作战效果,而装备体系保障效能评估具有范围大、层次多、要素全、流程长等特点。针对飞机装备的体系化作战需求,分析了飞机装备体系保障效能评估的难点。面向飞机装备保障任务的时序性及其建模需求,设计了基于PERT的机场保障建模方法,建立了面向装备体系保障活动的PERT进程模型。提出了基于ABMS的可组合装备体系作战模型框架,定义了面向体系效能分析的保障实体类型、装备对象、交互关系和交互对象的建模概念。鉴于定性分析方法难以胜任装备体系保障的效能评估,采用基于决策树的定量分析方法分析了保障要素对体系作战效能的影响,为面向体系作战的装备保障正向设计提供了一种定量分析手段。最后,通过典型应用案例的仿真实验,验证了前述方法和模型的有效性。

基于ABMS的矿工习惯性违章行为演化仿真

为探讨矿工习惯性违章行为(HVB)形成演化机理,基于复杂适应系统(CAS)理论、习惯领域(HD)理论和多主体建模方法(ABMS),构建HVB动态演化模型。利用Netlogo仿真平台设计仿真试验,动态模拟不同作业情境中组织、管理者、群体、矿工等多主体间的交互行为及其对HVB的影响。结果表明:矿工HVB形成演化系统是一个多主体交互作用的CAS;各主体对HVB的形成和固化作用效力有差异,安全执行力、安全督导和安全奖惩、示范性规范、安全意识对HVB形成和固化的作用效力较大。企业可通过调节各主体行为,实现HVB治理的自然演化和强制演化。

高拱坝施工的SD-ABMS混合仿真建模研究

针对现有的高拱坝施工仿真多采用离散事件仿真(discrete event simulation,DES)这一建模方法,难以从微观层面精细地描述大坝施工复杂系统中的个体行为,同时仿真模型缺乏对关键连续因素的复杂作用关系进行定量分析的问题,提出高拱坝施工的SD-ABMS混合仿真建模方法。首先采用基于多智能体的仿真与建模方法(agent-based modeling and simulation,ABMS),依据高拱坝施工流程,抽象出拌和楼、自卸汽车、缆机、施工仓面四种Agent和详细的混凝土转运过程,对各Agent的行为以及它们之间的相互作用进行建模;同时,对影响施工效率的各种连续因素,基于系统动力学方法(system dynamics,SD)进行建模,定量分析疲劳、熟练度等连续影响因素对施工效率的影响;最后,以工作时间、缆机循环时间等为接口变量,建立高拱坝施工的SD-ABMS混合仿真模型。工程应用表明,与传统DES模型以及单一ABMS模型相比,仿真结果与工程实际偏差率分别平均缩小了4.83%和3.5%,为高拱坝施工过程精细化仿真分析提供了新的思路。

陆军作战复杂系统ABMS机理研究

研究陆军作战复杂系统,需要解决两个不可回避的基本问题。一是怎样利用复杂性理论研究陆军作战系统的复杂性,即怎样借鉴复杂性理论构建复杂性思维模式。要解决这个问题,首先必须弄清复杂性理论概念的核心原理。二是在复杂性思维模式下,怎样进行陆军作战复杂系统的ABMS。要解决这个问题,首先必须弄清陆军作战复杂系统ABMS的机理所在。就这两个问题,在研究复杂性理论概念核心原理的基础上,构建了复杂性思维模式框架——复杂性分析二维结构,并由此探索了陆军作战复杂系统ABMS的机理:二维结构、"四个要素"、基本过程和陆战Agent模型框架,为陆军作战复杂系统的ABMS奠定了基础。

基于ABMS的员工安全意识涌现模型

为增强员工的安全意识,减少员工的不安全行为,利用复杂系统的涌现特性和多主体建模与仿真(ABMS)方法,构建员工安全意识涌现模型。运用Netlogo软件,通过调节员工、管理者、组织的主体属性值,动态模拟不同社会环境中员工安全意识的变化趋势。结果表明,安全意识是多主体交互影响的一种涌现现象,且各主体属性对员工安全意识的影响程度存在差异。受教育程度和安全培训水平对员工安全意识作用较大,管理者的情绪智力及企业对安全的重视程度次之,同时社会舆论压力对于员工安全意识存在双向影响。

ABMS的社会学应用研究

随着信息技术的不断发展,自底向上的agent建模及仿真(ABMS)为解决诸多复杂系统问题提供了新的思路。本文主要研究了ABMS建模及仿真方法的作用机制及其在社会学研究中的具体应用,并利用NETLOGO软件对群体性暴力事件的形成进行了仿真实验,验证了ABMS在社会学研究中的理论价值及现实意义。

基于FLAME的通用ABMS模型表示方法改进

模型表示方法是Agent建模过程中需要解决的最重要问题之一。通用ABMS模型表示方法的研究能够降低Agent建模工具的使用门槛,从而使其在跨学科领域的研究中发挥巨大作用。FLAME作为现有平台中的佼佼者,不仅完成度高,而且在模型表示、代码生成及可视化显示等方面具有突出的优势。在这样的前提下,选取FLAME平台与XML作为通用模型表示方法的基础,在继承其简洁、完备、并行化等优点的基础之上,通过挖掘其潜在的技术弱点与改进空间,提出了针对性的解决方案。最后,通过一个Agent模型实例验证了改进方案的可行性。

基于ABMS的煤矿不安全行为惩罚制度有效性仿真

从理论层面剖析了煤矿安全管理中的不安全行为惩罚制度与矿井作业人员行为选择之间的内在作用关系,采用基于复杂适应性理论的多主体建模仿真方法(Agent-Based Modeling and Simulation,ABMS)对矿井作业人员行为选择系统进行建模,调研获取仿真基础数据,并采用Netlogo平台仿真不同制度属性下矿井作业人员行为选择的宏观涌现现象,分析煤矿不安全行为惩罚制度对作业人员行为选择的作用效果.

基于ABMS的网络化装备保障方案决策分析方法

针对网络化装备保障体系复杂自适应系统特性,提出了一种基于Agent建模与仿真(Agent-Based Modeling and Simulation,ABMS)的网络化装备保障方案决策分析方法。对装备保障方案决策分析进行了形式化定义,构建了其分析方法的总体框架;基于装备保障方案决策准则,从保障效益、保障代价和保障效率3个角度,构建了可动态仿真实测的决策分析指标体系;基于装备保障方案变量分析,构建了由编成编组结构模型、通信网络结构模型、指挥交互规则模型和状态行为规则模型构成的多Agent保障模型体系。以3种典型的网络化装备保障方案的决策分析为示例,验证了方法的可行性与有效性。

突发水环境污染事件对居民生活质量影响的ABMS模型构建研究

突发水环境污染事件的频繁爆发不仅造成巨大的经济损失和生态破坏,对居民生活质量也是巨大冲击。在梳理国内外文献基础上,分析突发水环境污染事件后居民生活质量的演化机制,采用多Agent建模方法,构建基于突发水环境污染事件对居民生活质量影响的演化模拟模型,并据此提出事件爆发后居民生活质量的应急管理措施,为事件对居民生活质量影响的应急管理、后续控制与修复,为绿色GDP核算的推行、生态及社会损害补偿及赔偿相关法律法规的完善与实施提供重要支撑。

复杂战争系统建模与仿真需求及ABMS方法

复杂战争系统与一般的物理系统相比,建模与仿真条件、要求与过程有着明显差异。在论述战争系统及其复杂性的基础上,分析了复杂战争系统一般的建模与仿真方法及存在的问题,重点分析研究了基于Agent的建模与仿真(ABMS)方法。将ABMS方法应用于信息化战场多传感器仿真演示,验证了其对复杂战争系统建模与仿真的可行性与有效性。

城市院前急救系统混合建模及仿真研究

目的对院前急救中的关键连续因素进行定量分析,模拟医疗资源的运用调度流程,并反映大规模伤亡事件下伤病员流及院前急救的复杂适应性机制。方法运用Anylogic软件构建基于多智能体仿真(ABMS)、系统动力学(SD)和离散事件仿真(DES)的混合建模仿真系统。结果建立了基于SD的伤病员流结构模型、基于ABMS的院前急救资源配置模型、基于DES-SD的院前急救排队模型。通过仿真发现,相关耗时数据与日常接送伤员历史数据两者的平均耗时差异无统计学意义。结论基于混合建模方法的城市院前急救系统,可以用于应急医学救援方案策略的优化,能够促进灾害应急医学救援决策科学性与精确性的提升。

基于主体基建模(ABM)的中国智能制造装备产业演化研究

智能制造装备面向的是具有复杂决策机制的制造企业,因此其产业演化规律相较于其他新兴产业有更强的特殊性。目前中国智能制造装备的市场份额较少、缺乏竞争优势,智能制造装备企业难以实现可持续发展。因此,在关键核心技术短期无法突破场景下,探讨政府高效推动智能制造装备市场结构变化、对智能制造装备产业演化的作用机制。通过问卷调查收集智能制造装备市场真实数据,在主体基建模方法(ABM)框架下构建国内外智能制造装备企业决策模型与制造企业决策模型,模拟智能制造装备产业演化过程,分析智能制造装备企业数量、市场需求数量和市场需求分布等市场结构核心参量变化特征,并进一步探究不同扶持政策对产业演化的作用效果。结果发现:在智能制造装备产业演化过程中,市场需求结构的变化是改变国产智能制造装备企业市场份额的关键要素,国产智能制造装备企业市场需求数量经历“增长—下跌—再增长”3个阶段,市场需求在空间上呈“分散—集聚—扩散”分布;在无外部力量干预的情境下,国产智能制造装备企业的市场份额存在显著的持续下降趋势,无论是面向市场需求数量还是面向产品质量提升的政策措施都有利于提升国产智能制造装备企业在产业中的市场状况;不同的政策策略对产业演化进程产生的效果不同,面向产品质量提升的政策对提升国产智能制造装备企业的市场份额效果更显著。

基于数值模拟的煤矿水危害演化模型研究——以和尚嘴煤矿为例

煤矿水危害是受多种因素影响的复杂自适应现象,具有非线性动态特征,极易造成巨大财产和生命损失的工程事故。现阶段,建模与仿真(ABMS)是对复杂系统进行仿真和研究的有效方法,通过对煤矿水危害演化方案的分析,建立了微观层面的煤矿水危害演化模型,采用自底向上的方法,从宏观层面展现了煤矿水危害的演化过程,分析水危害影响因素之间的脆弱性关系,得出不同条件下水危害的演化规律及不同治理策略的效果,对煤矿安全生产具有指导意义。

基于主体建模方法的企业对碳交易市场的响应研究

推动工业企业低碳转型是我国在“双碳”目标下的迫切要求。碳市场政策是激励企业自主减排的主要手段,但激励型政策效果受制于异质性企业的技术采纳决策和碳排放调控行为,给政策的设计与实施带来挑战。本研究以716家钢铁企业及12项低碳技术作为案例,基于企业主体的建模方法(ABM),设计了5类碳配额情景和5类碳市场活跃度情景,刻画了碳交易市场政策影响下微观层面企业低碳技术采纳决策及宏观层面的碳减排效果。研究发现:①收紧碳配额和增强市场活跃度都能产生促进企业采纳低碳技术、加快低碳转型的效果,不同企业的技术采纳行为之间呈现出“技术采纳时间窗口”和时滞效应特征;②碳配额收紧和提高碳市场活跃度可促进企业碳排放强度均值下降5%~24%,碳配额收紧到低于平均减排强度时才有较为明显的促进减排的效果,市场活跃度在较高和较低范围均有明显影响;③提高碳市场活跃度对工业低碳转型的影响效果比收紧碳配额更为显著,前者使碳排放强度均值下降了19%,后者为10%。建议政府应通过加强交易平台建设、鼓励中介参与等方式,促进碳市场的活跃性。

基于PT-MA理论的消费者消费意愿变化研究

2021~2023年,中国消费信心指数跌至2007年以来新低,下降34.5。这表示现阶段消费者行为已发生了巨变,这给社会经济带来了负面影响。本文基于PT-MA理论,建立了梯度下降法优化的ABM模型,按风险偏好将消费者分为三类,仿真模拟各类消费者消费意愿的变化。研究发现:1) 促消费政策和活动对风险中立和风险追求型消费者有效;2) 消费意愿不受社会舆论影响,我们认为这一反直觉现象的发生是因为消费者对经济变化不敏感;3) 消费体验对任何风险偏好类型的消费者的消费意愿都有负面作用。最后,本文总结了研究贡献和局限性,并提出了提升消费意愿的建议。

A model of organizational performance based on the big-five factor theory and ABMS method

How to predict and change organizational performance has been a focus problem drawing economists and managers’attention for a long time.The Big-five Factor theory is very popular among psychologists and ABMS(Agent-Based Modeling and Simulation)method is widely used in Systems Science.By integrating Big-five Factor and ABMS,we proposed a model to predict organizational performance.Fuzzy rules were built up to describe one-on-one cooperation in the five dimensions of personalities and an unsymmetrical network model was established to depict cooperation relationships between team members.What is more,a series of cases was studied and the result was proved to be rational.

北京市大型医院空间优化与再配置的计算实验研究

医疗资源的合理布局是构建高质量医疗体系的重要基础。随着北京疏解工作的全面启动,以往高度集中布局的北京医疗资源需要重新配置。如何实现优质医疗资源空间布局的优化,既要解决“看病难、看病贵”,还不能加剧北京的“大城市病”,这是疏解面临的新课题。研究以计算社会科学的方法为基础,北京医疗资源疏解为背景,开发基于agent的城市医疗资源空间配置和布局的计算实验平台,讨论“点轴放射”模式和“组团”模式等不同布局情景下居民的居住选择和就医行为,“动态”观察和评估不同模式在平常和应急两种状态下资源配置的合理性和有效性。计算实验结果表明,“点轴放射”模式的医院布局在空间分布上更加均匀,能够随着人口的迁移互动逐渐形成自己的服务半径,效果略好于“组团”模式。然而,在灾情疫情等应急情形下,“组团”模式的医疗资源配置表现要显著好于“点轴放射”模式。研究表明,基于agent的建模和计算实验方法能够为利用真实数据建立现实模型展开这类布局事前研究和规划提供坚实的基础。

基于ABM建模的农业创新技术扩散仿真研究

借助基于主体建模方法(agent-based-modeling,ABM)建立农户决策的演化博弈模型,以社会网络为技术扩散载体并假设社会网络中的农户全部采纳传统技术,设计4组控制变量实验仿真研究个体学习、社会效应和两者耦合作用对农业创新技术扩散的影响,并进一步通过改变参数探究农户平均交流人数、创新技术理论收益和两者耦合作用的影响。研究发现,仅存在个体学习时农业创新技术扩散效率大幅度增长,仅存在社会效应时扩散效率有所下降,同时存在个体学习和社会效应产生的耦合作用并非二者净作用的简单相加,而是产生了部分促进作用;农户平均交流人数的增长产生了阻碍作用,且创新技术理论收益的增长可以消除不同农户平均交流人数的差异;创新技术理论收益的增长产生了促进作用,促进效果呈非线性特征,且具有产生影响的起飞点。最后根据研究结论提出相应的政策建议。