爱享文献_基于Agent的电动汽车电池回收模型研究

刘晶， 等： 基于 Ａｇｅｎｔ 的电动汽车电池回收模型研究 当可用电池中的一个收到信息之后， 新的电池 （电池 Ｃ ） 将被 电动汽车 A 和电池 C 再次运行。 当电 安装在电动汽车 Ａ 上。 动汽车 Ａ 到达它的寿命时， 它将发出信息 “重置电池” ， 电池 Ｃ 将被拆下并回收， 随后将报废或者进行翻新。电动汽车和电池 的使用期间， 所有的电池车 Ａｇｅｎｔ 和电池 Ａｇｅｎｔ 都会在不同状 态间转变， 并且发送或者接收信息。这就是模型中 Ａｇｅｎｔ 运行 及信息交换的原理。
［收稿日期］２０１２－ ０６－ １２ ［作者简介］刘晶 （１９８９－） ， 女， 北京交通大学交通运输学院在读硕士研究生； 蔡国强 （１９６９－） ， 男， 北京交通大学运输学院副教授。
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技术与方法
过生产、 运行、 报废三个状态。其中在运行过程中又分为电池 正常和电池更换两个状态。在 ＡｎｙＬｏｇｉｃ 中绘制的电动汽车状 态图如图 １。
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Study on Recycling Model of Electric Automobiles Based on Agent
ＬＩＵＪｉｎｇ１， ＣＡＩ Ｇｕｏ－ ｑｉａｎｇ１， ＬＩＵＨａｉ－ ｂｏ２ （１． Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆＴｒａｆｆｉｃ ＆Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ， ＢｅｉｊｉｎｇＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００４４；２． ＣＳＲ ＱｉｎｇｄａｏＳｉｆａｎｇ， Ｃｏ．， Ｌｔｄ．， Ｑｉｎｇｄａｏ２６６０００， Ｃｈｉｎａ） Abstract: Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ， ｗｅ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ ｔｈｅ ＣＤＤＭｍｏｄｅｌ ｆｏｒ ｔｈｅ ｒｅｃｙｃｌｉｎｇｏｆｗａｓｔｅ ｂａｔｔｅｒｉｅｓ ｏｆｅｌｅｃｔｒｉｃ ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅｓ ａｎｄ ｔｈｅｎ ｔｈｒｏｕｇｈ ｍｏｄｅｌｉｎｇ ａｎｄ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ＡｎｙＬｏｇｉｃ ｓｏｆｔｗａｒｅ， ｃｏｎｃｌｕｄｅｄ ｔｈａｔ ｓｕｃｈ ｍｏｄｅｌ ｃｏｕｌｄ ｒｅｄｕｃｅ ｔｈｅ ｄｅｍａｎｄ ｆｏｒ ｎｅｗ ｂａｔｔｅｒｉｅｓ ａｓ ｗｅｌｌ ａｓ ａｂｏｕｔ ６０％ ｏｆ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｏｆｗａｓｔｅ ｂａｔｔｅｒｉｅｓ ａｎｄ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｕｓｅ ｏｆｒｅｃｙｃｌｅｄ ｂａｔｔｅｒｉｅｓ ｂｙａｂｏｕｔ ３２．２％． Keywords: ｅｌｅｃｔｒｉｃ ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ ｂａｔｔｅｒｙ；ｒｅｃｙｃｌｉｎｇｍｏｄｅｌ；Ａｇｅｎｔ；ＡｎｙＬｏｇｉｃ
件进行了仿真。
１
引言
２ Ａｇｅ ｎｔ 模型的建立
２．１ 模型中 Ａｇｅ ｎｔ 的确定
目前， Ａｇｅｎｔ 技术已渗透到计算机 、 经济 、 医疗 、 交通等多 个领域， 而且 Ａｇｅｎｔ 理论与技术仍在飞速发展中， 所以从一般 意义上给出所有领域都适用和 普 遍 接 受 的 严 格 而 清 晰 的 Ａｇｅｎｔ 定义， 变得日益困难。但为了方便研究， 我们给出 Ａｇｅｎｔ 的定义如下［５］： Ａｇｅｎｔ 是实际系统的某种抽象 （一般是实际系统物理实体 的抽象， 但根据需要也可以是实际系统功能的抽象） ， 是具有 一定智能的实体， 能够为实现自身的目标而获取物质和信息， 能够进行推理和决策，采取自主行动，能够与环境和其它 Ａｇｅｎｔ 相互作用。 此外 Ａｇｅｎｔ 还具有自治性、 主动性、 反应性、 适应性 、 社会 性、 长效性等特性。在本文中， 为了确定所研究系统的界限， 把 电动汽车和电池分别看做两类 Ａｇｅｎｔ。 在电动汽车 Ａｇｅｎｔ 类中， 每个电动汽车 Ａｇｅｎｔ 都有自己的 生命周期和运行状态。在整个生命周期中，电动汽车主要经
２．３ ＭＡＳ 中的信息交换模型
在这个环境中， 电动汽车 Ａｇｅｎｔ 和电池 Ａｇｅｎｔ 的相互通信 关系如图 ４ 所示。

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图２
电池 Ａｇｅｎｔ 状态图
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２．２
模型中 ＭＡＳ 系统定义

ＭＡＳ 是指由多个 Ａｇｅｎｔ 组成的系统，是为了解决由单个 Ａｇｅｎｔ 不能够解决的，超出单个 Ａｇｅｎｔ 能力和知识范围的复杂 问题， 由多个 Ａｇｅｎｔ 松散耦合而形成的问题求解网络。ＭＡＳ 中 每个 Ａｇｅｎｔ 均可作用于自身和环境，能够与其它 Ａｇｅｎｔ 通讯， ＭＡＳ 中各个 Ａｇｅｎｔ 异步操作， 通过协作、 协商等方式相互作用 共同完成目标任务。ＭＡＳ 的结构主要有三种： 集中式结构、 分 布式式结构、 混合式结构［６］， 如图 ３ 所示。 （１）集中式结构将系统分成多个组， 每个组采取集中式管 理。集中式结构中至少拥有一个管理服务机构， 以某种方式负 责对组内的所有 Ａｇｅｎｔ 的行为、 协作、 任务分配等提供统一的 协调和管理服务。 （２）分布式结构又名扁平化结构， 各 Ａｇｅｎｔ 和 Ａｇｅｎｔ 组之间 均为分布式结构， 各 Ａｇｅｎｔ 组或 Ａｇｅｎｔ 无主次之分， 处于平等 地位。 （３）混合式结构一般由集中式和分布式两类结构结合而成， 它包含一个或多个管理服务机构， 此机构只对部分成员 Ａｇｅｎｔ 以某种方式进行统一管理， 参与解决 Ａｇｅｎｔ 之间的任务规划和 分配、 共享资源的分配和管理、 冲突的协调等。 － 288－
随着石化能源的日益紧张以及全球气候变化，控制碳排 放， 倡导低碳生活越来越成为世界各国关注的焦点。在碳排放 中， 燃油汽车的排放占很大一部分， 所以电动汽车 （ＥＶ ） 或者混 ［１］ ） 成为了汽车发展的一大趋势 。电池是电动 合动力汽车 （ＨＥＶ 汽车的一个核心部分，目前市场上采用的电池主要有铅酸电 池、 锂离子电池等。胡信国等人在新型铅蓄电池及其在电动车 上的应用中发现，目前市场上的电动汽车大量用于出租车和 代步 （最高时速 ５０ｋｍ 左右 、 续行里程 ８０ ～１２０ｋｍ ） ， 而该类汽 因此加强对电池回收模式的研究能 车中 ９５％采用铅蓄电池［２］， 够减少电池废弃产生的环境污染，使电动汽车的推广和应用 得到更广阔的发展。刘金生等人对废旧铅酸电池回收处置现 状及对策进行了研究，认为在废旧电池回收中应建议加强立 法与执法力度， 加大经济政策支持力度［３］。程福龙等人对铅酸 电池回收技术、 工艺及效益进行了研究， 认为应该依据现有的 销售渠道建立铅酸蓄电池回收渠道［４］。但是此类文献均未给出 对如何 合理的废旧电池回收模式， 因此本文基于 Ａｇｅｎｔ 理论， 建立有效的废旧电池回收模式进行了研究，并用 ＡｎｙＬｏｇｉｃ 软
技术与方法
部利用参数、 变量对 Ａｇｅｎｔ 类的属性进行建模，利用状态图、 函 数对 Ａｇｅｎｔ 类的行为进行建模 。 在该回收模型中电动汽车 Ａｇｅｎｔ 和电池 Ａｇｅｎｔ 的模型分别如图 １、 ２ 所示。 在 ＡｎｙＬｏｇｉｃ 中 Ａｇｅｎｔ 间的通信通过环境传递消息的方式 实现。例如在电池 Ａｇｅｎｔ 模型中， 当电池到达使用寿命，它将到 “更换电池” 这个状态。然后， 它会发送一个消息 “更换电池” 达 到电动汽车 Ａｇｅｎｔ 类里， 在 ＡｎｙＬｏｇｉｃ 中的实现代码如下： ＭｓｇｍｙＭｓｇ＝ｎｅｗＭｓｇ（）； ｍｙＭｓｇ．ｂａｔｔｅｒｙＩＤ＝ｂａｔｔｅｒｙＩＤ； ｍｙＭｓｇ．ｃａｒＩＤ＝ｃａｒＩＤ； “ｒｅｐｌａｃｅ ｂａｔｔｅｒｙ” ； ｍｙＭｓｇ．ｔｘｔＭｓｇ＝ ｓｅｎｄ（ｍｙＭｓｇ，ｇｅｔ＿Ｍａｉｎ（）．ｃａｒｓ．ｇｅｔ（ｃａｒＩＤ））； 然后，在电动汽车 Ａｇｅｎｔ 类中 ， 安装此电池的电动汽车 Ａｇｅｎｔ 将从状态 “ 电池在使用 ” 转换到 “ 更换电池 ” 状态 。 在 ＡｎｙＬｏｇｉｃ 中的实现代码如下： Ｉｆ ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ ｉｓ ｔｒｕｅ： （ｍｓｇ．ｃａｒＩＤ＝＝ｃａｒＩＤ） ＆＆ （ｍｓｇ．ｔｘｔＭｓｇ．ｅｑｕａｌｓ（ “ｒｅｐｌａｃｅ ｂａｔｔｅｒｙ” ） ） 在建立好 Ａｇｅｎｔ 类之后， 将 Ａｇｅｎｔ 类拖动到 Ｍａｉｎ 类中， 即 在 Ｍａｉｎ 类中创建了各 Ａｇｅｎｔ 类的实例，并设定实际参数为实 例形式参数赋值， 同时通过设置 ＤａｔａＳｅｔ 来收集数据［１０］。
［摘 要］运用 Ａｇｅｎｔ 理论及多主体系统理论， 建立了电动汽车废旧电池 ＣＤＤＭ （消费者 － 汽车分销商 － 电池分销商 － 电池制 造商 ） 的回收模式， 通过在 ＡｎｙＬｏｇｉｃ 软件上的建模与仿真实验， 得出该回收模式能够减少对新电池的需求， 并减少大约 ６０％的废 弃电池产生量， 使循环使用的电池量增加 ３２．２％。 ［关键词］电动汽车电池； 回收模型； Ａｇｅｎｔ； ＡｎｙＬｏｇｉｃ （２０１２ ） １２－ ０２８７－ ０４ [ 中图分类号 ]Ｆ２５２．１９ [ 文献标识码 ]Ａ [ 文章编号 ]１００５－ １５２Ｘ
刘晶， 等： 基于 Ａｇｅｎｔ 的电动汽车电池回收模型研究 doi:10.3969/j.issn.1005-152X.2012.12.098
技术与方法
基于 Ａｇ ｅ ｎ ｔ 的电动汽车电池回收模型研究
刘 晶 １，蔡国强 １，刘海波 ２
（１．北京交通大学 交通运输学院， 北京 １０００４４； ２．南车青岛四方机车车辆股份有限公司， 山东 青岛 ２６６０００ ）
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物流技术 ２０１２ 年第 ３１ 卷第 １２ 期 （总第 ２６７ 期 ） 图 ３ ＭＡＳ 的结构类型 本文采用混合式结构。即在一个环境中， 建立两个 Ａｇｅｎｔ 类， 电动汽车 Ａｇｅｎｔ 类和电池 Ａｇｅｎｔ 类， 每个类相互独立， 但两 个类同处于一个环境中。每个 Ａｇｅｎｔ 的状态取决于周围环境、 自身状况及与其发生通讯的其他 Ａｇｅｎｔ 的状态。 每个 Ａｇｅｎｔ 都 具有充分的信息通信和自我运行的能力。
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图 ４ ＭＡＳ 的信息传递模型 为了防止系统中 Ａｇｅｎｔ 之间的关系及信息传送发生错误， 我们假设在这个环境中每一个电动汽车 Ａｇｅｎｔ 和每一个电池 Ａｇｅｎｔ 都有其唯一的 ＩＤ。当一辆电动汽车生产之后 ，它将被安 装一组电池。 我们假定电池随机安装。 同时系统将记录电动汽 车的 ＩＤ 以及电池的 ＩＤ。为了方便叙述， 我们假定存在电动汽 车 Ａ 以及电池 Ｂ。随后电动汽车和电池根据各个进程以及各 自的状态将自动运行。 当电池 Ｂ 到达它的寿命， 它将给电动汽车 Ａ 发出信息 “更 换电池” 。 电动汽车 Ａ 收到信息以后， 将发出消息 “安装电池” ，
图 １ 电动汽车 Ａｇｅｎｔ 状态图 在电池 Ａｇｅｎｔ 类中， 每个电池 Ａｇｅｎｔ 都有自己的状态。当 电池生产出来， 电池即进入准备使用状态。当装在电动汽车上 的电池到达其使用寿命， 这块电池将被更换。更换下来的电池 一部分被丢弃， 一部分通过回收到达生产厂家处进行翻新。通 过翻新， 电池将再次被使用。翻新后的电池将处于等待使用状 态。在 ＡｎｙＬｏｇｉｃ 中绘制的电池状态图如图 ２。
３
回收模式的建立
Ｓａｖａｓｋａｎ Ｒ．Ｃ 等将制造商对废旧产品的回收活动分为 “制 造商自营回收” 、 “零售商负责回收” 以及 “委托第三方收集” 三 种组织模式， 通过对这三种分散化模式进行比较， 认为零售商 负责回收优于制造商直接从顾客手中回收，第三方回收是效 回收率、 零售价格、 利润 率最低的方式［７］。姚卫新从转让价格、 等方面， 对以上三种模式进行了比较， 认为制造商 、 零售商的 利润在零售商回收模式中最大，在第三方回收商回收模式中 最小。在宿晓利报废汽车逆向物流回收模式的选择研究中， 总 结了目前废旧汽车的三种回收方式，其中包括汽车生产商回 收模式， 这种模式又可以分为两种： 一种是汽车生产商自己直 接进行回收处理作业 （即 ＣＭ 模式， Ｔｈｅ Ｃｕｓｔｏｍｅｒ－ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｒ 回收模型）， 一种是汽车生产商借助分销商（包括零售商和批发 商）进行报废汽车的回收， 自己只负责对这些报废汽车进行处 理（即 ＣＤＭ 模式， Ｔｈｅ Ｃｕｓｔｏｍｅｒ－ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｏｒ－ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｒ 回收模 若电池需要更换， 消费者一方面可以 型）。在 ＥＶ 使用过程中， 到汽车销售商处 （４Ｓ 店） 进行电池更换， 另一方面可以到汽车 本身携带电池的电池 ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｏｒ 处更换。在上述论文对产品回 收模式及汽车回收模式研究的基础上，本文结合电动汽车在 使用过程中电池更换的实际流程， 提出了 ＣＤＤＭ 回收模式， 如 图 ５。