基于黑板模式的制造企业数字化转型四方Agent博弈决策方法及实现系统

本发明涉及制造企业数字化转型与演化博弈，具体为基于黑板模式的制造企业数字化转型四方agent博弈决策方法及实现系统。

背景技术：

1、现阶段中国大部分制造企业仍处于数字化转型的初级阶段，数字化转型整体水平不高。究其原因，数字化转型过程充满了技术选择、技术与业务融合、技术投资回报的不确定性和风险，制造企业常年运行以来形成了以制造逻辑为主导的思维与行为路径，导致企业产生“路径依赖”，在面对新兴数字技术时更难以实现转变，部分制造企业存在数字化转型意愿不强、动力不足等问题。因此，探究在政府政策引领和顺应消费者需求变化的前提下，建立政府监管下制造企业数字化转型的四方博弈决策模型对探讨制造企业数字化转型的微观内在机理和行为决策机制具有重要的现实意义。

2、针对政府监管下制造企业数字化转型的演化机制，现有的方法为建立政府、企业、消费者三方为主体的三方博弈决策模型。

3、现有的对政府监管下制造企业的数字化转型研究内容仅涉及政府、企业和消费者三方主体，且局限于政府、企业和消费者之间的两方或三方博弈，忽略了第三方数字机构在制造企业数字化转型行为决策机制中巨大影响作用。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供面向监管场景的制造企业数字化转型四方博弈决策方法及实现系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种基于黑板模式的制造企业数字化转型四方agent博弈决策方法，包括以下步骤：

4、s1、确定制造企业数字化转型博弈场景的四方参与主体，分别将政府、制造企业、第三方数字机构与消费者作为四个独立的博弈agent，定义四方agent均为有限理性博弈方，任一agent的策略选择均受其余三方agent策略的约束与影响，且四方agent通过黑板模式实现通信交互；

5、s2、分别定义四方agent的二元策略集合：设定政府agent的策略集合为{严格监管，宽松监管}，制造企业agent的策略集合为{积极合作，消极合作}，第三方数字机构agent的策略集合为{积极合作，消极合作}，消费者agent的策略集合为{数字购买，传统购买}；

6、s3、构建与四方agent策略匹配的博弈量化参数体系，所述参数体系包括各agent的收益类参数、成本类参数、政府agent监管对应的补贴类参数与惩罚类参数，并明确各参数的取值范围与物理含义；

7、s4、基于四方agent的策略集合，生成24=16种纯策略组合，结合所述博弈量化参数体系，构建对应16种纯策略组合的四方agent博弈支付矩阵，量化输出每一种策略组合下政府agent、制造企业agent、第三方数字机构agent、消费者agent各自的收益值；

8、s5、基于所述四方agent博弈支付矩阵，分别计算政府agent、制造企业agent、第三方数字机构agent、消费者agent在对应策略选择下的单策略期望收益，以及各agent的群体平均期望收益；

9、s6、基于各agent的单策略期望收益与群体平均期望收益，构建包含政府agent、制造企业agent、第三方数字机构agent、消费者agent四个维度的复制动态微分方程组，刻画各agent策略选择概率随时间的动态演化规律；

10、s7、基于所述复制动态微分方程组构建博弈系统的雅可比矩阵，通过雅可比矩阵的局部稳定性分析，求解博弈系统的演化稳定策略，以及各演化稳定策略对应的均衡约束条件；

11、s8、基于所述演化稳定策略与均衡约束条件，通过参数敏感性仿真分析，量化不同补贴、惩罚参数对各agent策略演化的影响，输出面向政府监管场景的制造企业数字化转型决策优化方案。

12、进一步的，所述步骤s2中，还定义四方agent策略选择的概率变量：设定政府agent选择严格监管的概率为p、选择宽松监管的概率为1-p，制造企业agent选择积极合作的概率为x、选择消极合作的概率为1-x，第三方数字机构agent选择积极合作的概率为y、选择消极合作的概率为1-y，消费者agent选择数字购买的概率为z、选择传统购买的概率为1-z，其中p、x、y、z均为关于时间t的连续函数，取值范围均为[0,1]；所述黑板模式作为四方agent的公共信息交互载体，各agent将自身策略选择、策略选择概率、参数取值等核心信息实时写入黑板，同时通过读取黑板中的信息获取其余三方agent的相关策略、概率参数及收益成本信息，实现各agent间的信息共享与策略交互，为博弈决策、期望收益计算及演化分析提供稳定的通信支撑。

13、进一步的，所述步骤s3中，所述补贴类参数包括政府agent对积极合作的制造企业agent的数字补贴力度α、对积极合作的第三方数字机构agent的数字补贴力度β、对消费者agent数字购买行为的消费补贴力度γ；所述惩罚类参数包括政府agent对消极合作的制造企业agent的惩罚力度μ、对消极合作的第三方数字机构agent的惩罚力度λ；其中α、β、γ、μ、λ的取值范围均为[0,1]。

14、进一步的，所述步骤s4中，针对{严格监管，积极合作，积极合作，数字购买}的最优目标策略组合，量化的四方agent收益分别为：

15、政府agent收益为，其中为第三方数字机构agent积极合作为政府agent带来的社会收益，j为消费者agent数字购买行为为政府agent带来的社会收益，h为制造企业agent积极合作为政府agent带来的社会收益，为政府agent专项数字研发基金，为政府agent专项数字消费补贴基金，为政府agent对积极合作行为的监管成本；

16、制造企业agent收益为，其为制造企业agent积极合作获得的市场收益，为第三方数字机构agent积极合作为制造企业agent带来的增值收益，为制造企业agent获得的外溢收益，f为合作违约金，为制造企业agent积极合作的数字化转型成本，m为制造企业agent向第三方数字机构agent支付的数字服务费；

17、第三方数字机构agent收益为，其中为第三方数字机构agent积极合作获得的消费者agent信任收益，为第三方数字机构agent积极合作的服务成本；

18、消费者agent收益为，其中为消费者agent数字购买的心理效用收益，为产品基础购买成本，θ为消费者agent数字购买偏好成本。

19、进一步的，所述步骤s7中，演化稳定策略的判定规则为：当雅可比矩阵的全部特征值均为负实数时，该特征值对应的均衡点为博弈系统的演化稳定策略ess；当雅可比矩阵存在正特征值时，对应均衡点为不稳定点。

20、进一步的，所述步骤s8中，参数敏感性仿真分析具体为：分别调整补贴类参数与惩罚类参数的取值，通过数值仿真模拟各参数取值变化对四方agent策略演化速度、稳定策略收敛方向与决策收敛时间的影响，量化各参数对制造企业agent数字化转型策略选择的作用强度。

21、一种基于黑板模式的制造企业数字化转型四方agent博弈决策实现系统，包括：

22、黑板通信模块，用于搭建多 agent 协同交互的黑板通信架构，作为政府 agent、制造企业 agent、第三方数字机构 agent、消费者 agent 的公共信息共享载体，支持各agent 将自身策略、概率、收益、成本等信息实时写入黑板，并从黑板读取其他 agent 的实时状态信息，实现四方 agent 间的松耦合通信与信息同步。

23、主体与策略定义模块，用于确定制造企业数字化转型博弈场景的政府 agent、制造企业 agent、第三方数字机构 agent、消费者 agent四方参与主体，定义四方 agent 的二元策略集合，并将策略定义信息写入黑板通信模块；

24、参数配置模块，用于构建与四方 agent 策略匹配的博弈量化参数体系，配置各参数的取值范围与物理含义，并将参数配置结果同步至黑板通信模块，供各 agent 读取调用；

25、支付矩阵构建模块，用于基于四方 agent 的策略集合生成 16 种纯策略组合，结合博弈量化参数体系构建四方 agent 博弈支付矩阵，量化各策略组合下四方 agent 的收益值，并将支付矩阵写入黑板通信模块；

26、期望收益计算模块，用于基于四方 agent 博弈支付矩阵，计算各 agent 对应策略的单策略期望收益与群体平均期望收益，并将期望收益计算结果更新至黑板通信模块；

27、演化博弈求解模块，用于从黑板通信模块获取各 agent 的期望收益信息，构建四方复制动态微分方程组，并基于复制动态微分方程组构建雅可比矩阵，通过局部稳定性分析求解博弈系统的演化稳定策略与对应均衡约束条件，将求解结果写入黑板通信模块；

28、仿真与决策输出模块，用于从黑板通信模块读取演化稳定策略与均衡约束条件，执行参数敏感性仿真分析，输出面向政府监管场景的制造企业数字化转型决策优化方案。

29、进一步的，所述演化博弈求解模块内置雅可比矩阵求解单元与稳定性判定单元，所述雅可比矩阵求解单元用于基于复制动态微分方程组自动生成博弈系统的雅可比矩阵并求解全量特征值，所述稳定性判定单元用于基于特征值正负性判定对应均衡点的稳定性，输出演化稳定策略与均衡约束条件并同步至黑板通信模块。

30、进一步的，所述仿真与决策输出模块内置数值仿真单元与可视化输出单元，所述数值仿真单元用于执行多参数梯度下的演化仿真模拟，所述可视化输出单元用于输出各agent 策略演化轨迹图、参数敏感性影响曲线，以及可落地的监管政策优化建议与制造企业 agent 转型决策指引。

31、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

32、本发明是一种面向监管场景的制造企业数字化转型四方博弈决策方法及实现系统，创新性地提出了第三方数字机构对政府监管下制造企业的数字化转型四方博弈模型，将政府、制造企业、第三方数字机构、消费者分别作为四个独立的博弈agent，且四方agent通过黑板模式实现松耦合通信与信息同步，定量的描述和揭示了第三方数字机构agent在政府agent监管下制造企业agent数字化转型中的影响作用。

33、针对现有研究仅聚焦政府、企业、消费者三方博弈，忽略第三方数字机构核心作用，且缺乏多主体协同通信与数据同步机制的缺陷，本发明将四方主体抽象为政府agent、制造企业agent、第三方数字机构agent、消费者agent四类有限理性智能体，并引入黑板模式作为四方 agent 统一通信与数据共享的公共载体；定义各agent二元策略集合，构建包含收益、成本、补贴、惩罚类参数的量化体系，生成16种纯策略组合并搭建四方agent博弈支付矩阵，通过复制动态微分方程组、雅可比矩阵局部稳定性分析求解演化稳定策略与均衡约束条件，经参数敏感性仿真输出面向监管场景的决策优化方案。本发明首先描述了政府agent、制造企业agent、第三方数字机构agent、消费者agent四者间的作用关系，明确四方agent以黑板模式作为公共信息交互载体，实现各agent策略、收益、成本等核心信息的实时写入与读取，进而构建四方agent合作模型，最后分别推导出四方agent的收益矩阵、期望收益、动态复制方程，构建了政府agent监管下制造企业agent数字化转型四方博弈决策模型，定量的揭示了第三方数字机构agent在政府agent监管下制造企业agent数字化转型的推动作用。本发明同步设计了基于黑板模式的实现系统，实现四方agent策略数据、博弈参数、仿真结果的实时同步与协同交互，可精准量化多方主体策略交互机制，为制造业数字化转型监管与决策提供量化支撑。