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Beitrittsentscheidungen zu Multiagenten-Organisationen : ein Revenue Management-basierter Ansatz
(2018) Premm, Marc; Kirn, Stefan
Der Forschungsbereich Multiagentensysteme hat sich seit den späten 1970er Jahren als Teilbereich der verteilten künstlichen Intelligenz (VKI) etabliert. Gegenstand dieses Forschungsbereichs sowie dieser Arbeit sind Softwareagenten, die als Softwaresysteme zielorientiert agieren und mittels Lernverfahren eine gewisse Autonomie gegenüber ihrem Entwickler erlangen. Softwareagenten ist es möglich, sich zu Multiagentensystemen zusammenzuschließen. Multiagentensysteme sind folglich offene Systeme, aus denen Softwareagenten ein- und wieder austreten können – im Allgemeinen ohne globale Kontrolle. Hieraus ergibt sich eine gewisse Flüchtigkeit sowohl der Mitgliedermenge als auch der Interaktionsstrukturen eines Multiagentensystems und somit eine eingeschränkte Möglichkeit zur Steuerung des nach außen hin wahrnehmbaren Systemverhaltens, welcher es beim Einsatz von Softwareagenten in kommerziellen Anwendungen im Allgemeinen bedarf. Multiagenten-Organisationen bilden einen Ansatz um die betriebswirtschaftliche Organisationstheorie zur internen Strukturierung von Multiagentensystemen zu nutzen und folglich auch deren Außenverhalten zielgerichtet zu steuern. Diese Arbeit versteht Multiagenten-Organisationen als auf Dauerhaftigkeit ausgelegte Zusammenschlüsse von mehreren unabhängigen Softwareagenten, die durch vertragliche Regelungen an der Erfüllung eines vorgegebenen Organisationsziels mitwirken. Softwareagenten benötigten Zugriff auf Ressourcen um einerseits bestimmte Dienste anbieten (z.B. Datenbank-Zugriff) aber auch um ihre eigene Ausführung sicherstellen zu können (z.B. Hardwareressourcen). Softwareagenten können die ihnen zur Verfügung stehenden Ressourcen nutzen um einer Multiagenten-Organisation im Rahmen einer Mitgliedschaft Dienste zur Verfügung zu stellen. Die Erbringung von Diensten konsumiert stets einen Teil der einem Softwareagenten zur Verfügung stehenden Ressourcen. Softwareagenten werden daher einer Multiagenten-Organisation Dienste nur gegen eine entsprechende Kompensation zur Verfügung stellen. Der Beitritt eines Softwareagenten zu einer Multiagenten-Organisation ist stets das Ergebnis von Beitrittsverhandlungen zwischen diesen beiden Akteuren, in denen neben den bereitzustellenden Diensten und der zu zahlenden Kompensation, insbesondere die Dienstgüte verhandelt wird. Softwareagenten können dabei Mitglied in mehreren Multiagenten-Organisationen sein. Jeder Softwareagent hat hierbei zu entscheiden, ob bzw. welcher Multiagenten-Organisation er beitritt und in welchem Umfang er die verfügbaren Ressourcen hierfür einsetzt. Dabei hat er bereits bestehende Mitgliedschaften in anderen Multiagenten-Organisationen, für die der Softwareagent bereits Dienste bereitstellt und somit Ressourcen auslastet, bei der Beitrittsentscheidung mit zu berücksichtigen. Hieraus lässt sich folgende Forschungsfrage ableiten: Wie sind Entscheidungsverfahren auszugestalten, die es Softwareagenten ermöglichen, nutzenmaximierende Beitrittsentscheidungen zu Multiagenten-Organisationen zu treffen? Diese Arbeit präsentiert ein Verfahren zur Optimierung von Beitrittsentscheidungen von Softwareagenten zu Multiagenten-Organisationen. Das entwickelte Verfahren basiert auf Ansätzen des Revenue Management als Teilbereich des Operations Research. Die in der Literatur vorhandenen Verfahren des Revenue Management sind dabei nicht in der Lage, die Gegebenheiten von Beitritts-entscheidungen von Softwareagenten abzubilden. Das entwickelte Revenue Management-basierte Modell der Beitrittsentscheidung versetzt Softwareagenten in die Lage Mitgliedschaften in Multiagenten-Organisationen zu bewerten, deren Dauer a-priori unbekannt ist, und potentielle Mitgliedschaften anhand verschiedener Dienstgüteklassen abzugrenzen. Das entwickelte Verfahren nutzt die auf dieser Basis vorhandenen Möglichkeiten der Optimierung von Beitritts¬entscheidungen, greift den Ansatz von Ressourcen-bezogenen Reservationspreisen (so genannten Bid-Prices) aus dem Revenue Management auf und passt diesen auf die Gegebenheit von Beitritts¬entscheidungen von Softwareagenten an. Das entwickelte Verfahren wird durch ein Simulationsexperiment auf ihre Wirksamkeit und die hierfür notwendigen Bedingungen hin evaluiert. Zur Erreichung dieser Ziele wird ein Referenz- Entscheidungsverfahren herangezogen und verschiedene Parameter der Simulation jeweils paarweise variiert. In der Mehrzahl der untersuchten Parameterkonstellationen erzielt das entwickelte Verfahren eine Steigerung der erwirtschafteten Kompensation. Softwareagenten, die in einer Domäne Dienste anbieten, in der diese Parameterkonstellationen vorzufinden sind, werden durch die Anwendung des Verfahrens in die Lage versetzt, höhere Kompensationen durch Mitgliedschaften in Multiagenten-Organisationen zu erzielen als mit dem Referenz-Entscheidungsverfahren. Sind dem Softwareagenten einzelne Parameter a-priori nicht bekannt, kann mit Hilfe dieser simulativen Evaluation bereits das Risiko des Einsatzes des Verfahrens abgeschätzt werden. Das entwickelte Verfahren konnte jedoch nicht für alle Parameterkonstellationen einen Vorteil erwirtschaften, so dass für die Anwendung zwei wesentliche Voraussetzungen zu beachten sind: (1) Differenzierungsmöglichkeiten. Grundvoraussetzung für die Anwendung des Verfahrens ist die Möglichkeit der Differenzierung und den damit verbundenen Unterschieden in der Höhe der erzielten Kompensation bei gleichem Ressourceneinsatz. Diese Differenzierung kann durch verschiedene Maßnahmen des Softwareagenten erreicht werden: (i) Für verschiedene Dienste mit gleichem Ressourcenbedarf werden unterschiedlich hohe Kompensationsforderungen gestellt, (ii) ein oder mehrere Dienste werden in unterschiedlichen Dienstgüteklassen angeboten, deren Kompensationen sich in ausreichendem Maße unterscheiden oder (iii) verschiedene Dienste nutzen eine unterschiedliche Menge an Ressourcen. (2) Nachfrage. Das in dieser Arbeit entwickelte Bid-Price-Verfahren kann nur durch Ablehnen von bestimmten Anfragen Vorteile gegenüber dem Referenz-Entscheidungsverfahren generieren. Voraussetzung ist somit eine entsprechende Nachfrage nach den angebotenen Diensten eines Softwareagenten und somit nach dessen Mitgliedschaft in Multiagenten-Organisationen. Steht diese Nachfrage nicht in ausreichendem Maße zur Verfügung, kann im Allgemeinen kein Vorteil gegenüber anderen Ansätzen erzielt werden. Abhängig von der individuellen Situation an angebotenen Diensten wirkt sich auch ein bestimmtes Verhältnis an nachfragenden Multiagenten-Organisationen positiv auf das Ergebnis des vorgestellten Verfahrens aus: Ist die überwiegende Zahl der Anfragen auf niederwertige Dienste oder Dienstgüteklassen ausgerichtet, jedoch auch eine ausreichend hohe Zahl an höherwertigen Anfragen vorhanden, erzielt das Verfahren deutliche Steigerungen gegenüber dem Referenz-Entscheidungsverfahren. Die voran genannten Voraussetzungen haben sich in der simulativen Evaluation als wesentlich für eine Vorteilhaftigkeit der Anwendung des entwickelten Verfahrens herausgestellt. Wenden Softwareagenten das entwickelte Verfahren für Beitrittsentscheidungen zu Multiagenten-Organisationen in Domänen an, die diese Voraussetzungen erfüllen, ist eine Steigerung der erwirtschafteten Kompensation gegenüber dem Referenz-Entscheidungsverfahren wahrscheinlich. Falls die Nachfrage kleiner als erwartet ausfällt, erzielte das Verfahren häufig die gleiche Kompensation wie das Referenz-Entscheidungsverfahren und erwirtschaftete nur in einzelnen Simulationsdurchläufen deutlich weniger, so dass selbst bei a-priori unbekannten oder unsicheren Parametern eine Anwendung des entwickelten Verfahrens möglich ist.
Collaborative water governance in Thailand : much ado about nothing?
(2015) Kanjina, Sukit; Hoffmann, Volker
The river basin committee (RBC) framework was first introduced in Thailand in 2002, and the current one adopted in 2007 has been implemented in all 25 river basins located in the country ever since. By all accounts, the RBC framework is innovative as far as Thailand’s administrative system and water resource sector are concerned. It was only recently that the former started to promote non-public sector participation, and the underlying legal framework expressly requires that representatives of the non-public sector, such as water user organizations and local experts, be included in the RBC together with those representing the public agencies concerned. The latter envisions the RBC as a new mechanism for managing water resources by using a river basin as a managerial unit. Based on the RBC framework’s prescription, it can be seen that Thailand is moving toward collaborative water governance, where both public and non-public sector representatives take part in decision making on water resource-related issues in their respective river basin. This study empirically examines the implementation process and outcomes of the RBC framework by using the Ping RBC arrangement as an illustrative case. It aims specifically to explore the formation and management of the RBC, its collaborative processes and participation, and the outcomes it generates. To this end, semi-structured interviews were conducted with key informants such as the officials responsible from Water Resources Regional Office 1 (WRO 1), and Ping RBC members; and an informal interview was applied as well with some DWR officials. In addition, relevant activities were observed through non-participant observation, while related documentary data, e.g. documents on the RBC framework, also were collected. The data gathered were analyzed by means of qualitative content analysis. It was found overall that the Ping RBC framework was established by following relevant directives. Ping RBC members include representatives from the public sector such as the Royal Irrigation Department (RID) and Department of Water Resources (DWR), as well as the provincial governors concerned and representatives from the non-public sector, including water user organizations (agricultural, industrial, commercial, service, and tourism sectors), local government organizations (LGOs), and the expert group; while WRO 1 serves as the secretariat. In addition, other governing bodies were established as well, including one river basin sub-committee, five provincial river basin working groups, and 20 sub-river basin working groups who, similar to Ping RBC members, represented both the public and non-public sector at the river basin, provincial, and sub-river basin level. It was discovered that regarding RBC management the Ping RBC and its governing bodies were governed by the lead organization-governed form, where WRO 1 played the leading role and left no room for involvement from other members. For example, it called the meetings and prepared their agenda. Indeed, meetings were the only activity organized for these river basin governing bodies and they were infrequent (e.g. twice per year for the Ping RBC). Furthermore, they were organized with a formal format, where the officer responsible normally provided information to the meeting, with virtually no deliberation or discussion. With these meetings being the only activity where members of the river basin governing bodies could get together, it was apparent that face-to-face dialogue, which is a crucial element in leading to others elements in a collaborative process, such as trust and shared understanding, was simply non-existent. Interaction between the secretariat and members of the river basin governing bodies, as well as among the members also failed to occur. Participation in the Ping RBC setup involved just information sharing, as members of the Ping RBC and its governing bodies were provided with only data on, for example, drought and flood situations. The governing bodies of the Ping River Basin, especially the Ping RBC, took part in approving river basin management and development frameworks as well as annual river basin management and development plans. However, their approval was unnecessary because the frameworks and annual plans in question were a collection of project plans gathered from the public agencies concerned and LGOs located in the river basin. They were prepared based on relevant policies and directives, with no need for approval from the Ping RBC setup before submission for national budget allocation. Since the frameworks and annual plans were the only outputs produced, it was therefore apparent that the Ping RBC framework performed virtually no functions to fulfill its mandates such as a water resource management plan, water user priority or water allocation. Evidently, the Ping RBC framework is an ineffective mechanism that is characterized by lack of collaboration, participation and outcomes, which have impacts on water resource management in the river basin. A similar result can be expected from the other 24 RBCs operating under the same administrative system and legal framework. Therefore, Thailand is still far from achieving collaborative governance in its water resource sector. Clearly, this unsuccessful RBC framework was influenced by the Thai administrative system; for instance, the public agencies involved have to follow their own policies and directives, thereby failing to make the RBC framework their top priority and only passively participating in the setup. However, the underlying cause is due largely to the RBC framework’s lack of authority. This is because the legal framework regulating the RBC framework has limited legal authority; consequently, virtually no authority is delegated to this arrangement. Accordingly, the RBC framework has no full authority regarding water resource management as its decisions, if any, can be enforced upon only public agencies and state-owned enterprises. Furthermore, it also has less authority when compared to other public bodies governed by superior legal frameworks; as such, it cannot force active participation in the RBC arrangement, and is not officially recognized (e.g. by the budget allocation system). It can be seen as important that with no authority delegated, non-public sector representatives do not share any decision making power despite their inclusion into the framework concerned. Therefore, to avert the same result generated by the RBC framework in moving toward collaborative water governance, policy changes are needed regarding its authority and implementation process at the national level, or at the DWR. Ideally, a change is required at the national level by passing a comprehensive legal framework, i.e. a Water Act. By this law, the RBC framework’s authority in managing water resources is secured and the framework itself is officially recognized. Arrangements for implementation of the RBC framework also can be prescribed, e.g. a budget allocation system recognizing the RBC framework and creating the RBC’s own office. However, this option is rather difficult to achieve, if not impossible, due to the lack of political support. A more probable change at the national level would be to issue a new regulation that revises the RBC framework, which can be done more easily than passing a law. Essentially, under this new regulation, the new RBC framework would be based at the provincial level. As such, the RBC would be abolished, while the provincial RBC and its governing bodies would be transformed to ‘collaborative watershed partnerships’ focused on a provincial river basin master/action plan. By this new regulation, the public bodies concerned would be obliged to follow the plan mentioned when preparing their water resource-related projects/programs, which would be applicable within authority of the regulation. In addition, diverse activities (e.g. meetings and capacity building) should be organized in order to support both the river basin governing bodies and implementing units of the DWR. The DWR should change its policies regarding implementation of the RBC framework, if there is no change at the national level, and the RBC framework continues to be carried out under the current regulation. It is essential in this circumstance for the DWR to encourage a revision of the RBC structure in order to make it less complex and more manageable, and shift the focus from the RBC itself to the river basin governing bodies at the provincial and sub-river basin level. Besides capacity building activities, and frequent and less formal meetings, the DWR should also direct its implementing units to facilitate the river basin governing bodies in order to develop a river basin management plan for respective provinces. This should be based on the problems and needs of the sub-river basins located in those particular provinces; and presented through the public agencies and LGOs concerned for consideration and inclusion in their own plans. This might be the only way to increase the likelihood of some elements of the river basin management plan being realized, given that the RBC framework has no authority or official recognition.