Consensus planning is a method for coordinating decision making across complex systems and organizations, including complex supply chain optimization pipelines. It arises when large interdependent distributed agents (systems) share common resources and must act in order to achieve a joint goal. In prior consensus planning work, all agents have been assumed to have the same interaction pattern (e.g., all dual agents or all primal agents or all proximal agents), most commonly using the Alternating Direction Method of Multipliers (ADMM) as proximal agents. However, this is often not a valid assumption in practice, where agents consist of large complex systems, and where we might not have the luxury of modifying these large complex systems at will. In this paper, we introduce a consensus algorithm that overcomes this hurdle by allowing for the coordination of agents with different types of interfaces (named primal, dual, and proximal). Our consensus planning algorithm allows for any mix of agents by combining ADMM-like updates for the proximal agents, dual ascent updates for the dual agents, and linearized ADMM updates for the primal agents. We prove convergence results for the algorithm, namely a sublinear O(1/k) convergence rate under mild assumptions, and two-step linear convergence under stronger assumptions. We also discuss enhancements to the basic method and provide illustrative empirical results.


翻译:共识规划是一种协调复杂系统与组织间决策的方法,适用于复杂供应链优化流程等场景。当大规模相互依赖的分布式智能体(系统)共享公共资源且需协同行动以实现共同目标时,该方法应运而生。在既往的共识规划研究中,所有智能体通常被假定具有相同的交互模式(例如全为对偶智能体、全为原始智能体或全为邻近智能体),其中最常采用交替方向乘子法(ADMM)作为邻近智能体的实现方式。然而,实践中该假设往往难以成立,因为智能体通常由大型复杂系统构成,且我们可能无法随意修改这些系统。本文提出一种共识算法,通过允许具有不同接口类型(分别称为原始、对偶与邻近智能体)的智能体进行协同,克服了这一障碍。我们的共识规划算法支持任意类型的智能体混合配置:对邻近智能体采用类ADMM更新,对对偶智能体采用对偶上升更新,对原始智能体采用线性化ADMM更新。我们证明了该算法的收敛性:在温和假设下具有次线性O(1/k)收敛速率,在更强假设下实现两步线性收敛。文中还探讨了基础方法的改进策略,并提供了实证结果以作说明。

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