基于Agent的物流信息系统组织建模方法研究

文/王希科 李中学 钟海铭

基于Agent的物流信息系统组织建模方法研究

文/王希科 李中学 钟海铭

如何使物流信息系统具有柔性和适应性，已经成为现代化物流信息系统发展的焦点；借助组织建模来描述、设计和改进物流信息系统能有效降低系统中新组织的设计难度。

Agent；物流信息系统；组织建模

随着信息技术的飞速发展并在物流领域里的广泛应用，以信息化为核心的建设模式已经成为物流企业生存与发展的关键。在复杂多变的市场竞争环境下，使物流信息系统具有快速的响应能力和高效率的运作模式将是解决动态、开放问题的有效途径。本文基于Agent的组织建模方法能够使物流信息系统具备动态适应能力，从而满足企业实际需求。

一、传统物流信息系统建设中组织存在的不足

随着经济全球化、技术信息化、文化多元化、知识经济化等广泛而深刻的社会变革与影响，物流企业组织的外部环境正以前所未有的特征在不断变化，即环境变革的广泛性、快速性、不确定性和复杂性。面对着这些新的挑战，传统的直线制组织显得既笨拙又呆板、既僵化又迟缓，在巨大变化和变革中显得无能为力。直线组织结构过于专制和过于依赖规则，因而极大地限制了创新和人的智慧的运用。传统的科层官僚制组织就是一种典型的直线制组织结构，其信息沟通缓慢，不利于创新，因而无法应对市场的快速变化。因此，动态的市场环境要求组织具有柔性，具有通过改变常规和惯例来改变或适应所面临环境的能力。目前，大部分的物流信息系统依然按照组织的传统层次模式进行建设，其表现为以下两点不足：

一是组织柔性不足。从企业组织的柔性可以看出网络化、扁平化和虚拟化是三个极为重要的方面。而在物流领域中组织在这三个方面非常薄弱。上下级的组织结构反应迟缓、缺乏灵活性，不能使企业各成员积极参与其中，从而疏忽了具体问题的处理。而过多的控制层级往往使信息滞后，错过最有利的时机。组织成员的固定更使得物流效率受到了极大限制，很难形成一条优化的信息系统建设途径。

二是组织适应性缺乏。适应性来源于多变性。竞争环境是一种极为复杂多变的未知环境。以信息化为主导的竞争，使物流运作存在关系复杂、空间多维、转换频繁等大量的不确定性因素。而组织作为物流活动的核心，对外部环境的感知与反应，同时对自身内部的调节就显得至关重要。“适者生存”理念在变化的市场中仍然适用。而组织作为物流信息系统的抽象，缺乏适应性直接导致所建立的系统滞后于环境的变化。

二、基于Agent的物流信息系统组织建模优势

组织的创新是一项复杂的系统工程,借助组织建模来描述、设计和改进物流信息系统能有效地降低系统中新组织的设计难度,而且依托相应的仿真技术还能验证所设计组织的合理性和适用性。当前常用的组织建模方法分为结构化的组织建模方法 (包括CIMOSA、ARIS、GRAI 和IDEF 等) 和面向对象的组织建模方法。结构化建模方法认为组织的本质是一个资源应用过程,组织是依附于功能(应用) 和资源的,而且功能与资源是分离的,这种分离的观点导致结构化方法难以描述资源之间的复杂关系和功能与资源的相互依存性。面向对象方法将组织视为互相作用的多个对象的集合,借助对象的定义面向对象方法能够以一种资源与功能集成的方式对组织系统进行描述,但由于对象和类的粒度较小,所支持的机制(封装、继承与多态)仅能描述静态一致的关系,所以面向对象方法不足以对复杂组织进行建模和支持对复杂组织的抽象。因此，利用Agent的自主性、主动性、交互性和适应性等特征，将Agent技术引入组织的分析与建模中，对复杂的动态变化环境具有很强的统一性和适应性，能够较好解决上述方法的不足。

随着多Agent系统中Agent数量的增加,Agent之间的通信压力和协调难度必然加大,导致了大规模的计算,使求解效率降低。把Agent按照一定的结构形式组织起来是一种有效的解决办法。按照适当形式组织起来的多Agent 系统可以高效运行、减少系统内部冲突、提高通信效率、协调问题求解。Agent组织是借鉴自然和人类社会等相关领域的研究结果,分析研究多A－gent 系统中Agent组织的产生、发展和演化规律,并用于复杂系统的求解。多Agent组织可以将整体最优化问题转化为局部最优化问题,通过局部之间的协调达到整体最优。10 余年来对Agent组织的研究取得了很大的进展,研究内容涉及Agent 组织模型、Agent组织的形成和演化机制、自组织以及面向Agent 的软件工程等。因此，基于理论与实践的双重分析，通过Agent组织来构造物流信息系统，不仅是可行的，而且相比较传统的物流信息系统具有极大的优越性。

三、基于Agent的物流信息系统组织建模方法

针对基于Agent的物流信息系统的构建，我们从组织角度出发，形成了一套完整的面向系统组织建模方法。

1.组织需求获取

组织需求的获取是进行物流信息系统建设的关键。传统的需求获取方法均是建立在需求工程的模型构造上，这就直接导致通用化程度低，模型构造局限以及适应性、动态性欠缺等不足，从而无法清楚地说明系统的所有内容。而基于多视图的体系结构描述方法已经被广泛应用，能够以不同的人员从多个利益相关者的角度描述复杂信息系统体系结构的不同方面，从而形成对系统整体的描述，在全局的角度上支持对问题域的理解。因此，各个领域均制定了适合该领域特征的体系结构框架。产品作为详细描述框架中各个视图关注点的核心元素，共同覆盖了需求的整体内涵，体系结构产品作为需求的一种传达手段，需求的获取和描述就内涵在体系结构产品之中。利用产品作为组织需求获取的起点，能够最为准确地反映问题域的本质。物流信息系统体系结构恰恰能够适应这种需要，它提供了建设物流信息系统的需求方法，为物流信息系统资源优化配置、管理开发、互操作和软件重用提供了基础，是保证信息系统互联、互通、互操作的关键。因此，从体系结构规范出来的组织较之以前系统开发方法具有极大的优越性，从而较为合理的解决了组织需求获取的难题。

2.组织建模过程

利用上一阶段获取的组织需求融入到建模过程当中，形成以需求带动物流信息系统的建立过程。

（1）从组织需求中得到系统目标，即设计者需要将组织需求转化为结构化的系统目标。获取系统目标是整个建模过程的基础，系统目标相对稳定，能够反映当前的环境状态。通常系统目标具有层次结构，所形成的粒度更细的子目标分别由若干个子组织分工合作完成。对系统目标的划分方法，目前有根据业务流程划分、根据功能结构划分、根据组织构成划分或根据地域划分等。

（2）组织中角色模型的分析，即在组织中进行角色定义、角色的静态建模和角色的动态建模。组织中的Agent承担相应的角色，因此，角色是构建Agent类的基础，成为系统“做什么（系统目标）”和“怎么做（Agent类）”之间的桥梁。对角色的定义首先可以从已经划分好的目标层次关系图整理出角色粒度，形成组织角色列表，每个角色可以从角色名、角色目标、角色能力集及角色权限来描述；对角色的静态建模主要关注系统中的对象类、属性、方法以及类之间的关系。可以采用AUML中基于类图和对象图的角色关系图来分析Agent组织的静态结构；对角色的动态建模主要用于定义对象在时间上的历史，以及对象之间为达到一定目标所进行的通信，即描述系统中的对象在执行期间不同时间点是如何动态交互的。可以采用AUML中基于扩展的顺序图和状态图来描述角色间的交互行为和角色内部的推理行为。

（3）组织结构分析，即从系统组织内部进行合理调配。将复杂的物流系统需求进行分解，依据一定的原则将原有物流系统领域划分为多个组织，然后对各个组织分别进行分析，建立各自的组织运行机制，从而降低系统分析的复杂度，提高系统分析的精度。

（4）形成Agent类模型，即进行具体的物流信息系统组织模型设计。Agent类模型是物流信息系统的框架，它描述了系统中所包含的Agent类，以及Agent类之间的对话。Agent类模型以角色静态模型为基础，通过角色进行绑定，可以确定Agent类所扮演的角色和所属建模组织；同时，以角色动态模型为基础，则可以给出主体类之间的对话。

3.组织模型分析

将上一阶段形成的组织模型进行思维构造分析，以完善物流信息系统的智能化建设，实现系统向适应性和柔性发展。对物流组织的分析往往针对具体环境建立适合于本领域的模型开发。这里可以结合流程的运行机制，使物流信息系统具备决策支持和智能化自动处理的能力，对组织内部流程的具体细节来优化模型构造。同时，建立组织模型的动力机制，以快速、高效、合理来驱动组织的发展，使信息系统能够围绕这些原则来建立适应环境的动态特性。最后，对信息系统的智能化进行抽象，形成BDI的思维特性，从而对以组织建立的信息系统能够进行自重构，自适应，最终达到物流信息系统的适应性和柔性需要。

后勤工程学院）