基于Agent的物流信息系統組織建模方法研究

文/王?？?李中學 鐘海銘

基于Agent的物流信息系統組織建模方法研究

文/王?？?李中學 鐘海銘

如何使物流信息系統具有柔性和適應性，已經成為現代化物流信息系統發展的焦點；借助組織建模來描述、設計和改進物流信息系統能有效降低系統中新組織的設計難度。

Agent；物流信息系統；組織建模

隨著信息技術的飛速發展并在物流領域里的廣泛應用，以信息化為核心的建設模式已經成為物流企業生存與發展的關鍵。在復雜多變的市場競爭環境下，使物流信息系統具有快速的響應能力和高效率的運作模式將是解決動態、開放問題的有效途徑。本文基于Agent的組織建模方法能夠使物流信息系統具備動態適應能力，從而滿足企業實際需求。

一、傳統物流信息系統建設中組織存在的不足

隨著經濟全球化、技術信息化、文化多元化、知識經濟化等廣泛而深刻的社會變革與影響，物流企業組織的外部環境正以前所未有的特征在不斷變化，即環境變革的廣泛性、快速性、不確定性和復雜性。面對著這些新的挑戰，傳統的直線制組織顯得既笨拙又呆板、既僵化又遲緩，在巨大變化和變革中顯得無能為力。直線組織結構過于專制和過于依賴規則，因而極大地限制了創新和人的智慧的運用。傳統的科層官僚制組織就是一種典型的直線制組織結構，其信息溝通緩慢，不利于創新，因而無法應對市場的快速變化。因此，動態的市場環境要求組織具有柔性，具有通過改變常規和慣例來改變或適應所面臨環境的能力。目前，大部分的物流信息系統依然按照組織的傳統層次模式進行建設，其表現為以下兩點不足：

一是組織柔性不足。從企業組織的柔性可以看出網絡化、扁平化和虛擬化是三個極為重要的方面。而在物流領域中組織在這三個方面非常薄弱。上下級的組織結構反應遲緩、缺乏靈活性，不能使企業各成員積極參與其中，從而疏忽了具體問題的處理。而過多的控制層級往往使信息滯后，錯過最有利的時機。組織成員的固定更使得物流效率受到了極大限制，很難形成一條優化的信息系統建設途徑。

二是組織適應性缺乏。適應性來源于多變性。競爭環境是一種極為復雜多變的未知環境。以信息化為主導的競爭，使物流運作存在關系復雜、空間多維、轉換頻繁等大量的不確定性因素。而組織作為物流活動的核心，對外部環境的感知與反應，同時對自身內部的調節就顯得至關重要。“適者生存”理念在變化的市場中仍然適用。而組織作為物流信息系統的抽象，缺乏適應性直接導致所建立的系統滯后于環境的變化。

二、基于Agent的物流信息系統組織建模優勢

組織的創新是一項復雜的系統工程,借助組織建模來描述、設計和改進物流信息系統能有效地降低系統中新組織的設計難度,而且依托相應的仿真技術還能驗證所設計組織的合理性和適用性。當前常用的組織建模方法分為結構化的組織建模方法 (包括CIMOSA、ARIS、GRAI 和IDEF 等) 和面向對象的組織建模方法。結構化建模方法認為組織的本質是一個資源應用過程,組織是依附于功能(應用) 和資源的,而且功能與資源是分離的,這種分離的觀點導致結構化方法難以描述資源之間的復雜關系和功能與資源的相互依存性。面向對象方法將組織視為互相作用的多個對象的集合,借助對象的定義面向對象方法能夠以一種資源與功能集成的方式對組織系統進行描述,但由于對象和類的粒度較小,所支持的機制(封裝、繼承與多態)僅能描述靜態一致的關系,所以面向對象方法不足以對復雜組織進行建模和支持對復雜組織的抽象。因此，利用Agent的自主性、主動性、交互性和適應性等特征，將Agent技術引入組織的分析與建模中，對復雜的動態變化環境具有很強的統一性和適應性，能夠較好解決上述方法的不足。

隨著多Agent系統中Agent數量的增加,Agent之間的通信壓力和協調難度必然加大,導致了大規模的計算,使求解效率降低。把Agent按照一定的結構形式組織起來是一種有效的解決辦法。按照適當形式組織起來的多Agent 系統可以高效運行、減少系統內部沖突、提高通信效率、協調問題求解。Agent組織是借鑒自然和人類社會等相關領域的研究結果,分析研究多A－gent 系統中Agent組織的產生、發展和演化規律,并用于復雜系統的求解。多Agent組織可以將整體最優化問題轉化為局部最優化問題,通過局部之間的協調達到整體最優。10 余年來對Agent組織的研究取得了很大的進展,研究內容涉及Agent 組織模型、Agent組織的形成和演化機制、自組織以及面向Agent 的軟件工程等。因此，基于理論與實踐的雙重分析，通過Agent組織來構造物流信息系統，不僅是可行的，而且相比較傳統的物流信息系統具有極大的優越性。

三、基于Agent的物流信息系統組織建模方法

針對基于Agent的物流信息系統的構建，我們從組織角度出發，形成了一套完整的面向系統組織建模方法。

1.組織需求獲取

組織需求的獲取是進行物流信息系統建設的關鍵。傳統的需求獲取方法均是建立在需求工程的模型構造上，這就直接導致通用化程度低，模型構造局限以及適應性、動態性欠缺等不足，從而無法清楚地說明系統的所有內容。而基于多視圖的體系結構描述方法已經被廣泛應用，能夠以不同的人員從多個利益相關者的角度描述復雜信息系統體系結構的不同方面，從而形成對系統整體的描述，在全局的角度上支持對問題域的理解。因此，各個領域均制定了適合該領域特征的體系結構框架。產品作為詳細描述框架中各個視圖關注點的核心元素，共同覆蓋了需求的整體內涵，體系結構產品作為需求的一種傳達手段，需求的獲取和描述就內涵在體系結構產品之中。利用產品作為組織需求獲取的起點，能夠最為準確地反映問題域的本質。物流信息系統體系結構恰恰能夠適應這種需要，它提供了建設物流信息系統的需求方法，為物流信息系統資源優化配置、管理開發、互操作和軟件重用提供了基礎，是保證信息系統互聯、互通、互操作的關鍵。因此，從體系結構規范出來的組織較之以前系統開發方法具有極大的優越性，從而較為合理的解決了組織需求獲取的難題。

2.組織建模過程

利用上一階段獲取的組織需求融入到建模過程當中，形成以需求帶動物流信息系統的建立過程。

（1）從組織需求中得到系統目標，即設計者需要將組織需求轉化為結構化的系統目標。獲取系統目標是整個建模過程的基礎，系統目標相對穩定，能夠反映當前的環境狀態。通常系統目標具有層次結構，所形成的粒度更細的子目標分別由若干個子組織分工合作完成。對系統目標的劃分方法，目前有根據業務流程劃分、根據功能結構劃分、根據組織構成劃分或根據地域劃分等。

（2）組織中角色模型的分析，即在組織中進行角色定義、角色的靜態建模和角色的動態建模。組織中的Agent承擔相應的角色，因此，角色是構建Agent類的基礎，成為系統“做什么（系統目標）”和“怎么做（Agent類）”之間的橋梁。對角色的定義首先可以從已經劃分好的目標層次關系圖整理出角色粒度，形成組織角色列表，每個角色可以從角色名、角色目標、角色能力集及角色權限來描述；對角色的靜態建模主要關注系統中的對象類、屬性、方法以及類之間的關系。可以采用AUML中基于類圖和對象圖的角色關系圖來分析Agent組織的靜態結構；對角色的動態建模主要用于定義對象在時間上的歷史，以及對象之間為達到一定目標所進行的通信，即描述系統中的對象在執行期間不同時間點是如何動態交互的?？梢圆捎肁UML中基于擴展的順序圖和狀態圖來描述角色間的交互行為和角色內部的推理行為。

（3）組織結構分析，即從系統組織內部進行合理調配。將復雜的物流系統需求進行分解，依據一定的原則將原有物流系統領域劃分為多個組織，然后對各個組織分別進行分析，建立各自的組織運行機制，從而降低系統分析的復雜度，提高系統分析的精度。

（4）形成Agent類模型，即進行具體的物流信息系統組織模型設計。Agent類模型是物流信息系統的框架，它描述了系統中所包含的Agent類，以及Agent類之間的對話。Agent類模型以角色靜態模型為基礎，通過角色進行綁定，可以確定Agent類所扮演的角色和所屬建模組織；同時，以角色動態模型為基礎，則可以給出主體類之間的對話。

3.組織模型分析

將上一階段形成的組織模型進行思維構造分析，以完善物流信息系統的智能化建設，實現系統向適應性和柔性發展。對物流組織的分析往往針對具體環境建立適合于本領域的模型開發。這里可以結合流程的運行機制，使物流信息系統具備決策支持和智能化自動處理的能力，對組織內部流程的具體細節來優化模型構造。同時，建立組織模型的動力機制，以快速、高效、合理來驅動組織的發展，使信息系統能夠圍繞這些原則來建立適應環境的動態特性。最后，對信息系統的智能化進行抽象，形成BDI的思維特性，從而對以組織建立的信息系統能夠進行自重構，自適應，最終達到物流信息系統的適應性和柔性需要。

后勤工程學院）