基于Agent的物流信息系統(tǒng)組織建模方法研究

文/王?？?李中學(xué) 鐘海銘

基于Agent的物流信息系統(tǒng)組織建模方法研究

文/王?？?李中學(xué) 鐘海銘

如何使物流信息系統(tǒng)具有柔性和適應(yīng)性，已經(jīng)成為現(xiàn)代化物流信息系統(tǒng)發(fā)展的焦點(diǎn)；借助組織建模來(lái)描述、設(shè)計(jì)和改進(jìn)物流信息系統(tǒng)能有效降低系統(tǒng)中新組織的設(shè)計(jì)難度。

Agent；物流信息系統(tǒng)；組織建模

隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展并在物流領(lǐng)域里的廣泛應(yīng)用，以信息化為核心的建設(shè)模式已經(jīng)成為物流企業(yè)生存與發(fā)展的關(guān)鍵。在復(fù)雜多變的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境下，使物流信息系統(tǒng)具有快速的響應(yīng)能力和高效率的運(yùn)作模式將是解決動(dòng)態(tài)、開(kāi)放問(wèn)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(tǒng)具備動(dòng)態(tài)適應(yīng)能力，從而滿足企業(yè)實(shí)際需求。

一、傳統(tǒng)物流信息系統(tǒng)建設(shè)中組織存在的不足

隨著經(jīng)濟(jì)全球化、技術(shù)信息化、文化多元化、知識(shí)經(jīng)濟(jì)化等廣泛而深刻的社會(huì)變革與影響，物流企業(yè)組織的外部環(huán)境正以前所未有的特征在不斷變化，即環(huán)境變革的廣泛性、快速性、不確定性和復(fù)雜性。面對(duì)著這些新的挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)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(wú)能為力。直線組織結(jié)構(gòu)過(guò)于專制和過(guò)于依賴規(guī)則，因而極大地限制了創(chuàng)新和人的智慧的運(yùn)用。傳統(tǒng)的科層官僚制組織就是一種典型的直線制組織結(jié)構(gòu)，其信息溝通緩慢，不利于創(chuàng)新，因而無(wú)法應(yīng)對(duì)市場(chǎng)的快速變化。因此，動(dòng)態(tài)的市場(chǎng)環(huán)境要求組織具有柔性，具有通過(guò)改變常規(guī)和慣例來(lái)改變或適應(yīng)所面臨環(huán)境的能力。目前，大部分的物流信息系統(tǒng)依然按照組織的傳統(tǒng)層次模式進(jìn)行建設(shè)，其表現(xiàn)為以下兩點(diǎn)不足：

一是組織柔性不足。從企業(yè)組織的柔性可以看出網(wǎng)絡(luò)化、扁平化和虛擬化是三個(gè)極為重要的方面。而在物流領(lǐng)域中組織在這三個(gè)方面非常薄弱。上下級(jí)的組織結(jié)構(gòu)反應(yīng)遲緩、缺乏靈活性，不能使企業(yè)各成員積極參與其中，從而疏忽了具體問(wèn)題的處理。而過(guò)多的控制層級(jí)往往使信息滯后，錯(cuò)過(guò)最有利的時(shí)機(jī)。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(yōu)化的信息系統(tǒng)建設(shè)途徑。

二是組織適應(yīng)性缺乏。適應(yīng)性來(lái)源于多變性。競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境是一種極為復(fù)雜多變的未知環(huán)境。以信息化為主導(dǎo)的競(jìng)爭(zhēng)，使物流運(yùn)作存在關(guān)系復(fù)雜、空間多維、轉(zhuǎn)換頻繁等大量的不確定性因素。而組織作為物流活動(dòng)的核心，對(duì)外部環(huán)境的感知與反應(yīng)，同時(shí)對(duì)自身內(nèi)部的調(diào)節(jié)就顯得至關(guān)重要?！斑m者生存”理念在變化的市場(chǎng)中仍然適用。而組織作為物流信息系統(tǒng)的抽象，缺乏適應(yīng)性直接導(dǎo)致所建立的系統(tǒng)滯后于環(huán)境的變化。

二、基于Agent的物流信息系統(tǒng)組織建模優(yōu)勢(shì)

組織的創(chuàng)新是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程,借助組織建模來(lái)描述、設(shè)計(jì)和改進(jìn)物流信息系統(tǒng)能有效地降低系統(tǒng)中新組織的設(shè)計(jì)難度,而且依托相應(yīng)的仿真技術(shù)還能驗(yàn)證所設(shè)計(jì)組織的合理性和適用性。當(dāng)前常用的組織建模方法分為結(jié)構(gòu)化的組織建模方法 (包括CIMOSA、ARIS、GRAI 和IDEF 等) 和面向?qū)ο蟮慕M織建模方法。結(jié)構(gòu)化建模方法認(rèn)為組織的本質(zhì)是一個(gè)資源應(yīng)用過(guò)程,組織是依附于功能(應(yīng)用) 和資源的,而且功能與資源是分離的,這種分離的觀點(diǎn)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)化方法難以描述資源之間的復(fù)雜關(guān)系和功能與資源的相互依存性。面向?qū)ο蠓椒▽⒔M織視為互相作用的多個(gè)對(duì)象的集合,借助對(duì)象的定義面向?qū)ο蠓椒軌蛞砸环N資源與功能集成的方式對(duì)組織系統(tǒng)進(jìn)行描述,但由于對(duì)象和類的粒度較小,所支持的機(jī)制(封裝、繼承與多態(tài))僅能描述靜態(tài)一致的關(guān)系,所以面向?qū)ο蠓椒ú蛔阋詫?duì)復(fù)雜組織進(jìn)行建模和支持對(duì)復(fù)雜組織的抽象。因此，利用Agent的自主性、主動(dòng)性、交互性和適應(yīng)性等特征，將Agent技術(shù)引入組織的分析與建模中，對(duì)復(fù)雜的動(dòng)態(tài)變化環(huán)境具有很強(qiáng)的統(tǒng)一性和適應(yīng)性，能夠較好解決上述方法的不足。

隨著多Agent系統(tǒng)中Agent數(shù)量的增加,Agent之間的通信壓力和協(xié)調(diào)難度必然加大,導(dǎo)致了大規(guī)模的計(jì)算,使求解效率降低。把Agent按照一定的結(jié)構(gòu)形式組織起來(lái)是一種有效的解決辦法。按照適當(dāng)形式組織起來(lái)的多Agent 系統(tǒng)可以高效運(yùn)行、減少系統(tǒng)內(nèi)部沖突、提高通信效率、協(xié)調(diào)問(wèn)題求解。Agent組織是借鑒自然和人類社會(huì)等相關(guān)領(lǐng)域的研究結(jié)果,分析研究多A－gent 系統(tǒng)中Agent組織的產(chǎn)生、發(fā)展和演化規(guī)律,并用于復(fù)雜系統(tǒng)的求解。多Agent組織可以將整體最優(yōu)化問(wèn)題轉(zhuǎn)化為局部最優(yōu)化問(wèn)題,通過(guò)局部之間的協(xié)調(diào)達(dá)到整體最優(yōu)。10 余年來(lái)對(duì)Agent組織的研究取得了很大的進(jìn)展,研究?jī)?nèi)容涉及Agent 組織模型、Agent組織的形成和演化機(jī)制、自組織以及面向Agent 的軟件工程等。因此，基于理論與實(shí)踐的雙重分析，通過(guò)Agent組織來(lái)構(gòu)造物流信息系統(tǒng)，不僅是可行的，而且相比較傳統(tǒng)的物流信息系統(tǒng)具有極大的優(yōu)越性。

三、基于Agent的物流信息系統(tǒng)組織建模方法

針對(duì)基于Agent的物流信息系統(tǒng)的構(gòu)建，我們從組織角度出發(fā)，形成了一套完整的面向系統(tǒng)組織建模方法。

1.組織需求獲取

組織需求的獲取是進(jìn)行物流信息系統(tǒng)建設(shè)的關(guān)鍵。傳統(tǒng)的需求獲取方法均是建立在需求工程的模型構(gòu)造上，這就直接導(dǎo)致通用化程度低，模型構(gòu)造局限以及適應(yīng)性、動(dòng)態(tài)性欠缺等不足，從而無(wú)法清楚地說(shuō)明系統(tǒng)的所有內(nèi)容。而基于多視圖的體系結(jié)構(gòu)描述方法已經(jīng)被廣泛應(yīng)用，能夠以不同的人員從多個(gè)利益相關(guān)者的角度描述復(fù)雜信息系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的不同方面，從而形成對(duì)系統(tǒng)整體的描述，在全局的角度上支持對(duì)問(wèn)題域的理解。因此，各個(gè)領(lǐng)域均制定了適合該領(lǐng)域特征的體系結(jié)構(gòu)框架。產(chǎn)品作為詳細(xì)描述框架中各個(gè)視圖關(guān)注點(diǎn)的核心元素，共同覆蓋了需求的整體內(nèi)涵，體系結(jié)構(gòu)產(chǎn)品作為需求的一種傳達(dá)手段，需求的獲取和描述就內(nèi)涵在體系結(jié)構(gòu)產(chǎn)品之中。利用產(chǎn)品作為組織需求獲取的起點(diǎn)，能夠最為準(zhǔn)確地反映問(wèn)題域的本質(zhì)。物流信息系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)恰恰能夠適應(yīng)這種需要，它提供了建設(shè)物流信息系統(tǒng)的需求方法，為物流信息系統(tǒng)資源優(yōu)化配置、管理開(kāi)發(fā)、互操作和軟件重用提供了基礎(chǔ)，是保證信息系統(tǒng)互聯(lián)、互通、互操作的關(guān)鍵。因此，從體系結(jié)構(gòu)規(guī)范出來(lái)的組織較之以前系統(tǒng)開(kāi)發(fā)方法具有極大的優(yōu)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(guò)程

利用上一階段獲取的組織需求融入到建模過(guò)程當(dāng)中，形成以需求帶動(dòng)物流信息系統(tǒng)的建立過(guò)程。

（1）從組織需求中得到系統(tǒng)目標(biāo)，即設(shè)計(jì)者需要將組織需求轉(zhuǎn)化為結(jié)構(gòu)化的系統(tǒng)目標(biāo)。獲取系統(tǒng)目標(biāo)是整個(gè)建模過(guò)程的基礎(chǔ)，系統(tǒng)目標(biāo)相對(duì)穩(wěn)定，能夠反映當(dāng)前的環(huán)境狀態(tài)。通常系統(tǒng)目標(biāo)具有層次結(jié)構(gòu)，所形成的粒度更細(xì)的子目標(biāo)分別由若干個(gè)子組織分工合作完成。對(duì)系統(tǒng)目標(biāo)的劃分方法，目前有根據(jù)業(yè)務(wù)流程劃分、根據(jù)功能結(jié)構(gòu)劃分、根據(jù)組織構(gòu)成劃分或根據(jù)地域劃分等。

（2）組織中角色模型的分析，即在組織中進(jìn)行角色定義、角色的靜態(tài)建模和角色的動(dòng)態(tài)建模。組織中的Agent承擔(dān)相應(yīng)的角色，因此，角色是構(gòu)建Agent類的基礎(chǔ)，成為系統(tǒng)“做什么（系統(tǒng)目標(biāo)）”和“怎么做（Agent類）”之間的橋梁。對(duì)角色的定義首先可以從已經(jīng)劃分好的目標(biāo)層次關(guān)系圖整理出角色粒度，形成組織角色列表，每個(gè)角色可以從角色名、角色目標(biāo)、角色能力集及角色權(quán)限來(lái)描述；對(duì)角色的靜態(tài)建模主要關(guān)注系統(tǒng)中的對(duì)象類、屬性、方法以及類之間的關(guān)系?？梢圆捎肁UML中基于類圖和對(duì)象圖的角色關(guān)系圖來(lái)分析Agent組織的靜態(tài)結(jié)構(gòu)；對(duì)角色的動(dòng)態(tài)建模主要用于定義對(duì)象在時(shí)間上的歷史，以及對(duì)象之間為達(dá)到一定目標(biāo)所進(jìn)行的通信，即描述系統(tǒng)中的對(duì)象在執(zhí)行期間不同時(shí)間點(diǎn)是如何動(dòng)態(tài)交互的?？梢圆捎肁UML中基于擴(kuò)展的順序圖和狀態(tài)圖來(lái)描述角色間的交互行為和角色內(nèi)部的推理行為。

（3）組織結(jié)構(gòu)分析，即從系統(tǒng)組織內(nèi)部進(jìn)行合理調(diào)配。將復(fù)雜的物流系統(tǒng)需求進(jìn)行分解，依據(jù)一定的原則將原有物流系統(tǒng)領(lǐng)域劃分為多個(gè)組織，然后對(duì)各個(gè)組織分別進(jìn)行分析，建立各自的組織運(yùn)行機(jī)制，從而降低系統(tǒng)分析的復(fù)雜度，提高系統(tǒng)分析的精度。

（4）形成Agent類模型，即進(jìn)行具體的物流信息系統(tǒng)組織模型設(shè)計(jì)。Agent類模型是物流信息系統(tǒng)的框架，它描述了系統(tǒng)中所包含的Agent類，以及Agent類之間的對(duì)話。Agent類模型以角色靜態(tài)模型為基礎(chǔ)，通過(guò)角色進(jìn)行綁定，可以確定Agent類所扮演的角色和所屬建模組織；同時(shí)，以角色動(dòng)態(tài)模型為基礎(chǔ)，則可以給出主體類之間的對(duì)話。

3.組織模型分析

將上一階段形成的組織模型進(jìn)行思維構(gòu)造分析，以完善物流信息系統(tǒng)的智能化建設(shè)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)向適應(yīng)性和柔性發(fā)展。對(duì)物流組織的分析往往針對(duì)具體環(huán)境建立適合于本領(lǐng)域的模型開(kāi)發(fā)。這里可以結(jié)合流程的運(yùn)行機(jī)制，使物流信息系統(tǒng)具備決策支持和智能化自動(dòng)處理的能力，對(duì)組織內(nèi)部流程的具體細(xì)節(jié)來(lái)優(yōu)化模型構(gòu)造。同時(shí)，建立組織模型的動(dòng)力機(jī)制，以快速、高效、合理來(lái)驅(qū)動(dòng)組織的發(fā)展，使信息系統(tǒng)能夠圍繞這些原則來(lái)建立適應(yīng)環(huán)境的動(dòng)態(tài)特性。最后，對(duì)信息系統(tǒng)的智能化進(jìn)行抽象，形成BDI的思維特性，從而對(duì)以組織建立的信息系統(tǒng)能夠進(jìn)行自重構(gòu)，自適應(yīng)，最終達(dá)到物流信息系統(tǒng)的適應(yīng)性和柔性需要。

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