基于多智能體的可重構(gòu)智能管理信息系統(tǒng)平臺(tái)*

張榮生，方建斌，林祖?zhèn)?/p>

（1.安徽國(guó)防科技職業(yè)學(xué)院 管理工程系，安徽 六安237011；2.杭州優(yōu)時(shí)軟件有限公司，浙江 杭州 310007；3.寧波市鄞州區(qū)統(tǒng)計(jì)局，浙江 寧波 315199）

基于多智能體的可重構(gòu)智能管理信息系統(tǒng)平臺(tái)*

張榮生1，方建斌2，林祖?zhèn)?

（1.安徽國(guó)防科技職業(yè)學(xué)院 管理工程系，安徽 六安237011；2.杭州優(yōu)時(shí)軟件有限公司，浙江 杭州 310007；3.寧波市鄞州區(qū)統(tǒng)計(jì)局，浙江 寧波 315199）

提出了一種基于多智能體（MAS，Multi-agent system）管理信息系統(tǒng)層次的結(jié)構(gòu)，定義了面向智能管理系統(tǒng)的10類智能體（Agent），給出了各Agent間的協(xié)作關(guān)系與實(shí)現(xiàn)方式，構(gòu)建了一個(gè)可重構(gòu)的智能管理系統(tǒng)軟件平臺(tái)，最后結(jié)合實(shí)際工程項(xiàng)目給出了上述可重構(gòu)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)的一個(gè)應(yīng)用信息系統(tǒng)實(shí)例.

管理信息系統(tǒng)；層次結(jié)構(gòu)；智能體；可重構(gòu)平臺(tái)

傳統(tǒng)的企業(yè)管理信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，由于企業(yè)業(yè)務(wù)流程頻繁變動(dòng)，軟件開(kāi)發(fā)周期往往很長(zhǎng)，也給系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)和維護(hù)帶來(lái)了很大的困難.本文結(jié)合MAS思想和面向?qū)ο缶幊碳夹g(shù)構(gòu)建一種可重構(gòu)的智能管理系統(tǒng)平臺(tái)［1，2］，使管理信息系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)更加方便，并且提高了系統(tǒng)的可重構(gòu)性，在此平臺(tái)基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了分銷管理應(yīng)用系統(tǒng)，同時(shí)在某大型服飾企業(yè)進(jìn)行了實(shí)際的應(yīng)用.

1 基于MAS的管理信息系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)

基于MAS的服飾企業(yè)分銷管理系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模型層、定義執(zhí)行層和表現(xiàn)層［3，4］，如圖1所示.

1.1 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與模型層

在模型層中主要包括數(shù)據(jù)模型層和智能體模型層，其中數(shù)據(jù)模型層主要提供企業(yè)管理信息系統(tǒng)的各類數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)包括如下幾方面：

基本信息：企業(yè)管理和業(yè)務(wù)操作的基本信息.客戶數(shù)據(jù)：客戶的基本資料信息.

進(jìn)銷存信息：企業(yè)的采購(gòu)、庫(kù)存、銷售等信息.生產(chǎn)信息：生產(chǎn)過(guò)程管理信息.

互聯(lián)網(wǎng)上信息：提供競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的相關(guān)等信息.

數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)：以上面這些數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，建立管理信息數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)，它是建立企業(yè)管理信息系統(tǒng)的基礎(chǔ).

1.2 定義執(zhí)行層

定義執(zhí)行層主要由本文定義的10類Agent組成：?jiǎn)螕?jù)Agent、查詢Agent、統(tǒng)計(jì)Agent、功能Agent、打印Agent、菜單Agent、消息Agent、權(quán)限Agent、插件Agent以及工作流Agent.從這些Agent的命名可以看出，它們的分類和定義不是按照要完成的業(yè)務(wù)功能來(lái)定義的，而是按照各自完成的軟件任務(wù)來(lái)定義的，這樣通過(guò)綜合應(yīng)用Agent的自治性、交互性、適應(yīng)性、學(xué)習(xí)性、移動(dòng)性和協(xié)作性，就能夠構(gòu)建一個(gè)可重構(gòu)的軟件平臺(tái).

每一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)都是由許多業(yè)務(wù)流程組成的，只要將一個(gè)具體的業(yè)務(wù)流程分解成一系列子流程，子流程分解成一系列能夠用上述10類Agent定義和執(zhí)行的軟件功能，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)在可重構(gòu)軟件平臺(tái)上的應(yīng)用分系統(tǒng)實(shí)現(xiàn).一些不能直接定義和執(zhí)行的軟件任務(wù)，如高級(jí)算法、外部接口等，通過(guò)增加插件的方式由插件Agent完成.

1.3 表現(xiàn)層

表現(xiàn)層主要由在可重構(gòu)軟件平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)的應(yīng)用分系統(tǒng)組成，包括與財(cái)務(wù)、供應(yīng)鏈、CAD等各種專用軟件的集成接口.

2 Agent類別與功能

在建立基于MAS的管理信息系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，充分運(yùn)用多智能體系統(tǒng)的特性，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)一個(gè)可重構(gòu)的軟件平臺(tái)，然后在該軟件平臺(tái)上通過(guò)各類Agent的協(xié)作，實(shí)現(xiàn)面向各種不同應(yīng)用目標(biāo)的企業(yè)管理信息系統(tǒng).

本文設(shè)計(jì)了10類完成特定軟件功能的Agent，用于實(shí)現(xiàn)可重構(gòu)軟件平臺(tái)，這些軟件功能Agent的具體分類如下：

2.1 單據(jù)類Agent

單據(jù)類Agent（Bill Agent，BA）處理管理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)錄入業(yè)務(wù).主要屬性及功能如下：

處理數(shù)據(jù)：處理單據(jù)數(shù)據(jù)的增加、刪除、修改等操作.

處理界面：定義并解析單據(jù)的操作界面.

輔助錄入：定義并處理單據(jù)數(shù)據(jù)的各種輔助錄入.

數(shù)據(jù)校驗(yàn)：定義并處理單據(jù)在不同操作時(shí)點(diǎn)的數(shù)據(jù)校驗(yàn)與修正.

單據(jù)記帳：定義并處理單據(jù)在不同操作時(shí)點(diǎn)對(duì)其它單據(jù)的數(shù)據(jù)記帳.

對(duì)象關(guān)聯(lián)：定義并實(shí)現(xiàn)單據(jù)與其它對(duì)象之間的關(guān)聯(lián)操作，主要是界面的關(guān)聯(lián).

2.2 查詢類Agent

查詢類Agent（Inquire Agent，IQA）處理管理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)查詢業(yè)務(wù).主要屬性及功能如下：

查詢條件：定義并處理查詢的輸入條件.

查詢內(nèi)容：定義并處理查詢的數(shù)據(jù)來(lái)源及具體內(nèi)容.

查詢界面：定義并解析查詢的操作界面.

圖形顯示：定義并解析查詢對(duì)應(yīng)的圖形顯示界面.

對(duì)象關(guān)聯(lián)：定義并實(shí)現(xiàn)查詢與其它對(duì)象之間的關(guān)聯(lián)操作，內(nèi)容同單據(jù)關(guān)聯(lián).

2.3 統(tǒng)計(jì)類Agent

統(tǒng)計(jì)類Agent（Statistics Agent，STA）處理管理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)查詢、統(tǒng)計(jì)業(yè)務(wù).主要屬性及功能如下：

統(tǒng)計(jì)條件：定義并處理統(tǒng)計(jì)的輸入條件.

統(tǒng)計(jì)內(nèi)容：定義并處理統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)來(lái)源及具體內(nèi)容.

統(tǒng)計(jì)界面：定義并解析統(tǒng)計(jì)的操作界面.

圖形顯示：定義并解析統(tǒng)計(jì)對(duì)應(yīng)的圖形顯示界面.

對(duì)象關(guān)聯(lián)：定義并實(shí)現(xiàn)統(tǒng)計(jì)與其它對(duì)象之間的關(guān)聯(lián)操作，內(nèi)容同單據(jù)關(guān)聯(lián).

2.4 功能類Agent

功能類Agent（Function Agent，F(xiàn)A）處理管理信息系統(tǒng)的批量數(shù)據(jù)運(yùn)算業(yè)務(wù).主要屬性及功能如下：

啟動(dòng)條件：定義并處理功能的啟動(dòng)條件及相關(guān)參數(shù).

來(lái)源數(shù)據(jù)：定義并處理批量運(yùn)算的來(lái)源數(shù)據(jù)，通常是一個(gè)查詢.

目標(biāo)單據(jù)：定義并處理批量運(yùn)算的目標(biāo)，通常是一個(gè)單據(jù).

記帳動(dòng)作：定義并實(shí)現(xiàn)增加、刪除、修改的動(dòng)作以及具體的記帳內(nèi)容.

2.5 打印Agent

打印Agent（Print Agent，PA）處理管理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)打印業(yè)務(wù).主要屬性及功能如下：

數(shù)據(jù)來(lái)源：定義并得到打印的數(shù)據(jù)來(lái)源，有單據(jù)、查詢、統(tǒng)計(jì).

打印元素：定義并解析打印的具體元素，有表格、項(xiàng)目、標(biāo)簽、圖像、圖形、條碼等.

打印樣式：定義并解析每個(gè)打印元素的樣式，如位置、大小、顏色、字體等.

打印設(shè)備：定義并自適應(yīng)各種打印設(shè)備.

文件輸出：定義并實(shí)現(xiàn)打印內(nèi)容以各種文件方式輸出和保存.

2.6 菜單Agent

菜單Agent（Menu Agent，Men A）處理管理信息系統(tǒng)的主菜單業(yè)務(wù).主要屬性及功能有：

菜單樹(shù)：定義并生成主菜單樹(shù).

流程圖：定義并生成非葉子節(jié)點(diǎn)菜單對(duì)應(yīng)的流程圖.

執(zhí)行內(nèi)容：定義并執(zhí)行每個(gè)菜單對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)功能，如單據(jù)錄入、數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、報(bào)表打印、執(zhí)行功能、特殊函數(shù)、外部插件等.

2.7 消息類Agent

消息類Agent（Message Agent，MesA）處理管理信息系統(tǒng)的各種消息業(yè)務(wù).主要屬性及功能如下：

消息來(lái)源：定義并處理消息的多種來(lái)源，有獨(dú)立消息、單據(jù)消息、查詢消息、預(yù)警消息、工作流消息等.

消息形式：定義并處理多種形式的消息，有即時(shí)消息、電子郵件、手機(jī)短信.

用戶管理：定義并管理消息的用戶.

對(duì)象關(guān)聯(lián)：根據(jù)消息的來(lái)源直接關(guān)聯(lián)打開(kāi)來(lái)源對(duì)象.

2.8 權(quán)限Agent

權(quán)限Agent（Limits of Authority Agent，LAA）處理管理信息系統(tǒng)的權(quán)限業(yè)務(wù).主要屬性及功能如下：

角色及用戶管理：定義并處理系統(tǒng)的角色和用戶.

功能級(jí)權(quán)限：定義并解析功能級(jí)的權(quán)限分配，權(quán)限可分配到每個(gè)對(duì)象的每個(gè)方法.

行級(jí)權(quán)限：定義并解析數(shù)據(jù)行級(jí)權(quán)限.

2.9 插件類Agent

插件類Agent（Plug-In Agent，PIA）處理管理信息系統(tǒng)的外部插件業(yè)務(wù).主要屬性及功能如下：

接口管理：解析平臺(tái)插件的接口協(xié)議，并實(shí)現(xiàn)相互通信.

自動(dòng)搜索：自動(dòng)搜索符合接口協(xié)議的插件，并自動(dòng)裝載.

高級(jí)算法：優(yōu)化求解、計(jì)劃生成等.

插件方式：插件方式支持菜單插入、關(guān)聯(lián)插入、系統(tǒng)函數(shù)插入等多種方式.

2.10 工作流Agent

工作流Agent（Workflow Agent，WFA）處理管理信息系統(tǒng)的工作流業(yè)務(wù).主要屬性及功能如下：

啟動(dòng)條件：定義并實(shí)現(xiàn)工作流任務(wù)啟動(dòng)的時(shí)點(diǎn)和條件.

流程管理：定義并解析任務(wù)的工作流程，支持自動(dòng)、交互活動(dòng)類型，支持多種分支和匯聚流轉(zhuǎn).

任務(wù)指派：定義并解析流程中各個(gè)活動(dòng)的任務(wù)指派.支持角色和用戶指派，也支持臨時(shí)授權(quán)指派.

方法調(diào)用：定義并執(zhí)行活動(dòng)對(duì)應(yīng)的關(guān)聯(lián)對(duì)象的方法，實(shí)現(xiàn)工作流與其它Agent的協(xié)同.

3 Agent的實(shí)現(xiàn)方法

每個(gè)Agent都是一個(gè)獨(dú)立的程序包，以web services的方式被部署在web服務(wù)器上.客戶端與服務(wù)器端（Agent）之間通過(guò)http協(xié)議建立連接，數(shù)據(jù)以XML的形式轉(zhuǎn)遞.利用ADO.NET技術(shù)實(shí)現(xiàn)Agent的數(shù)據(jù)持久層與數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器的連接.Agent之間通過(guò)windows消息機(jī)制通信.首先在平臺(tái)定義層定義應(yīng)用時(shí)，平臺(tái)客戶端將定義信息打包成XML傳遞給相關(guān)Agent，相關(guān)Agent解析XML，并檢測(cè)定義信息的規(guī)范性.檢測(cè)通過(guò)的定義信息由持久層提交數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ).客戶應(yīng)用時(shí)，應(yīng)用系統(tǒng)客戶端發(fā)出應(yīng)用請(qǐng)求，相關(guān)Agent接收到請(qǐng)求，根據(jù)請(qǐng)求指令，從數(shù)據(jù)庫(kù)裝載相關(guān)定義信息，并創(chuàng)建數(shù)據(jù)、行為等對(duì)象實(shí)體，根據(jù)需要，執(zhí)行相關(guān)動(dòng)作或返回XML數(shù)據(jù).

對(duì)客戶端簡(jiǎn)單的請(qǐng)求，單個(gè)Agent即可完成任務(wù)，而一些復(fù)雜的請(qǐng)求，必須通過(guò)Agent之間的協(xié)同來(lái)實(shí)現(xiàn).客戶端一般只需向主Agent發(fā)出請(qǐng)求，主Agent根據(jù)需求，向協(xié)作Agent發(fā)出內(nèi)部協(xié)作請(qǐng)求指令.協(xié)作Agent隨即被啟動(dòng)，根據(jù)請(qǐng)求，裝載定義信息，執(zhí)行動(dòng)作或返回?cái)?shù)據(jù).與響應(yīng)客戶端請(qǐng)求所不同的是，Agent之間響應(yīng)請(qǐng)求后返回的內(nèi)部數(shù)據(jù)是以高效的二進(jìn)制格式而非XML格式傳輸，速度非常快.

4 可重構(gòu)管理信息系統(tǒng)軟件平臺(tái)的框架

基于上述10類軟件功能Agent設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的可重構(gòu)軟件平臺(tái)如圖2所示.

可重構(gòu)軟件平臺(tái)包括定義層和執(zhí)行層，由這10類軟件功能Agent組成的多智能體系統(tǒng)構(gòu)成，通過(guò)多智能體之間的協(xié)作和并行工作實(shí)現(xiàn)軟件平臺(tái)的各種任務(wù)，如圖3所示.

圖3中存儲(chǔ)層包括數(shù)據(jù)庫(kù)和數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)及其存取控制系統(tǒng).外掛插件是相對(duì)代理的軟件功能模塊，通過(guò)插件Agent在應(yīng)用分系統(tǒng)中完成特定的任務(wù)，如一些優(yōu)化算法、集成接口等.表現(xiàn)層則是具體的應(yīng)用系統(tǒng)，包括庫(kù)存管理、生產(chǎn)管理、客戶管理等功能模塊，如圖4所示.

5 系統(tǒng)平臺(tái)的應(yīng)用

基于上述可重構(gòu)軟件平臺(tái)，開(kāi)發(fā)了一個(gè)服飾產(chǎn)品分銷、物流配送與市場(chǎng)資源管理系統(tǒng)，如圖5所示，包括服飾產(chǎn)品分銷與物流配送管理系統(tǒng)、總經(jīng)銷（分公司、專賣店）管理系統(tǒng)、多級(jí)庫(kù)存管理系統(tǒng)、銷售信息采集與智能輔助決策系統(tǒng)、貴賓客戶管理系統(tǒng)五個(gè)應(yīng)用分系統(tǒng)［5］，構(gòu)建了一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)實(shí)例，包括市場(chǎng)資源管理、預(yù)測(cè)決策支持、計(jì)劃配送管理、定價(jià)政策管理、促銷方案管理、銷售訂單管理、庫(kù)存管理、零售管理、售后服務(wù)管理、銷售分析、銷售業(yè)績(jī)?cè)u(píng)價(jià)、采購(gòu)管理、應(yīng)收管理、應(yīng)付管理、客戶關(guān)系管理等功能模塊.該系統(tǒng)于2008年在浙江步森集團(tuán)及其下屬的15家分公司（專賣店）實(shí)際應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了服飾產(chǎn)品有效配送，客戶可以根據(jù)庫(kù)存實(shí)際情況進(jìn)行合理配貨，極大提高了庫(kù)存周轉(zhuǎn)率，集團(tuán)總部的庫(kù)存資金由原來(lái)的8000多萬(wàn)元減少到5000多萬(wàn)元，各分公司（專賣店）的庫(kù)存資金由原來(lái)的平均600多萬(wàn)元減少到300多萬(wàn)元，優(yōu)化了庫(kù)存結(jié)構(gòu).同時(shí)也使整個(gè)售后流程時(shí)間減短50%以上，使零售客戶投訴率降低90%以上，零售客戶不滿率降低80%左右.該系統(tǒng)的成功實(shí)施產(chǎn)生了極大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益.

6 結(jié)束語(yǔ)

多智能體系統(tǒng)是一種分布式人工智能系統(tǒng)，已經(jīng)成功應(yīng)用于企業(yè)管理信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn).本文從軟件功能實(shí)現(xiàn)和軟件結(jié)構(gòu)可重構(gòu)的角度，定義了10類新型的軟件功能Agent，闡述了各類Agent的屬性、功能、以及相互之間的協(xié)作關(guān)系，構(gòu)建了一種可重構(gòu)的智能管理信息系統(tǒng)軟件平臺(tái)，通過(guò)一個(gè)實(shí)際應(yīng)用案例表明了該軟件平臺(tái)具有應(yīng)用簡(jiǎn)單、重構(gòu)便捷和效果顯著的優(yōu)點(diǎn)，有良好的推廣應(yīng)用前景.

［1］PARK S，SUGUMARAN V.Designing multi-agent systems：a framework and application［J］.Expert Systems with Applications，2005，28（2）：259～271.

［2］龔勇，姚莉，張維明，等.一種基于多智能體的企業(yè)供應(yīng)鏈系統(tǒng)開(kāi)發(fā)平臺(tái)研究［J］.計(jì)算機(jī)應(yīng)用，2003，23（6）：20～22.

［3］龔報(bào)鈞，王樹(shù)青.基于Agent技術(shù)的企業(yè)資源計(jì)劃系統(tǒng)研究［J］.系統(tǒng)工程理論與實(shí)踐，2001，21（1）：1～7.

［4］龔報(bào)鈞，王樹(shù)青.支持動(dòng)態(tài)企業(yè)模型的 MAS模型及其獲取方法［J］.系統(tǒng)工程理論與實(shí)踐，2001，21（5）：44～49.

［5］林祖?zhèn)ィ浇ū?，宋?zhí)環(huán).基于 Multi-Agent的服飾企業(yè)分銷與物流配送管理系統(tǒng)［J］.紡織學(xué)報(bào)，2007，28（4）：121～124.

Restructurable Intelligent Management Information Systems Based on Multi-agent

ZHANG Rong-sheng1，F(xiàn)ANG Jian-bin2，LIN Zu-wei3
（1.Department of Management Engineering，Anhui Vocational College of Defense Technology，Liuan 237011，China；2.Hangzhou EOS Software Inc.，Hangzhou 310007，China；3.Yinzhou Bureau of Statistics，Ningbo 315199，China）

The paper proposes a new hierarchical structure of management information systems（MIS）based on multi-agent，defines the function and property of intelligent MIS-oriented agents，describes the cooperative relationship and implementation of these agents and develops the restructurable software platform of intelligent MIS.Finally，the paper presents a real application of the restructurable software platform for distributed sales of the large scale wear manufacture enterprise.

management information systems；hierarchical structure；agent；restructurable software platform

C931.6

A

1009-1734（2012）01-0057-06

2012-01-20

張榮生，講師，從事區(qū)域經(jīng)濟(jì)學(xué)、企業(yè)管理信息系統(tǒng)研究.