基于Agent的智能采购系统的建模研究

基于A g e n t 的智能采购系统的建模研究 李超张静刘鲁 ( 北京航空航爰大学经济管理学院，北京1 0 0 0 8 3 ) E m a i l ：s i m a n 7 8 s i n a e o m 摘要以某制造企业信息管理系统的采购系统为例，使用面向A g e n t 的软件工程方法G a i a 方涪详细分析了其智 能采购系统建立了智能采购系统的分析模型和设计模型，井使甩A g e n t 开发工具O p e n c y b e l e 进行了系统实现的尝试。 关建词 A g e n t 面向A g e n t 的软件工程G a i a 方法 文章编号1 0 0 2 8 3 3 1 一( 2 0 0 3 ) 2 8 - 0 2 2 1 0 3文献标识码A中国分类号q l r 3 1 1 R e s e a r c ho nM o d e l i n go fA g e n t - O r i e n t e dI n t e l l i g e n t P r o c u r e m e n tS y s t e m L iC h a o Z h a n gJ i n g L i uL u ( E c o n o m i c sa n dM a n a g e m e n tS c h o o l ，B e i j i n gU n i v e r s i t yo fA e r o n a u t i c s a n dA s l r o n a u t i c s ，B e i j i n g1 0 0 0 8 3 ) A b s t r a c t ：U a d e rt h eg u i d a n c eo fa na g e n t o r i e m e ds o f t w a r ee n g i n e e r i n gm e t h o d o l o g y ，t h eG a l am e t h o d o l o g y ，a nI n t e l l i g e n tP r o c u r e m e n tS y s t e m ，w h i c h i sas u b s y s t e mo fam a n u f a c t u r i n ge n t e r p r i s e sM I S ，i sa n a l y z e d A n a t y s i sm o d e l sa n dd e s i g nm o d e l so ft h a ts y s t e ma r es e t u p I m p l e m e n t a t i o nb a s e do nO p e n C y b e l ei s a l s od i s c u s s e d K e y w o r d s ：A g e n t ，A g e n t o r i e n t e dS o f t w a r eE n g i n e e r i n g ，G a l am e t h o d o l o g y 1 引言 随着激烈的市场竞争，以牛产灵活性和快速响应顺客需求 为主要特征的生产模式，大规模定制逐渐成为企业广泛应用 的重要竞争手段之一。该模式依赖于现代信息技术和先进制造 系统，以整台的供应链管理为主要实现手段。采购系统作为实 现该模式下的软件系统的组成部分，有着非常美键的作用。 面向A g e n t 方法与面向对象方法相比较而言，A g e n t 封装 了内部的规则和目标。更适合用于实现环境和结构需求频繁变 化、具有多态性和统一接口的系统，非常适用于智能采购系统 的分析与开发。尽管理论方面的研究较多，但实际上面向A g e n t 的软件工程至今还没有统一的方法。文窜应用面向A g e n t 的软 件T 程技术对I n t e m e t 环境F 适于大规模定制模式的智能采 购系统进行r 深入的研究。 2 A O ( A g e n t O r i e n t e d ) 的系统分析方法 目前在计算机领域常用的A n 研究、分析方法主要有：由 W o o d 和D d o a c h 提出的多A g e n t 系统工程方法论M u h lA g e n t S y s t e m sE n g i n e e r i n gM e t h o d o l o g y ，M a S E ) 1 2 ；W a g n e r 提出A g e n t 对象关系建模的方法( A g e n t O b j e c tR e l a t i o n s h i pm o d e l i n ga p p r o a c h ，A O R ) ”以及W o o d f i d g e ，J e n n i n g s 和K i n n y 提出G a l a 方 法。虽然这_ 种主流方法在其使用条件和范围上都存在一定 的限制，但是山于Z a m b n n e l l i 和J o n n i n g s 对G a i a 方法进行了 定的扩展和改进，使其适应于I n t e r n e | 环境下的A O 系统的 分析和丌发H ，因此采用较为完善和成熟的G a l a 方法进行系统 分析。 改进后的G a i a 方法相对前面两种方法而言较为完善和成 熟，支持A g e n t 开发的微观( A g e n t 结构) 和宏观( A g e n t 社会和 组织结构) 的层面，支持分析员从需求描述到可以直接实现的 详细设计的全过程。G a l a 中使用的模型包括分析模型和设计 模型，分析模型包括角色模型和交互模型；设计模型包括A g e n t 模型、服务模型和相识模型。模型之间的关系参考图1 。 囤1G a l a 方法中使用的模型殛相互关系 3 智能采购系统分析 3 1 系统需求 通常将软件的需求分为两类束描述：一类是系统与外界的 接日部分，定义了系统与外界环境的关系呲及系统间的变瓦问 题。另一类是系统内部功能和操作，确定了系统应该完成的基 本功能。 31 】与外部环境的接口需求 智能采购系统应该支持与四种外部对象之间的交互：内部 生产系统；采购方；零部件供麻方；系统的设计和维护人员。主 要应该完成如下功能：支持与内部生产系统的交互；支持采购 方供应由的交互；支持采购模型的设计人员修改模型。 基金项目：教育部博士点基金资助( 编号：2 0 0 0 0 0 0 6 0 1 ) ；N S F C & R G C 的资助( 编号：7 9 9 1 0 6 1 9 8 7 ) 作者简介：李超( 1 钾B 一) ，男。江西省景德镇市人，北京航空航天大学经济管理学院硕士研究生，主要从事企业E R P 、B P R 、电了商务等方面的研究。 计算机工程与应用2 0 0 3 2 82 2 1 万方数据 3 1 2 内部功能与操作 在基于A g e n t 系统中通常使用角色来讨论系统的结构和 划分，在智能采购系统中主要存在两大类角色：采购方和供应 方。其功能如下： 采购方： ( I ) 自动采购。根据内部生产系统的需求，自动创建招标文 件，邀请供应商应标。 ( 2 ) 选择合适的供应商确定采购方案。 ( 3 ) 退货处理。当内部生产系统产生退货需求时，自动向相 应的供应商发出退货请求。 ( 4 ) 实时监控供应商供货状况。 供应方： ( 1 ) 自动应标同复。在获得采购请求后根据内部生产成本 状况和产品定价模型，确定应标的价格。 ( 2 ) 退货响应。接收刊采购方退货请求时，进行验证，反馈 退货确认信息。 ( 3 ) 对于生产状况进行监控。获得内部生产状况，将信息传 递给采购方。 3 2 分析模型 在G a i a 中通过角色横型分析和描述系统中存在的角色和 角色所具有的属性，通常在角色模型中使用摸板米描述这些对 象。定义角色模型通常有三个步骤：定义系统角色分析关系模 型，定义角色模理。 通过分析，将智能采购系统中的角色定义为采购方和供应 方的共四个角色：P r o c u r e l O 负责采购方与内部生产系统的交 互；S u p p l i e r H a n d l e r 负责采购方与外部供应方联系；S u p p l y I O 负责供应方与内部生产系统的交互；P m c u r e r H a n d l e r 负责供应 方与外部采购方联系。以角色P r o c u r e r H a n d l e r 为例对其进行分 析，可以将其许可和活动定义如下： P r o c u r e r H a n d l e r 供应方与外部供应方联系 许可：r e M sp r o d u c t c o s t ，读取生产成本 r e a d sB i dp a r t b i d 读取招标文件 g e n e r a t e sQ u o t ep a r t q u o t e 生成报价 r e a d sL i s tr e t u r n l i s t 读取退货清单 g e n e r a t e sL i s tc o n f m n r e t u m l i s t 生成退货确认列表 活动：D e c i d e Q u o t e 决定晟后应标文件 在确定系统中的角色后，同时考察各个角色与其他角色之 问的交互关系，建立交互模型。 3 2 1 交互模型 交互模型描述了角色之间的关系，它包括一组规约定义。 一个规约定义通常会在运行时产生很多信息的交互，但是这 些信息的细节并不在分析阶段考虑。规约定义的图形描述见 图2 。 圈2 趣约定义的固形描琏 系统中的四个角色之间的关系如图3 。 3 2 2 角色模型 在确定角色之问的关系后，就可以定义完整的角色模型。 角色模型一般使用一定的模板来定义，仍以角色S u p p l i e r H a n d l e r 为倒，根据角色定义模板定义其角色模型如图4 。 对于模板中的话动表达式的原子组件是规约或者活动。活 动( A c t i v i t y ) 下面加下划线来和规约( p r o t o c 0 1 ) 相区别，如图4 中的活动：D e e i d e Q u o t e 。活动表达式中使用如表1 H 的操作符来 表示活动间的关系。 裹I 角色模型关系式说明 通过建立角色模型和关系模型，所组成的分析模型即表示 完成了G a l a 方法的分析阶段的工作，为设计智能采购系统结 构打下丁基础。 4 智能采购系统模型与结构 经典的设计过程是将分析阶段获得的抽象模型转化为抽 象程度较低的，易于实现的模型。而面向A g e n t 的设计关注的 是A g e n t 社会是如何台作以及需要每一个A g e n t 如何做才能 实现系统目标。G a i a 中面向A g e n t 的系统结构由三种模型从不 同角度来描述即A g e n t 模型、服务模型和相识模型。 ”、忑妾舞面P m h a e 邮e d ：慧赢筹篇而r 。一 孺瓣瓢擎蓄器百二窘蕊! 磊丽赢萝二m 一 N 。盅qi 。盖。 画型五匠压五叵二鬻：奢盏严j 画亟口互蕃五叵”“m 。一 将供P 竹和r o c u 。退I 拥O 认信息骨一：芸勰。! 嚣麓悬培 一”。m ( b ) B i d R c q u e g( 毋 R 盹埘虹e q u 哪 呻p h 甜a n O l c rP f o c I t 雠 锄m 呻硎 S u p p l i d - H a n d l e rm a 耐 m 口“ n 皿p 毗 邈慵供应i 卣应标M dl 询问退贷信怎r B l n l l 4 B i m e s p zR “矗 P r o c w 曲锄m 日l 跚P n 删a I l m e fQ u o t eI ! 竺竺E H a D m 。l8 坤! ! 兰些n m c r 曲n I i m 嗽班 接收供应商艘标佰息 一蛳一删! 按收供应商退货醣认信息 R 曲州n m 田3 交互模型 2 2 22 3 2 8 计算机工程与应用 万方数据 角色横板 描述与外部采购方睚幕 规妁和活动D e a d , Q u o t e , C o m “ g i V e , p o n c e ，R m $ e 许可抛a 血耳。血d c o g t 抛a 出B i dp o f l b i dr e 咄“8 tr 嘶叫n 掣一a 懈Q u i tp 叭q 。m e 拳蚺，椭u nc 蚰r 牡d 时d 城 哥任 9 甲“4 “嚣蒜釜P 幽触 活动 安全T r m 图4P r e c 们e r H a n d l e r 角色模型 4 1 A g e n t 模型( A g e n tm o d e l ) G a l a 的A g e n t 模型描述了系统中的基本船e n t 类型。A g e n t 可以对应分析过程中的一个或者多个角色，一个角色也可以由 多个A g e n t 来定义。而这些A g e n t 的聚集或者分散需要考虑 A g e n t 的运行速度，耗用资源等情况，因此在设计A g e n t 时，笔 者采用的是先设计基本的A g e n t 类型，然后再逐步细化和优化 系统结构的方法。H V DP a r u n a k 的研究表明围绕宴体构造的 A g e n t 和围绕功能构造的A g e n t 相比，具有更高的鲁棒性和重 用性1 6 1 ，因此根据角色与实体的映射关系将系统中的A g e n t 分 为以下三种： ( 1 ) 内部接口A g e n t ( I n t e r f a e e A g e n t ) ：管理智能采购系统与 内部生产系统的交互。 ( 2 ) 部件A g e n t ( P a r t A g e n t ) ：管理零部件采购，监控采购和 退货的过程。 ( 3 ) 产品A g e n t ( P r o d u c t A g e n t ) ：管理企业产品的销售过程。 负责组织应标提出台理的报价以及合同的敲定。 三类A g e n t 之间的关系如图5 。 围5A g e n t 模型结构 对于每类A g e n t 再根据其具体需要实现的功能和负荷进 行拆分，形成其他负责各项功能处理的A g e n t ，如将部件A g e n t 类再细分为退货A g e n t 、采购A g e n t 和供应监控A g e n t ；产品A - g e n t 类分为应标A g e n t 、生产监控A g e n t 和退货响应A g e n t 。 4 2 服务模型( S o i c en l o d e l ) G a i a 服务模型确定r 每一个A g e n t 能够提供的服务，即能 够提供的功能，特别地，分析阶段的每一个活动都对应着一项 服务，而一项服务却不定对应一个括动。 A g e n t 的每一项服务由四个属性柬描述：输入、输出、先决 条件和后续条件。输入和输出很容易从协议模型4 ，获得。先决 条件和后续条件表示对于每项服务的约束它们可以从角色安 全属性中获得。 以系统中内部接口A g e n t 的C a e u l a t e P a r t 服务为例，其服 务模型如表2 。 4 3 相识模型( A c q u a i n t a n c em o d e l l 相识模型是G a i n 设计模型中最为简单的模型它定义了 A g e n t 类型之问的通讯联系，而没有具体定义交互信息的内容 和形式，也投有定义何时发送或者接收消息。创建相识模型的 主要目的是为r 找出系统在运行时潜在的通汛瓶颈保证系统 是松散耦台的。 智能采购系统的相识模型如图6 。 裹2 内部接1 3A g e n t 的C a c u l a l e P a r t 服务描述 争7 j 蠕o F 盂、 照； 鼹参l ( 雯移l 弋盏鲻 图6 智能采购蔡统的相识模型 图形中的双向箭头表示A g e n t 之间存在交互。其中同一个 力框中的A g e n t 属于同一个A g e n t 社会，它们之间除了消息的 传递以外，还有其它的共享数据库或者知识库的共享方式。常 用的通讯方式有广播通讯、层次通讯和点到点通讯。 5 应用研究 通过建立分析模型和设计模型，笔者使用G a i a 方法建立 了完整的基于A g e n t 的智能采购系统模型，完成了分析和建模 阶段。1 A I 公司的O p e n C y b d e 是源码完全开放的开发工具，使 用J a v a 作为开发语言支持C O R B A 和R M l ，便于与异构系统 集成。O p e n C y b e l e 不仅可以免费使用也可以根据自己的需求 定制开发，它已经成功的运用于美国军方的A A R I A 项日。 与一般O O 以对象为核心的编程工具不同O p e n C y b e l e 作 为A g e n t 系统的开发工具是以活动( A c t i v i t y ) 为核心的编程。所 谓活动尾操作内部数据的活性对象，插性对象的内部数据和方 法都被封装起来，电就是说它们都不可以被外部对象访问。 O p e n C y b e l e 的核心对象是e y b e l e k e r n e l A g e n t 和c y b e l ek e r n e l A c t i v l t i t y ，它们分别表示A g e n t 和A g e m 的活动。 在实现过程中通过将设计模型中的A g e n t 和A g e n t 的功 能分别与c y b e l e k e r n e l A g e n t 和c y b e l e k e r n e l A e t i v i t i t y 对应起 来，就很方便在O p e n C y b e l e 平台上构造A g e n t 。 6 结束语 目前，A g e n t 系统的理论和实际应用越来越受到人们的重 视，如何将面向A g e n t 的分析、设计和开发的流程整合起来，并 提出一套简单易用的方法就成为非常霞要的问题。文章通过使 用改进的G a i a 方法对I n t e r n e t 环境下面向A g e n t 的智能采购 系统进行分析和建模，并使用O p e n C y b e l e 作为实现工具进行 了实现，对于I n t e r a c t 环境下的面向A g e m 的开发方法论的研 究有重要的参考意义。( 收稿日期：2 0 0 2 年1 0 月) ( 下转2 2 9 页) 计算机工程与应用2 0 0 32 82 2 3 万方数据 网络的训练样本集，用其余的三组数据组成测试样本集。对于 第i 组数据，选取奇数编呼的项作为网络的输入矢量五= 似。 d d ，幽矗，偶数编号的项作为输出矢量T l 如d，d ，曲；这 样，B P 网络的输入层和输出层节点数目恰好相等，并且皆为5 2 。 B P 网络的测试结果见图3 ，图4 和圉5 。 O10) 03040Sn C A B L EN U M B E RS a mp l e l - 5 2i n5 u m ) 围3 测试样本1 的B P 网络映射和实翻结果对比 0102030 050 C A B L EN U M B E R ( S 8 m p i e 2 5 2i ns u m ) 圈4 测试样本2 的B P 网络映射私实测结幂对比 杠图3 ，图4 和罔5 中，横轴标注与B P 网络的输出层各节 点相对应；纵轴表示输出层各节点对应的索力值( 对两条曲线 归一化后，纵轴在【O ，1 之间) 。对于同一组测试样本数据，节点 用小正方形代表的曲线是用B P 网络映射得到的结果，节点用 圆形代表的曲线表示对应桥索经实测得到的受力值。两条曲线 的一致程度，反映了所构造B P 模型的有效性。两条曲线越一 致，就表明B P 模型对真实情况的模拟更加准确。 从测试结果来看，构造的B P 网络的确可以对斜拉桥的桥 索受力之间的关系肖大致正确的反映。当然，也可以看到结果 并不是“完全吻合”，这主要是因为B P 网络的圳练样本的数量 有限，网络训练不够充分；另外，在网络结构参数的选取上， 还有需要进一步改进的地方。这些将是笔者未来研究工作的 重点。 o1o203 口405 0 C A B L EN U M B E R ( S a m p i e 35 2i ns u m ) 图5 测试样本3 的B P 网络映射和实测结果对比 4 结论 在斜拉桥的检测过程中，对斜拉索受力情况的r 解是重点 之一。采用传统实测的方法，不仅要耗费巨大的人力、物力而 且可能会将人为误差引入测量数据中。为此该文在已有桥梁检 测的历史数据的基础上，使用人工神经网络方法构造B P 模 型在斜拉索受力之间建立映射关系；在实际的桥梁检测过程 中，只需要对部分桥索受力情况进行实地检测，通过B P 模型 的映射，就可以得到其余桥索受力值。通过实验，笔者认为人工 神经网络方法在解决斜拉桥桥索受力检测问题卜是相当有效 的。【收稿口期：2 0 0 2 年1 2 月) 参考文献 1 臁国照，壬煦法庄镇泉等遗传算法及其应用 M 1 北京：人民邮电出 版社1 9 9 6 ；2 4 1 2 S i m o nH g y k i n N e u r a lN e t w o r k s AC o m p r e h e n s i v eF o u n d a t i o n M S e c o n dE d i t i o n ，北京：清华大学出版社，2 0 0 I ：2 5 3 阎平凡，张长水编著人工神经网络与模拟进化计算【M 】北京：清华大 学出版社2 0 0 ：1 7 2 1 ( 上接2 2 3 页) 参考文献 i BJ o s e p hP i n e l l 大规模定制一证业竞争的新前沿 M 1 北京：中国人民 大学出版社，2 0 0 0 2 D d o a e hS AM u l t i a g e n tS y s t e m s E n g i n e e r i n gAM e t h o d o l 0 9 3 a n d L a