（电工理论与新技术专业论文）基于多代理的企业动态联盟信息系统研究.pdf

东南大学硕士学位论文 a b s t r a c t i nr e c e n ty e a r s t h et h e o r yo fc i m ( c o m p u t e r i n t e g r a t e dm a n u f a c t u r i n g ) w a se n r i c h e db yt h e d e v e l o p m e n to fc o n c u r r e n te n g j n e e d n g a g i l em a n u f a c t u r i n g v i r t u a lm a n u f a c t u d n ga n db p r ( b u s i n e s sp r o c e s sr e e n g i n e e d n g ) w h i c hm a k e sg r e a ta c h j e v e m e n t si nt h ef i e l do fm a n u f a c t u r i n g a u t o m a 颤o n t h i st h e s i sd e s c r i b e sab a s i cf r a m e w o r ko fv i r t u a lm a n u f a c t u r i n gm a n a g e m e n tl n f o r m a u o n s y s t e mf a c i n gm a n u f a c t u r i n g f i e l db a s e do nm u l t i a g e n ts y s t e m s ( m a s ) ，j 2 e ec o m p o n e n t d e v e l o p i n gt e c h n o l o g ya n dw e bt e c h n o l o g y b e c a u s eo ft h ed y n a m i ca n dv o l a t i l en a t u r eo ft h e v i r t u a le n t e r p r i s e s ，t h em a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e mo fi tm u s tb eq u i c kt ob er e - c o n s t r u c t e d a n dw i t hg o o da d a p t a b i l i t y t oa c h i e v et h i sg o a l ，t h i st h e s i sp r e s e n t sam e t h o do fd e v e l o p i n ga n d i n t e g r a t i n gv i r t u a le n t e r p d s ea p p l i c a t i o nb a s e do nm a s a n dj 2 e e c o m p o n e n tt e c h n o l o g y a l s o ，b y c o m b i n i n g m a st e c h n o l o g ya n dw e bt e c h n o l o g yt h ef r a m e w o r k i m p l e m e n t si n t e g r a t i o n o f a p p l i c a t i o n si nh e t e r o g e n e o u s a n dd i s 岍b u t e de n v i r o n m e n t s t h i st h e s i sa l s om a k e su s eo fj a v a l a n g u a g e t od e v e l o pt h ew h o l e s y s t e m j a v am o b i l ec o d e h a sa ni m p o r t a n tp r o p e r t yc a l l e d “c o m p i l eo n c e r u ne v e r y w h e r e 。w h i c hm a k e sm a sa n dj 2 e e a p p l i c a t i o n si n d e p e n d e n t 0 np l a t f o r m t h et h e s i sb a s i c a l l yd i s c u s s e st h es u p e r i o r i t yo fm a st e c h n o l o g yi nd e v e l o p i n gt h ev i r t u a l e n t e r p d s em a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e m s a l s o ，i td e s c n b e st h ef r a m ew o r ko ft h es y s t e m i n t e g r a t i o na c c o m p a n y w i t ht h ea p p r o a c ho fr e a l i z a t i o na n d w a y sa n dm e a n s o fd e v e l o p m e n t k e y w o r d s v i d u a le n t e r p r i s em u l t i - a g e n ts y s t e m c o m p o n e n tt e c h n o l o g y j 2 e e h e t e r o g e n e o u s a n dd i s t r i b u t e ds y s t e m i n t e g r a t i o n 2 东南大学硕士学泣论文 y 。s 6 1 1 9 8 学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成 果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表 或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过 的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并 表示了谢意。 签名：型塾! 塑日期：型托7 关于学位论文使用授权的说明 东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的 复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内 容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可 以公布( 包括干0 登) 论文的全部或部分内容。论文的公布( 包括刊登) 授权东南大学研 究生院办理。 签名：型塑坠导师签名；日期：! ! ! ! 专 孤 东南大学硕士学位论文 第一章课题背景 1 1 市场竞争与企业运营模式的发展 从2 0 世纪下半叶到现在，随着商务全球化步伐的日益加快，企业已经置身于一个客户需求迅速 变化，同行业竞争异常激烈的市场环境当中。怎样对多变的产品需求做出快速响应，调节企业内部 机制，发挥企业专长，不断创新以提升竞争能力，最终抢占市场已经成了每个企业的共同目标。随 着竞争的加剧，制造业也将从以单一工厂或设备为主的竞争发展成完全协调、多企业合作的全球化 体系问的竞争 1 。1 9 9 1 年美国政府提出“2 1 世纪制造企业发展报告”【l 】和敏捷制造( a g i l e m a n u f a c t u r i n g ) ，接着又提出了“敏捷制造使能技术( t e a m ) 研究战略计划”、“敏捷制造与制造技术计 划”和“国家工业信息基础设施协议n i i i p ”等计划【2 】，其终极目标都是赢得市场竞争。而赢得市场 竞争，必须把经验、技术和人三个系统集成起来。1 9 9 4 年国际杂志制造业中人的因素明确提出， 组织、策略问题已经成为判别先进制造技术实施是否有效益的前提：要想成功实施先进制造技术 必须通过管理把技术、组织( 包括人) 和经营( 包括策略) 集成在一起。 2 0 世纪末提出制造系统一系列新概念( 3 1 ： ( 1 ) l e a np m d u c f i o n 二战以后的日本丰田汽车公司为了求得汽车行业竞争的胜利，开创了独 特的丰田生产体制，后来被命名为“精良生产”( l e a n p r o d u c t i o n ) 。所谓精良生产就是在各个环节上 剔除一切无用的多余的东西。其实施结果与大量生产方式相比各种投入都大大减少，而产品则品 种更多，质量更好。最突出的差别在于最终目的的不同：大量生产厂家建立了一个有限目标：足够 好，容许一定程度的缺陷；而精良生产厂家则把目标定在“尽善尽美”上。为了达到这样的目标， 精良生产在整个生产经营的各个阶段都采取了和大量生产方式很不同的管理方式。组织管理上，权 力下放，以“小组工作( m a m w o r k ) ”的形式对各自区段的生产负责，把最大量的工作任务和责任转 移到生产线上真正为汽车增值的那些工人身上。在与协作厂的关系上，精良生产采用明确的利益共 享和长期的固定协作关系。把协作厂和总装厂连在一起，减少了与协作厂的利益冲突和矛盾。在产 品设计方面，精良生产强调设计负责人的权力与责任，腔调一开始的总体规划和多专业大兵团作战， 有设计负责人组织多个工作小组并行工作。在市场与用户方面，精良方式强调“主动销售”和“顾 客需求驱动”，比大量生产方式的“市场驱动”前进了一步。不难看出，精良生产不仅仅是技术集成， 而且是注重整个企业生产管理全方位的集成。 ( 2 ) a g i l em a n u f a c t u r i n g ( 敏捷制造) 敏捷制造的概念是在美国田防部的一批专家所编写的 “2 1 世纪制造业企业战略”一文中提出，文章总结了“敏捷制造”的思想和实施方法，他们把这份 报告的形成作为走向“敏捷制造”振兴美国工业的第一步。“敏捷制造”试图采用大范围的企业“集 成”或“合作”来达到极高的企业效益，以适应未来世界市场的激烈竞争。与传统的大量生产方法 相比，主要有以下特征： a 全新的企业合作关系一“虚拟企业( v i r t u a le n t e r p r i s e ) ”或者“动态联盟”。 b 大范围的通信基础结构( i n f r a s t r u c t u r e ) 。在信息交换和通信联系方面，必须有一个能将正确 的信息、在正确的时间、给正确的人的“准时信息系统( j u s t i n n m e i n f o r r n a t i o n ，j i t i s y s t e m ) ”，作为灵活的管理系统的基础，在美国称之为“全美工厂网”( f a c t o r ya m e r i c a n e t w o r k ，f a n ) ，将来还要扩展到全球范围。 c 为订单而设计( e n g i n e e r t oo r d e r ) ，为订单而制造( m a k et oo r d e r ) 的生产方式。 东南大学硕士学位论文 d 高度柔性的、模块化的、可伸缩的生产制造系统。这种柔性生产系统往往规模有限，但成 本与批量无关，在同一系统内可生产出的产品品种是无限的。 e 柔性的、模块化的产品设计方法。 f “高质量”的产品。敏捷制造的质量观念是整个产品生命周期内的“用户满意”( c u s t o m e r g r a t i f l c a t i o n ) 企业的质量跟踪将持续到产品报废为止。 g 有知识有技术的人是企业成功的关键因素。在敏捷企业中，认为解决问题靠的是人，不 是单纯的技术，敏捷制造系统的能力将不是受限制于设备，而只受限制于劳动力的想象力、 创造性和技能。 h 基于信任的雇佣关系。雇员和雇主之间将建立一种新型的社会合同的关系，大家能意识到 为了长远利益而和睦相处。 i 基于任务的组织和管理。敏捷制造企业的基层单位是“多学科群体”的项目组，是任务为 中兴的一种动态组合，敏捷企业强调权力分散，把职权下放到项目组，提倡基于统观全局 的远景，胸怀企业全局，明确工作的目标和任务的时间要求。而完成任务的中间过程可以 自主。 i 对社会的正效应。大量生产方式通常只关系企业本身效益，不关心对社会的影响所以通 常会带来不通程度的环境污染、能源浪费、及失业等社会闯题。敏捷制造则要全面消除企 业生产给社会造成的不利影响，企业必须完全服务于社会。 ( 3 ) c o n c u r r e n te n g i n e e r i n g ( 并行工程) 。 并行工程是集成地、并行地设计产品及其相关地 各种过程( 包括制造过程和支持过程) 的系统方法。这种方法要求产品开发人员在设计一开始就考 虑产品整个生命周期中从概念形成到产品报废处理的所有因素，包括质量、成本、计划进展和用户 要求。并行工程的特点是充分重视及优先考虑用户的需求。任务质量的提高是过程改进的结果，改 进过程、生产和支持过程是整个企业永无止境的任务，采用并行工程将使整个企业发生根本的、剧 烈的、影响深远的变革。并行工程的关键是对陈皮机器相关过程实行集成的并行设计但不是指同 事地或交错地完成设计和生产任务并行工程是指对产品及其下游过程进行并行设计。成功地实施 了并行工程地公司尽管在推广、引进方式和变革程度上有一定差异，但都具有以下共同特点： 上层管理部门支持最初阶段的变革并继续支持其实施： 不断深化改革使之日趋完善； 出于占领市场的欲望，各机构的成员理解变革的需要，能克服困难，共闯难关； 组建产品开发工作组，开发组由各方面专家组成，如设计、质量保证，制造、采购、销售、 售后服务以及计算机辅助设计支持等方面的专家： 在产品的设计、制造和支持方面有更大的灵活性，赋予设计小组较大的权力和责任； 对雇员实行全员在职培训： 要求每个雇员发挥主人翁精神： 不断进取，不断改进。 ( 4 ) i n t e l l i g e n tm a n u f a c t u r i n gs y s t e m ( i m s ) “智能制造系统”是9 0 年代出现的制造系统新 概念。它试图突破8 0 年代流行的f a ，c i m 等概念的局限性，强调要应用“智能机器”和“自治控 制”。从而构造出2 1 世纪新一代的制造系统模式。 ( 5 ) a n t h r o p o c e n t r i cp r o d u c t i o ns y s t e m ( a p s ) “以人为中心的生产系统”是欧洲共同体研究 项目f a s t ( f o r e c a s t i n g a n da s s e s s m e n ti ns c i e n c ea n dt e c h n o l o g y ) 提出的一种先进的制造思想。主 要观点是要对人员技能、组织协作和相应的高技术进行优化使用，被认为是有效的、富于竞争力的 工业现代化工具。它指出了纯技术制造策略的不足，如c i m 策略往往误导投资，造成巨大的浪费， 都是由于只考虑技术因素而忽略人的冈素所致。a p s 真正在技术、组织和人的因素之间加以平衡， 是内涵丰富的多维概念。欧洲已有越来越多的国家、地区和不同类型的企业在不同的层次上开始实 东南大学顾士学位论文 施a p s ，这些层次包括：工作台、工作组、工厂组织、技术工具、组织与管理、教育培训等。 ( 6 ) c o m p u t e ri n t e g r a t e dm a n m a c h i n em a n u f a c t u r i n g - - c i m 3 。c i m 3 是p - p y i m 于1 9 9 0 年提出 的一种c i m 方法，其核心思想是：计算机系统不足以处理真实世界的种种不规则性：一个组织需要 人们的共同协作才能发挥作用。这种方法将“工作流程( w o r k f l o w ) ”作为人和已有的c i m 自动化 平台之间的集成器，将管理制造中的人的活动与自动化设备、通信设备咀及信息系统连接在一起 所谓“流程工程”，即人们在日常生活中开展的各种活动以及进行相互联系的模式。 1 2 本课题的目标和意义 本课题将立足于讨论敏捷制造中出现的新的企业合作关系一动态联盟，即虚拟企业或称之为 敏捷虚拟企业。 在过去的1 0 年中，通过8 6 3 计划的推广和广大企业，工程技术人员的共同努力，我国的c i m s 事业有了很大的发展。1 0 年前，大多数中国企业尚不知c i m s 为何物，今天c i m s 的概念已经为广 大企业所接受并产生了重大的影响，对企业的技术改造何技术进步起到了很好的示范，推动作用。 但是，c i m s 的工作重心是企业内部的信息集成。是在企业内部的各个部门间实现信息的无缝 传递。在2 1 世纪的今天，越来越多的企业和投资者意识到未来的竞争不仅是技术和资本的竞争，同 时也是企业组织模式、员工素质和企业的对外开发和合作能力的竞争。今天的企业所处的环境是一 个持续多变的环境，由于新技术的出现和更迭速度越来越快，没有哪一个企业能够像过去一样长期 独占某个市场( 产品或地区) 。新产品的交替速度如此之快以致于没有一个企业可能庞大到独自拥有 所有的新技术，独立开发，生产这些新产品的人才、资本和技术。即使有这样的恐龙公司，也会不 可避免地由于机构过于庞大而丧失必要地敏捷性而失去原有的市场份额。新的竞争欢迎要求企业有 很强的自适应能力，可以根据市场的变化迅速完成必须的自我调整。可以迅速和合作者结成新的合 作关系，迅速把新技术转化为市场需要的新产品。同时他还应有较强的新技术开发能力，不仅能被 动地适应市场地变化，而且能不断提高新技术和新产品曲开拓新地市场和机遇。 本文将着重讨论动态联盟这种企业组织形式和用多代理技术来实现动态联盟基础框架。主要讨 论内容有： 第一章是课题背景。讨论市场竞争和企业运营模式的发展，以及本课题的目标和意义 第二章讲述动态联盟的基本概念和思想。主要讲述动态联盟的概念，动态联盟企业的组织形式 和动态联盟企业信息系统。 第三章介绍多代理( m a s ) 技术。主要介绍了多代理技术的基本概念和内涵多代理系统和动 态联盟组织结构之间的关系，以及多代理系统的开发工具。 第四章讲述动态联盟中的组件技术。主要内容有组件化的企业信息系统结构，和j 2 e e 体系结构。 第五章是提出基于多代理技术的动态联盟信息系统实现思路。分两部分描述。第一部分动态联 盟系统的集成框架，第二部分是整合m a s 和j 2 e e 实现的技术路线。 东南大学硕上学位论文 第二章动态联盟的基本概念和思想 2 1 动态联盟的概念 企业动态联盟是一种新的制造业企业组织方式，它的诞生是企业客观环境变化的产物。在众多 企业先进制造组织体系思想中，企业动态联盟是其中比较有代表性的模式。 2 1 1 动态联盟的定义 企业动态联盟的哲理，是建立在敏捷制造和虚拟企业的概念基础上，旨在将动态灵活的虚拟组 织结构，先进的柔性生产技术和高素质的人员进行全方位的集成，从而使企业能够从容地应付多变 的市场需求，获得长期的经济效益。 外国学者中普遍认同企业动态联盟( 或虚拟企业) 是“j o i m v e n t u r e ”在现代信息技术环境下的 一种特例。美国法律中的“j o i n tv e n t u r e ”是指两个或两个以上的人或法人所从事的某种特别冒险的 事业。它不形成实体，没有字号和固定形式，因冒险活动的完成而终止，存续时间较短，有人据此 称其为“临时合伙”。 从法律性质角度来讲，企业动态联盟不同于公司和企业，它本身不是法律意义上的经营实体， 不是通过法律程序注册等级的公司，不具各法人资格，而是一种非资本参与的经营组织形式；它所 形成的并非是一个企业对另一个企业进行控制和支配的纵向从属方式，二十以协商产生的契约或协 定为基础的一种合作关系。在动态联盟中没有固定的组织机构和众多的管理层次，也没有自上而下 的整体化。联盟只关心各成员企业与联盟项目相关的问题，不涉及成员企业其他的经营问题，所以 具有很大的弹性。联盟成员的这种松散的合作关系可以随时因外部技术和市场的变化而进行调整。 总而言之，由于这一根本性的特点，企业动态联盟在其生命周期中对法律环境支持和越是，有着不 同于现实企业的需求。 2 1 2 动态联盟与企业集团的差异 企业集团是在现代企业制度高度发展的基础上形成的一种以母子公司为主体，通过产权关系和 生产经营协作等多种方式，由众多企事业法人组织共同形成的经济联台体。企业集团与企业动态联 盟的区别是【4 】： 组织结构上的不同。企业集团组织结构具有多层次性，依据成员企业与核心企业联系的紧 密程度可分为核心层、紧密层、半紧密层和松散层。企业动态联盟主要是扁平化组织结构 联合方式主要是松散和半紧密式。 连接纽带不同。企业集团大多是以产权为纽带，通过控股和参股的方式形成。而企业动态 联盟的形成是契约式的。 取得竞争优势的手段不同。企业集团的战略目标式通过生产规模扩大化和经营多元化来获 得竞争优势。企业动态联盟是通过产品的时间性优势和独占性技术优势来取得经济利益。 灵活性不同。企业集团组建时须向有关部门提交申请报告，还必须向核心企业所在地工商 行政管理部门登记注册等等，而组建后的企业集团无特殊情况一般不会自动解散。企业动 4 东南大学硕士学位论文 态联盟仅是通过企业自愿签订的契约来组建的，无需这么多的手续，当机遇产品实现后 跃盟自动解体，所以更为灵活。 2 2 动态联盟的组织形式 作为企业群体的企业动态联盟组织，它的运营方式一般是面向产品过程的，而且采用基于 t e a m w o r k 的组织形态。对企业动态联盟组织的描述可以分为四个层次：动态联盟企业v e ( v i r t u a l e n t e r p r i s e ) ，动态联盟项目组v g ( v i r t u a lg r o u p ) ，伙伴企业项目组t e a m 和实现企业基本组织单 b o u ( b a s i c o r g a n i z a t i o nu n i t ) 。企业动态联盟组织结构的上层是由若干动态联盟项目组构成的虚拟 公司层即企业动态联盟。每个v g 由相互合作的联盟伙伴派项目小组t e a m 参与组成。企业动态联 盟组织的第二层是联盟伙伴企业的合作层，联盟伙伴企业以上述的多种合作形式构成v g ，进而通过 信息高速公路参与企业动态联盟。企业动态联盟的第三层是构成动态联盟的伙伴企业项目组。敏捷 型的联盟伙伴企业内部组织也是动态的，通过迅速组合其基本生产组织单元b o u 形成相应的项目小 组t e a m ，并以t e a m 为单位，按照企业动态联盟需求的合作形式参与联盟的活动，而这些基本生 产组织但愿b o u 便构成了v e 组织的第四层，它是由设备。人员和技术等各种资源对象组成的。这 四个层次体现了企业内从无聊实体导动态联盟之间的多对多的影射关系。企业动态联盟组织伙伴企 业合作形式主要由四种 5 】。 ( 1 )供应链式 这种合作形式是以产品为主要线索进行，是建立在产品价格、质量、交货及时性的基础上相对 稳定的合作，相对比较松散，合作企业间是上下游的关系，它主要用于原材料、零配件的供应与产 品的发送。这种合作方式是指上游企业按照合同规定的质量、规格、数量、交货时间、价格等要求 向下游企业提供原材料、零部件、产品或劳务。这里的受益分配比较简单，一般供应企业都有自己 的商品报价，企业动态联盟盟主可以根据实际情况与供应商来确定其供应商品的价格，最后按协议 支付。整个过程实际上构成一种买卖关系，利益分配也就是对供应商所提供商品的价值给付，器法 律依据应遵循有关合同法的购销合同条款。 ( 2 )转包式 这是指联盟盟主将基于产品过程的一部分工作全部交给合作企业完成的合作形式。它具体有两 种可选形式：一是盟主企业提出要求，如产品功能要求、规格要求等，由承包企业进行设计和生产。 另一种情形是盟主企业将产品设计好后，承包企业只负责加工生产。转包加工形式相当于转包企业 组成基于产品开发的一个项目组进行工作，这种合作新式下的企业间联系的紧密性介于供应链与合 资经营之间，适合于技术复杂的项目的合作。企业动态联盟的利益分配实际上就相当于对某一项目 的定价和报酬给付。它具体有两种可选形式：一是盟主企业提出要求，由转包企业进行设计和生产， 其企业关系是委托开发合同关系。另一种情形是盟主企业将产品设计好后，转包企业只负责加工生 产，这种形式的企业动态联盟主要合同已经为承揽合同。 ( 3 )插入兼容式 企业动态联盟盟主可以根据机遇产品过程的需要，通过信息中介，向其他企业、设备中心或人 才专用公司租用设备或借用人才，使之与企业自身的核心资源相结合，形成项目小组，以完成机遇 产品过程中的某些特定任务。这种合作方式也具有较大的灵活性，与供应链式相比- 联盟盟主对后 者有直接控制、管理权，便于统一调度与管理，同样它的利益分配关系也比较明确，即相应的支 付设备的使用费和人员的劳动报酬。对于设备的租用应该使用租赁合同。对人那么的借用，应该使 用有关劳动合同的规定。 ( 4 )虚拟合作式 东南大学硕士学垃论文 是指两个或多个企业在机遇产品的开发过程中，通过互联网络进行的交互式并行合作开发。在 这种合作方式中合作各方打破公司的界限，与企业动态联盟相关的基本生产组织单元b o u 是由不同 企业人员组成的，在网络中的虚拟环境- f 共同进行异地并行设计开发。两个或多个企业在机遇产品 的开发设计过程中，互派人员组成若干个基本生产组织单元b o u ，进而组织成工作小组，通过互联 网络进行的并行设计和交互式合作。虽然虚拟合作式在网络中的虚拟环境下共同进行开发设计，实 时地交换信息，但合作各方仍然要按照约定进行投资( 包括以技术进行投资、分工参与研究开发工 作、协作配合研究开发工作等) 并没有从根本上改变合作开发的性质，法律使用应遵循合作开发合 同的有关调控。合作中形成的专利、专有技术等知识产权的归属更加合同事先规定执行。 由上可见，企业动态联盟有多种合作方式，这些灵活的方式，一方面保证联盟以合理而方便的 形式充分利用社会现有资源，使外部资源与盟主企业的核心资源紧密结合，形成联盟的竞争优势： 同时，多种选择的合作方式也使得伙伴企业与盟主企业能够迅速达成利益上的一致，从而及时抓住 市场机遇。避免拖延时间。 从图2 1 我们可以看到普通的动态联盟的企业模型： 2 3 动态联盟企业信息系统 图2 1 动态联盟企业模型 2 3 1 动态联盟企业信息系统内涵 由于动态联盟企业的敏捷性特点要求其信息系统从建立到消亡也必须具有动态敏捷性。基于 动态联盟企业对其信息系统的要求分析，动态联盟信息系统应具备一下四方面的能力。 ( i ) 快速重构能力。多个成员信息子系统间的开放性、兼容性；快速原型开发能力：优化组合 能力。 ( 2 ) 快速运作能力。快速接受信息、处理信息和查询检索信息服务。 ( 3 ) 快速重组能力。成员信息子系统的独立性和可重用性：快速调整信息系统的结构布局：快 速重组系统功能。 6 东南大学硕士学位论文 ( 4 ) 快速适应能力。快速响应信息需求变化及新信息需求：易调整性与协同性；快速更新与扩 充系统功能；自适应或自组织能力。 据此，这里给出动态联盟信息系统的含义：动态联盟信息系统是面向敏捷性制造模式，由分布 于若干个成员结点且具有独立自治和相互协同能力的信息子系统优化组合而成的信息系统。它支持 动态联盟企业协作具有快速可重构、敏捷良好运作，动态自适应等能力能对信息需求及其需求 变化做出快速反应。 2 3 2 动态联盟信息系统的主要特征 ( 1 ) 分布性。信息系统功能分布于不同地理位置的成员结点上，各分布点的信息子系统具有独 立自治能力。 ( 2 ) 具有标准、通用的信息交换接口，便于信息的无缝连接和传递。 ( 3 ) 运作敏捷性。可快速接收信息、处理信息，快速提供查询，检索服务。 ( 4 ) 协同性。信息系统协调所有成员企业发挥各自优势，支持联盟企业运作，实现共同目标。 ( 5 ) 动态适应性。既能适应新的或变化了的信息需求，又不影响成员企业的运作，具有系统柔 性。 ( 6 ) 快速可重构性。根据产品市场的需求变化迅速改变信息系统的结构配置。 ( 7 ) 时效性。系统随“任务”的产生而诞生，随“任务”的结束而解体。 2 3 3 动态联盟信息系统与传统信息系统的比较 下面列出动态联盟信息系统和传统企业信息系统的不同之处。 ( i )组成要素。 传统的信息系统位于单一企业，组成要素分布相对集中：而动态联盟信息系统是跨企业跨地 域，要素分散于各成员企业。 ( 2 )功能实现手段 传统的信息系统相对独立，可能借助i n t r a n c t 网，实现比较简单；而动态联盟信息系统各成员信 息子系统协调运作，借助i n t c m e t ，实现比较复杂。 ( 3 )运作敏捷性 传统的信息系统面向单一企业信息需求，只要求一定的反应速度：动态联盟信息系统支持联盟 企业的管理与决策，结构与功能具有一定的周期性和易变性。 ( 4 )系统稳定性 传统的信息系统支持单一企业的管理与决策，结构与功能相对稳定：而动态联盟信息系统支持 联盟企业的管理与决策，结构与功能具有一定的周期性和易变性。 ( 5 )环境适应性 传统的信息系统适应单一企业的内外部环境，一旦需求发生较大的变动，系统需重新开发；动 态联盟信息系统适应较大的应用环境，依靠动态重组能力快速组建新的系统。 本课题将着重于讨论基于多代理结构的动态联盟信息系统，多代理的概念和多代理技术在动态 联盟集成框架中的显著优越性将在第三章中进行讨论。 东南大学颈士学位论文 第三章多代理( m a s ) 技术介绍 3 1 多代理系统的概念和核心思想 3 1 1 多代理系统的产生背景 “代理”一词对应的英文单词是“a g e n t ”，其原意主要是指代表其他执行的人或者有权力和权 威的执行某事的人，或者是指完成某事的种方法和手段。很早以前，a g e n t 一词就用于表示在商 业运作中承担中间人的角色，大家对于a g e n t 这个角色的功能和作用基本上理解为有一定的独立决 策和行动能力，能够主动地采取一定地方法和手段完成委托人交给的任务。这个在商业领域的专有 名词目前已经广泛地应用于计算机领域，经过多年研究，a g e n t 已经被研究人员赋予了许多不同的 意义 6 。 代理技术在计算机领域的研究和应用源于2 0 世纪7 0 年代美国m i t 的研究人员开展的一系列关 于分布式人工智能的研究。他们在对信息系统出来复杂问题得能力进行分析的时候发现，通过协作 将一些简单的信息系统组成一个大的系统可以显著提高系统处理复杂问题的能力，并且通过定义台 理的协作机制可以提高整体系统的智能水平。由此产生了使用具有一定智能，能被动地响应信息处 理的需求，除了完成事先指定的任务外还能够主动地预测、适应乃至积极地寻找途径以支持用户 完成任务地软件代理的概念和方法。 最初研究软件代理的工作者主要是研究分布智能代理的计算模型，进而从实用的角度出发解决 两个问题：一个是简化分布式计算的复杂性；另一个是克服人机界面的局限性。从本质上讲，解决 这两个问题是为了更好地抽象计算机接口这一趋势地延续；一方面是希望用更有效、通用和一直的 代理与代理中间的接口取代目前的程序与程序之间的接口，以便于进一步抽象和封装计算机硬件、 软件和通信模式的实现细节：另一方面希望能够进一步用代理来封装用户需求、从而简化执行复杂 任务所需要的人于程序之间的操作界面( 接口) 。 ( 1 )简化分布计算的复杂性 大多数人认为未来的计算环境将由运行于多种异构平台上的分布式软件系统组成，而目前的软 件系统大多数处于分离状态，或者只能在一些基本方面进行通信和合作，比如文件传输、打印服务 和数据库查询等等。很多软件系统之间只是通过特殊的接口进行特定的连接。近几年来，随着面向 对象技术的推广和一些基本标准如t c p i p ，盯t p 。0 d b c 的形成，才开始出现系统或服务之间封装式 的连接。图3 1 6 描述了系统连接的变化过程。 ( 二) 直接连接 f ， _ 7 扪特定连接 、_ p 弋 ( 2hi ) 封装连接 图3 1 系统连接的变化过程 - 8 东南大学硕士学位论文 随着从基于网络操作系统的分布式计算模式向基于i n t e r n e t 和i n t r a n e t 的分布计算模式的转 移，作为支持这种分布计算模式的基本支撑软件环境而独立于操作系统的互操作网络服务开始出现， 如命名( n a m i n g ) 服务，目录( d i r e c t o r y ) 服务和安全( s e c u r i t y ) 服务等。由一些软件硬件厂商 组成的联盟正在制定一套独立于操作系统的忘了服务规范以及应用开发接口( 如j a v a ) 在这些网络 服务规范和应用开发接口广泛应用盾，不管计算机上装载的是什么操作系统，它们都可以实现整个 网络的“即插即用”即与网络上其他计算机上的应用系统实现无缝的集成和互操作。而计算机操作 系统的地位将由目前的计算机系统的核心退化为硬件设备驱动器的简单组合。 高层次的软件间互操作( i n t e r o p e r a b i l i t y ) 要求软件系统本身有定义和解释描述系统的能力 和知识。这样才可以保证软件系统能够自动地在多个协作的软件系统间，完成任务规划( t a s k p l a n n i n g ) 、资源分配( r e s o u r c ea l l o c a t i o n ) 、执行( e x e c u t i o n ) 、监听( m o n i t o r i n g ) 以及可能 的干预( i n t e r v e n t i o n ) 功能。为实现这一点，一个智能代理可以起到全局资源管理的作用。然而， 单个代理在小型网络系统下也许能起作用，但当系统协调操作的数量增加时，便会变得不合实际。 进一步智能化互操作是在每一个相互协作的系统中，应用多个对等代理来完成任务的协调。 ( 2 )克服人机界面的局限性 目前，直接操作人机界面( d m i ) 已成为计算机软件的基本功能，它相对于命令行交互的人机界 面是一个大的进步。在d m i 方式下用户可| 三l 通过可视化的方式对软件对象进行操作。但是在d m i 方式下，用户要不断地被告知可作用于哪类对象。如果被操作的对象与现实世界有一定的自然联系， 用户可以根据以往获取的经验很快地知道对象可以做什么和怎样做。不过。当任务在规模和复杂程 度上增加时，d m i 的局限性就会给用户的操作带来很大的不便。这种情况下，研究人员提出了应用 面向代理的方法( a o a ) 来提高用户操作的方便性。 3 1 2 多代理系统的基本概念 ( 1 )代理的基本定义 一个能为许多软件代理研究者接受的定义是：软件代理是一个能在特定环境下连续、自发地实 现功能，并且是与相关代理和进程相联系的软件实体。连续、自发的要求来源于环境的变化，要求 代理能在没有人的指引和干涉下能以柔性、智能的方式封用户的需求实时地加以响应，更理想的情 况是在某一特定环境下，在一段时间里，反复实现某一功能后能吸取经验教训即所谓的学习功能。 另外，希望代理能与环境中的其他代理和进程通信、合作、甚至可以在不同的地方来回移动。现在 许多软件代理都是相当脆弱的和特殊的，没有一个能在般意义下满足这些要求。因此，目前的软 件代理只能被视为一种统一的代名词用以概括诸多特定环境下带有局限性的代理类型。归纳起来， 代理具有下面的基本属性： 自主性：代理能够在没有人或其他代理干预下完成其大部分功能，控制其内部状态。 社会能力：代理能够主动和其他代理或人交互，以实现其目标。 被动响应能力：代理能感知周围环境并对其间的变化产生实时响应，这些动作的执行基于 触发规则和预定的执行计划。 主动响应能力：代理能够主动地进行基于自身目标和信念的活动。 时间连续性：代理的进程是连续的，而不是像一般程序那样只一遍就结束计算。 自适应性：代理能够适应环境的变化这往往是通过学习机制实现的。 可移动性：代理可以携带数据和指令移动到其他环境并在那里执行指令。 ( 2 )多代理系统 q 东南大学硕士学位论文 多代理系统是指由多个代理组成的系统，它是为了解决单个代理不能够解决的复杂问题由多个 代理协调合作形成的问题求解网络。为了使代理之间能够高效地进行协作，代理之间的协作机制成 为多代理系统研究地重点问题。一般地，每个代理被认为是一个物理的或者是抽象的实体能够作 用于自身和周五环境，并可与其他代理通信。实际上，多代理系统的研究方法是用模拟人类社会系 统的运作机制来提高计算机系统解决复杂问题的能力的。如同一个人无法完成许多复杂和巨大型的 任务样，单个代理也无法设计成有足够能力来解决面临的许多问题，因此采用多个代理进行协 作- 通过任务分解和任务协调提高整个系统的能力是可行的途径。图3 2 1 6 1 给出了基于代理的互操作 系统示意图，其中( b ) 表示多代理系统。 ( a ) 单代理系统 图3 2 基于代理的互操作系统 ( a ) 多代理景统 多代理系统可以是紧密型的，也可以是松散型的，多代理系统的组成粒度也可粗可细。例如， 人工神经元网络被认为是一种紧密型的、精细的多代理系统，而分布式问题求解系统通常是由一组 松散耦合的代理组成的分布式代理网。每个代理能够完成高级问题求解中的一部分工作，能够随环 境而修改自己的行为。并且与其他代理进行通信和协作。 目前多代理系统理论与技术已经在广泛的领域内得到了应用，开放系统和复杂系统是多代理系 统的应用领域。多代理理论与技术得到广泛重视的主要原因是它能够被用来解决一些其他技术所不 能或不容易解决的问题。 a 开放系统 开放系统是指系统结构具有不断动态变化的能力的软件系统。这种系统的特点是系统的组件是 事先不确定的、可以随时问改变的还可能是异构的，因为不同的组件可能是不同的人在不同的时 间应用不同的技术和工具开发的。最典型的开放系统的例子就是i n t e m e t ，它可以被看成一个巨大的 分布信息资源库而网络中的每个接点都是由不同的组织或个人开发的。任何在i n t e m e t 上操作的系 统都必须有能力使用这些不同的信息源。用户可以给出一些限制条件但不可能进行直接的操作。 一些带有协商性质的功能是必须的，这就是多代理系统所要研究的问题。 b 复杂系统 应用模块化的方法可以简化软件开发的复杂性。代理是一种将系统模块化的有力工具。如果遇 到的问题特别的复杂，比较好的方法就是先开发一些模块化的组件，每一个完成一个特定的功能， 这样当出现模块间相互联系的问题时，系统中的代理就要进行合作，以确保这种关联得到适当的实 现。基于代理的方法就意味着将整个问题划分为小的，简单的组件，每一个都很容易开发和维护，而 - 1 0 东南大学顾士学位论文 且专门解决某一方面的问题，而不必被强迫使用某一种统一的方法让步于整个系统。代理从概念上 提供了一种与对象相同的抽象方式，开发者可以利用代理把复杂的系统概念化成许多相互合作的、 自治的软件模块。 3 1 3 多代理系统的基本理论 多代理系统需要借助一些相关的理论和技术来实现。系统中的单个代理通过一定的数据结构以 及相应的操作对要解决的问题进行建模，就要用到只是表达和推理方法的相关理论。代理之间的通 信与信息交流需要以一定层次的协议作基础，代理通信语言( a g e n tc o m m u n i c a t i o nl a n g u a g e ，a c l ) 可以被用于完成这样的功能。多个代理以一定的方式组织在一起以实现相互协作，就属于多代理协 调问题。以下对多代理系统的相关理论做简单的介绍。 ( 1 )知识表达与推理 代理的知识表达是要在现实世界的实际问题域和代理内部符号推理系统之间建立起联系。符号 推理系统利用领域模型进行推理工作，它包括用于信息存储的数据结构和对这些数据的操作。对利 用多代理系统所要解决的问题域中的每一个相关元素，例如一个对象或对象之间的关系，都应该在 代理的域模型中有相对应的表示。这种从实际模型到代理域模型的影射关系使得代理可以通过在域 模型中执行推理过程，把结果返回问题域。图3 2 表示了这种抽象、问题解决到结果返回的映射过 程。 ( 2 ) 代理通信语言 软件代理之间要有效地协调运作，需要具有以下三方面的基本部件和支撑环境：( a ) 通用语言： ( b ) 对所交换知识的共同理解：( c ) 交换以上知识和语言内容的能力。根据对计算机通信语言和协 议的功能和需求分析，可以把对代理的通信语言( a c l ) 特性的要求分成七个方面： 格式( f o r m ) 内容( c o n t e n t ) 语义( s e m a n t i c s ) 实现( i m p l e m e n t a t i o n ) 网络( n e t w o r k ) 环境( e n v i r o n m e n t ) 可靠性( r e l i a b i l i t y ) k q m l ( k n o w l e d g eq u e r y a n d m a n i p u l a t i o nl a n g u a g e ) 是发展比较完整的a c l 之一。许多现有的 代理实现系统都应用k q m l 作为代理之间的通信语言。k q m l 由三个层次组成： 内容层：包括消息的实际内容，用程序自己的表示语言写成： 通信层：消息特征的集合描述底层的通信参数，例如发送者和接收者的标识a 消息层：用于把一个应用传递给另一个应用的消息进行编码，是k q m l 语言的核心并决 定了应用与使用k q m l 语言的代理之阔相互作用的类型，主要功能是标识协议，而协议用 来传送消息并且为消息发送者提供一些附加在传递内容上的语言行为或者动作。 k q m l 设计目的之一是提供一种能够支持不同代理结构的语言。除了提供一些代理用来描述信 息需求和能力的k q m l 述行语( p e r f o r m a t i v e ) 外，k