（系统工程专业论文）基于多Agent的虚拟企业生产运作管理系统研究.pdf

堕堡堡矍三奎兰三兰堡圭茎堡丝三 基于多a g e n t 的虚拟企业生产运作 管理系统研究 摘要 虚拟企业( v e ，v i r t u a le n t e r p r i s e ) 作为企业组织新形式，越来越被理论 界和实业界所重视，随着对虚拟企业研究的不断深入和虚拟企业运作经验的 不断丰富以及信息技术的不断进步，虚拟企业己跨越了概念形成阶段而逐步 进入了实际运作阶段。因为虚拟企业组织的时空特点，对虚拟企业的生产运 作提出了极大的挑战。 虚拟企业的生产运作是虚拟企业在运行时期的主要内容。对一般的企业 来讲，已经存在成熟的生产运作模式，但对于成员企业遍布世界各地的虚拟 企业来说，对虚拟企业的生产运作模式的研究还停留在初期阶段。国内外的 很多学者在研究虚拟企业生产运作时，孤立地研究生产运作中的几个方面， 没有整体、系统地研究虚拟企业的生产运作过程，其间更是忽略了协调的重 要地位。为此对于这种特殊的组织形式则需要一种完整的生产运作模式来保 证虚拟企业的良好运行。 论文首先分析了虚拟企业国内外的研究现状，并总结了虚拟企业生产运 作管理发展现状。其次对研究虚拟企业生产运作进行相关理论的综述，为下 文的研究提供理论支持。然后从整体出发找出虚拟企业生产运作中的主要方 面，系统地描述这些方面的联系。本文不仅研究分布在异地的成员企业的生 产过程，还研究了把生产企业作为整体和其他成员企业如以销售为核心竞争 力的成员企业、以采购为核心竞争力的成员企业之间的协调关系。根据所做 的研究用a g e n t 建立虚拟企业生产运作模型。最后设计出虚拟企业生产运作 管理系统，生产运作系统的设计是属于虚拟企业整体系统的一部分，为此本 文提供了该系统与公共信息甲台的接几，以达到系统的完整性。 系统实现部分采用a c c e s s 数据库描述和存储j ，系统的基本数据结构， 并对佳菱集团冰箱的生产过程进行了丈证研究，验证了本文的理论和模犁的 币确性，使得企业的生产效率提高，达到了设计的预期效果。 关键词虚拟企业：a g e n t ；生产运作；协调 i 堕堡堡矍三奎兰三兰璧圭兰堡墼兰 r e s e a r c ho np r o d u c t i o no p e r a t i o nm a n a g e m e n t s y s t e mo f v i r t u a l e n t e r p r i s eb a s e do nm u l t i - a g e n t a b s t r a c t v i r t u a le n t e r p r i s e ( v e ) ，a san e wf o r mo fe n t e r p r i s eo r g a n i z a t i o n , h a s a t t r a c t e dm o r ea n dm o r ea t t e n t i o nf r o mt h e o r i e sa n di n d u s t r i a lf i e l d w i t hf u r t h e r s t u d yo nv e ，a b u n d a n te x p e r i e n c eo fv ep r o d u c t i o na n di m p r o v e m e n to f i n f o r m a t i o nt e c h n o l o g y ，t h e r ei sa c h a n g ei nv ef r o mc o n c e p tf o r m a t i o nt o w a r d s p r a c t i c a lo p e r a t i o n r e g a r d i n gc h a r a c t e r i s t i c so fv e ，t h ep r o d u c t i o no p e r a t i o n f a c e sat r e m e n d o u sc h a l l e n g e v ep r o d u c t i o no p e r a t i o ni st h ep r i m a r yc o n t e n tf o rv e o p e r a t i o n t h e r eh a s b e e nam a t u r ep r o d u c t i o no p e r a t i o nm o d ee x i s t i n gf o rn o r m a lf i r m s h o w e v e r t h es t u d yo fv ep r o d u c t i o no p e r a t i o ni ss t i l la tp r i m a r ys t a g e s t u d yo n v ep r o d u c t i o no p e r a t i o nh a ss of a rb e e ne x a m i n e db yd o m e s t i ca n df o r e i g n s c h o l a r si ni t ss e p a r a t ec o n s t i t u e n t sr a t h e rt h a na saw h o l eo ras y s t e mw h i l s t i g n o r i n gt h e f u n c t i o n so fc o o r d i n a t i o na n dc o o p e r a t i o n t h u s ，a n i n t e g r a l p r o d u c t i o no p e r a t i o nm o d ei s a ne s s e n t i a lc o n d i t i o nf o rv et o g u a r a n t e e e f f i c i e n to u t c o m ef o rt h ee n t e r p r i s e t h ep a p e rs u m m a r i z e st h er e l a t i v ec o n c e p t so fv ea n da n a l y z e sd o m e s t i c a n di n t e m a t i o n a lr e s e a r c ha c t u a l i t i e s f i r s t l y s e c o n d l y , t h et h e o r i e so fv e p r o d u c t i o no p e r a t i o nc o l l e c t et op r o v i d en e c e s s a r ys u p p o r t s c o n s e q u e n t l y , i t d e s c r i b e st h er e l a t i o n s h i pa m o n gm a i na s p e c t so fv e p r o d u c t i o ni nt h ep a p e r t h e p a p e rn o to n l yf o c a s e so nt h ep r o d u c t i o np r o c e s so fv e sm e m b e r si nd i s t r i b u t e d s p a c e ，a l s oa n a l y z e st h ec o o r d i n a t i v er e l a t i o n s h i pb e t w e e np r o d u c t i o ne n t e r p r i s e a n do t h e r ss u c ha ss a l ea n ds u p p l yf i r m sa sc o r ec o m p e t i t i o n f i n a l l y , a c c o r d i n g t om u l t i a g e n tm o d eb a s e do nr e s e a r c h e da s p e c t s i td e s i g n sv ep r o d u c t i o n m a n a g e m e n ts y s t e mb e l o n g i n gt ov ew h o l es y s t e m ，w h i c hp r o v i d e st h ei n t e r f a c e w i t hp u b l i ci n f o r m a t i o np l a t f o r mt ok e e pt h es y s t e mi n t e g r a t i o n t h es y s t e mu s e sa c c e s sd a t a b a s et od e s c r i b ea n ds t o r et h eb a s i cd a t a s t r u c t u r e ，a n ds t u d i e so nt h er e f r i g e r a t o rp r o d u c t i o np r o c e s so fj i al i n gg r o u p i i 哈尔滨理工大学工学硕士学位论文 t h es y s t e mv e r i f i e st h ea c c u r a c yo ft h et h e o r i e sa n dt h em o d e ，a n dc o n t r i b u t e st o i m p r o v i n gt h ep r o d u c t i o ne f f i c i e n c ya n dm a t c h i n gt h ee x p e c t a t i o n s k e yw o r d sv i r t u a le n t e r p r i s e ；a g e n t ；p r o d u c t i o no p e r a t i o n ；c o o r d i n a t i o n 1 l i 哈尔滨理工大学硕士学位论文原创性声明 本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文基于多a g e n t 的虚拟企业 生产运作管理系统研究，是本人在导师指导下，在哈尔滨理工大学攻读硕 士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。据本人所知，论文中除已注明 部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文研究工作做出贡献的 个人和集体，均已在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人 承担。 作者签名：于彩当 日期：”口7 年弓月， 日 哈尔滨理工大学硕士学位论文使用授权书 基于多a g e n t 的虚拟企业生产运作管理系统研究系本人在哈尔滨理 工大学攻读硕士学位期间在导师指导下完成的硕士学位论文。本论文的研究 成果归哈尔滨理工大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发 表。本人完全了解哈尔滨理工大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学 校保留并向有关部门提交论文和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授 权哈尔滨理工大学可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文，可以公布 论文的全部或部分内容。 本学位论文属于 保密口，在年解密后适用授权书。 不保密i 。 ( 请在以上相应方框内打4 ) 作哲签名： 导师签名： 亍编当 弘知 日期：川年；月f 弘日 口期：扣7 年；月垆口 哈尔滨理工大学工学硕士学位论文 1 1 课题背景 第1 章绪论 随着科学技术的飞速发展，消费需求日益增长，如何满足大规模的小批 量、多品种的全球化生产模式；如何满足顾客多样化、个性化及快速响应的 需求，如何使用信息技术使企业生产、服务质量、交货期、创新和服务水平 上台阶，已成为未来的一种发展趋势。经济全球化、网络时代化，处于这样 的大环境下的企业，面对着无比的压力，什么才是企业的生存之道呢? 怎样 才能在激烈的市场竞争中立于不败之地呢? 唯有能够敏锐地掌握市场脉搏， 能够及时审视环境建立一种灵活变化、富有弹性的动态组织形式，完成一个 企业难以承担的市场功能，更加快速响应市场的变化和要求，因此，满足特 定目的、能有机自动地进行最优配置、具有一定生命周期的虚拟企业正在形 成。 虚拟企业的核心思想是以合作的方式参与竞争通过企业外部优化资源 增强企业的竞争能力及时组织生产。虚拟企业是一种典型的动态联盟形式。 虚拟企业作为适时而生的新的企业组织形式在当今社会掀起了一股企业再造 的大浪潮。这一新的组织形式，引起了世界的注意，给企业管理方法带来了 新的契机和挑战，给企业积极参与市场竞争带来了动力。它对我国进一步完 善市场竞争机制，引导企业转变经营模式，具有重要意义。 虚拟企业是由多个法人实体组成，各个企业有各自的利益需求，各个企 业有各自的生产与控制方法，当虚拟企业的整体利益和成员个体利益相冲突 时，必须快速地协商解决，充分发挥各个成员企业的优势，以准时、准量、 快捷、经济地推出机遇产品。已有研究主要考虑到虚拟企业生产的分布性， 着重于信息共享方面，没有考虑到虚拟企业中成员企业的利益自治性。同 时，应该看到，虚拟企业不是成员企业的简单相加，重要的是发挥其协同效 虑。因此，基丁卜述虚拟企汕的特秆及，吃生产计划与控制特点，奉立研究的 重点是生产犁虚拟食业之间的协调及充分发挥并成员企q k 的积极性和自治作 用。这里小仅璺考虑分布性，更斋要重视协调的作用。本文从成员企业内部 及外部相互之问协同生产的角度对虚拟企业的生产运作进行研究。 哈尔滨理工大学工学硕士学位论文 1 2 发展现状 1 国外发展现状美国国家科学基金会( n s f ) 和国防部( a r p a ) 在1 9 9 3 年 联合发起“敏捷制造创始“( a g i l em a n u f a c t u r i n gi n i t i a t i v e ) ，其中由a r p a 资 助的a i m s ( a g i l ei n f r a s t r u c t u r ef o rm a n u f a c t u r i n gs y s t e m s ) 项目在支持敏捷制 造虚拟企业基础上进行了深入的研究“1 。始于1 9 9 5 年末的美国国家工业信息 基础设施协议n i i i p ( n a t i o n a li n d u s t r i a li n f o r m a t i o ni n f r a s t r u c t u r ep r o t o c o l s ) 项目 可能是虚拟企业领域的第一个重大项目，其目的是支持虚拟企业的形成以及 为虚拟企业成员在异构的分布式计算环境中进行协作提供技术规范。n l l i p 涉 及到虚拟企业整个生命周期，即构建、运行及解散等全过程。n i i i p 基于一些 开放的技术标准，比如：c o r b a 技术；分布式面象对象技术：产品建模与描 述，如产品模型数据交换标准( s t e p ：s t a n d a r df o r t h ee x c h a n g eo fp r o d u c t m o d e ld a t a ) ；信息建模技术如工作流管理等。欧盟在e s p i u t 计划框架下，主 要面向虚拟企业的基础结构也开展了一系列研究，如x c i t t i c ，p r o d n e ti i ， m a r v e l o u s 。等。与此同时，欧洲各国也相继提出研究计划，如德国的 。制造2 0 0 0 ”等。日本也制定了智能制造系统( i m s ) 国际合作系列研究计 划，在完成了“2 l 世纪企业集成和全球制造”( g l o b e m n 2 1 ：1 9 9 6 3 1 9 9 9 6 ) 项目后，接着又启动了“全球工程制造企业网”( g l o b e m e n ： 2 0 0 0 1 2 0 0 3 1 ) 项目“1 ，旨在为虚拟制造企业的分布式产品生命周期管理定义 并开发一个参考体系结构，提供一套针对虚拟企业的业务过程建模理论与方 法。 现阶段，作为一种新的组织与管理运作模式，虚拟企业己经在实际中得 到广泛应用。如c i s e o 公司将自己的主要精力集中于新产品开发与产品销售， 而把其它环节留给其它公司。如合同制造商负责从供应商那里获得零部件， 并将其组装成产品；而一个专门的物流管理公司将确保拥有正确、合适的库 存，并负责将己完成装配的产品配送给最终客户。虚拟企业应用的其它例子 还包括世界最大的运动鞋制造商n i k e ，它尽管拥有关键技术研究基地，但不 直接负责生产。再如i n t e l 利用虚拟企业模式和日本s h a r p ，n m b 共同开发快 速闪存芯片，d e l l 负责最后产品装配和客户服务、爱立信将其制造业务外包 等等都是非常成功的虚拟食q k 运作案例。 2 国内发展现状国家8 6 3 c i m s 主题专家组从9 3 年起就丌始了敏捷制造 方面的跟踪研究，开展了对敏捷制造、虚拟企业的理论探讨并取得了丰富成 哈尔滨理工大学工学硕士学位论文 果。国家自然科学基金委也加大了对虚拟企业相关问题研究项目的资助，已 完成或在研的项目有：清华大学陈剑主持的复杂信息环境下的虚拟企业风险 控制研究项目；中国科学院软件研究所韩永生负责的面向大规模定制的虚拟 企业生产模式研究项目：哈尔滨工业大学的徐晓飞主持的集成化敏捷虚拟企 业组织管理与决策支撑环境项目；宁波大学叶飞帆主持的虚拟企业环境下基 于延迟生产理论的全面供应链管理项目，等等。涉及到虚拟企业的经营模 式、信息系统框架、伙伴搜索与选择、运作机制、生产计划与控制、业务过 程建模、风险管理等众多内容，正逐步形成敏捷虚拟企业相关的理论体系。 我国不少企业运用虚拟企业这一组织形式取得了很大成功，如：深圳华 为公司、北大方正、巨龙通信、益鑫泰公司，这些企业采用了“两头在内， 中间在外”的运作模式，即：加强研究开发能力和市场开拓能力，将制造过 程的一部分或全部外包，致力于核心能力的培育，大大提升了其市场竞争能 力。 3 虚拟企业生产运作管理发展状况动态联盟的特点在于它的“动态”特 性和“联盟”模式，“动态”反应了市场和竞争环境的特点，“联盟”代表了 一种通过紧密合作去响应变化的新型生产方式，动态联盟的概念要求各个联 盟企业能用一种更加主动、更加默契的方式进行合作。因此，为了在未来的 竞争中争得一席之地，企业必须做出变革来适应环境。反映在生产计划与控 制方面主要有以下几点。 ( 1 ) 在资源利用方面传统的计划与控制系统，例如目前世界上最为流行的 企业生产计划模型一制造资源计划( m a n u f a c t u r i n gr e s o u r c ep l a n n i n g ，简称 m r p i i ) 和企业资源计划( e n t e r p r i s er e s o u r c e sp l a n n i n g ，简称e r p ) 总体上 仍是内向型的一个系统，注重企业内部资源的整合，如将制造、分销、财务 等功能模块的数据共享，优化企业内部的物流、资金流和信息流的管理。2 0 世纪9 0 年代中期的e r p 虽然增强了与客户和供应商业务的交互和网络化能 力，但无论在计划技术基础或功能方面都不具备协调多个企业资源的观念和 能力。e r p 仍旧是面向企业内部的事务处理系统。而在动态联盟环境下，资 源的概念分为内部资源和外部资源，企业不仅要充分地利用内部成员企业的 资源和内部成员企业间寻求一个使整条供应链，而且还要利用企业外部合作 企q k 的资源。使整个虚拟企业成本最低。 ( 2 ) 在生产计划的集成化方面动态联盟环境下，企q k 在制定生产计划时既 要考虑本企业自身的能力和利益，同时也要考虑其它合作企业的需求和利 益，因此，在制定计划时必须统筹考虑企业内部与协作企业的生产能力、生 产进度、物料关系、库存能力等约束条件，与协作企业、供应商等的计划实 现集成，以寻求晟优的生产计划，并对计划的执行实时控制，从而快速地响 应市场，满足顾客的要求。 ( 3 ) 在生产计划的优化方面动态联盟环境下，需求随时变化，虚拟企业的 能力具有多元性，分布式的资源和资源间的相互制约是动态联盟环境下的主 要特点。因此，在计划的制定方面，必须增强对资源的优化配置，而不能象 传统的计划编制那样由计划人员根据个人经验对计划进行手工调整，它是由 系统在优化的基础上自动进行平衡。e r p 由于使用了计算机技术，实现了数 据和信息的集成，对制造业的生产计划与管理无疑是一大进步，但是e r p 的 各个模块之间虽然实现了数据共享，但缺乏自动协调和优化控制。因此，从 本质上讲，e r p 只是实现了计划和管理过程的计算机化，而没有实现企业资 源的整体协调和优化。说得更明确一些，e r p 缺少优化功能，而这一功能正 是提高企业效率，增加企业竞争力的关键。尤其是在动态联盟的环境下，需 要更多优化的策略，如外协加工计划的优化等。 ( 4 ) 在生产控制方面在动态联盟的环境下，面对快速多变的市场，任何一 家企业已没有足够的时间和足够的资源及能力迅速地重组和调整自身的设计 和生产以抓住稍纵即逝的需求机遇，合作成了各企业的理性选择。因此，企 业之间必须有一套行之有效的协商机制，以保证企业之间通过合作可以共享 资源和技术，可以分散风险和投资，甚至可以得到创新。同时，由于项目是 由不同的企业合作承担，因此在整个项目的生命周期必须对生产过程进行跟 踪以掌握各个合作企业的生产进度，将各个企业的动态生产环境信息、生产 计划、过程调度等有机地集成在一起，并伴随着活动的进行而发生变化。这 样，既利于计划的控制管理，也利于活动的调度和跟踪管理，并能快速地实 现按客户要求进行生产计划的调整改变。 1 3 论文研究的意义 虚拟企业作为一种新型的企业组织形式是以市场机遇为主要驱动力的组 织结构。对参与虚拟企业的各个成员企业来说都是追求自身利益最大化。但 在虚拟企业生产运作的过程中，多个成员企业不一定能同时得到自身利益最 大化，因此，如何协调才能达到成员企业满意又能保持虚拟企业生产的正常 进行，这足个不容忽视的问题。 1 本文研究有利于推进多智能体在管理领域的应用。从研究的现状分析 哈尔滨理工大学工学硕士学位论文 中可以看到。多智能体技术在管理领域的应用尚处于起步阶段。本文研究通 过结合企业的情况，将多智能体技术用于解决在生产过程中企业之间的协 调、任务分解、资源分配等问题，为虚拟企业协同生产管理提供了有力的保 障。 2 本文对虚拟企业生产运作的研究提供了新的思路。对虚拟企业生产运 作中生产企业成员与其他成员企业的关系的研究是基于供应链的思想，虚拟 企业的生产部门与一般企业生产部门一样可以看作是供应链上的结点，不同 的是其生产部门可以由多个成员企业组成。一 1 4 论文的结构 论文共分为七章。第一章介绍了研究背景，有关虚拟企业基本问题的提 出以及国内外的研究现状，第二章是相关理论综述介绍了本文研究所需要的 理论，其中，a g e n t 理论为本文的主要理论支持，通过虚拟企业与多a g e n t 系 统的比较说明用a g e n t 来描述虚拟企业是恰当的为下文的建模做理论支持。 第三章主要介绍了虚拟企业生产运作过程中遇到的问题，将问题分为两大 类，其一是虚拟企业生产部门内部的问题，如生产调度，资源分配等问题。 其二是把虚拟企业负责生产的成员企业看作一个整体和具有其他核心竞争力 的成员企业间的协调问题。第四章主要利用多a g e n t 系统建立虚拟企业的生 产运作模型，通过a g e n t 刻画虚拟企业的生产运作的过程，设计不同a g e n t 的结构实现不同的功能。第五章主要界定系统的范围和设计目标，详细地设 计各模块中的主要功能，第六章系统实现部分主要设计系统的软硬件的开发 环境及各个接口。第七章以佳菱集团生产冰箱为例说明了系统实现的过程， 同时也验证了系统的可行性。 哈尔滨理工大学工学硕士学位论文 第2 章相关理论综述 虚拟企业具有分布性、异构性、自主性和敏捷性，可视为是分布在不同 的业务领域并在该领域执行一定业务流程的智能体所组成。要实现虚拟企业 的协同生产首先需要解决智能体之间的协作问题，使得各个成员企业在协作 的基础上进行生产调度和冲突消解。供应链是连接虚拟企业各成员的纽带， 虚拟企业在生产过程中的活动与链上其他结点成员企业的活动是密切相关 的，只有这样企业才能兼顾整体目标和各个成员企业的个体利益，实现双 赢。本章拟作为全文的理论基础。 2 1 虚拟企业综述 2 1 1 虚拟企业定义 虚拟企业的出现是近十几年的事情，人们对它的认识尚不十分清楚，全 面把握虚拟企业的定义、类型和结构是研究虚拟企业的必要步骤。 目前，对虚拟企业比较典型的定义主要有以下几种： 1 h o d g eb j ，a n t h o n ywp 和g a l e s 等人认为虚拟企业是由一核心组织为 中心，执行关键的功能，其余功能则由暂时或签约的人员以及由核心组织与 其他组织所组成的联盟来完成。 2 戴维陶等把能够提供生产和运作符合成本效益原则的产品，并经过改 造的企业称之为虚拟企业“。 3 b y m e 认为，虚拟企业是相互独立的供应商、客户、甚至竞争对手通过 信息技术所组成的临时网络，来共享成本、技术，相互之间业务交互，没有 垂直统一领导“1 。 4 敏捷制造的另一个先驱者r i c kd o v e 也对虚拟企业进行过解释，他认 为。虚拟食业是一个南机漏骄动从适的资源中挑选卅来形成的一个“t 稗小组”，这足一个临时性的组纵，它随机遇的，“生或发现而，“生，随机遇的 逝去而消亡。它可能南。个大公司的不同部门之间的合作构成，也可以由不 同国家的不同公司联合而成市。 由上述对虚拟企业的定义可以看出，大概是从三个角度来定义虚拟企业 的。( 1 ) 从组织形式角度：侧重从虚拟经营运行的组织形式对虚拟企业的定 哈尔滨理工大学工学硕士学位论文 义，它强调核心能力在虚拟企业中的重要作用。( 2 ) 从产出结果角度：侧重从 虚拟经营运行的最终结果对虚拟经营进行描述、界定。( 3 ) 从网络技术角度： 热衷互联网、强调网络技术作用的学者一般把网络企业看作是虚拟企业，侧 重从虚拟经营运行的网络技术对虚拟经营进行描述、界定。 作为经济全球化和信息技术快速发展的产物，在理解上述不同角度对虚 拟企业的定义，我们将虚拟企业定义为：虚拟企业是指一些相互独立的实体 或企业，在市场机遇面前，按照供应链管理模式进行重组，以协同商务方式 运行的，临时的动态组织“1 。依托计算机网络，盟主在全球范围内寻找所需要 的合作伙伴，以合同形式规定各自需要完成的任务；通过任务分配和调度， 以及协调机制的建立，实现企业间相互协调保证快速、高效、低成本地完成 整个生产任务，以及成员企业之间的双赢。 2 1 2 虚拟企业的特点 1 组织构成的动态性：虚拟企业是一个实现市场机会而临时组成的具有 企业功能的组织形式。它不同于以资产为纽带构建的现行企业或集团企业， 后者具有相对稳定的组织结构，一经组建不会随某项任务的结束而解散。 2 物理范围的分布性：为实现某市场机会而组成的虚拟企业成员往往来 自不同的地区，甚至不同的国家，在地理上呈现出明显分布的特点。 3 结构的可重构性：虚拟企业的成员组织可以根据需要进入或退出某虚 拟企业，也可以同时参与多项任务，而成为多个虚拟企业的成员。这样虚拟 企业的每个成员可以灵活地重构出各种不同虚拟企业”1 。 4 市场机会的快速应变性：由于具有上述的各种组织特征，虚拟企业能 够快速的构造实现市场机会所需的所有资源，形成互补的优势资源的统一 体，产生强大的资源优势和竞争优势。 2 1 3 虚拟企业与传统企业的区别 虚拟企业与传统企业相比，具有如下特点： 1 企业界限模糊。虚拟企业打破了传统企业组织机构的界限和层次，虚 拟企业可以以不同方式与众多企业同时建立特定的关系，企业的界限模糊。 2 高度的流动性和灵活性。虚拟企业可以是临时性的，也可能是长期性 的，虚拟企业正足依靠这种动态的结构，灵活的方式来适应市场的快速变 化 啥尔滨理工大学工学硕士学位论文 3 以发达的信息网络为基础。在虚拟企业运行中，信息共享是关键，现 代信息技术和通讯手段使得沟通更为便利，使虚拟企业集成出较强的竞争优 势。 4 并行作业。在虚拟企业中，各个团队将实时地通过计算机网络进行协 作而不是有顺序地工作。这不仅节约了时间和成本，而且还促进了各企业发 挥各自的核心竞争力，使虚拟企业整体资源得到充分利用。 5 技术先进的企业网络。虚拟企业是个具有各种资源优势，尤其是技术 上优势的企业所组成的网络。虚拟企业的整体竞争力水平大于各个参与者的 竞争力水平的简单相加。 6 特有的风险。对于开拓者而言，如果加入到虚拟企业这样一个网络 中，将失去对职能的部分控制而将之割让给合作者，从而可能导致专有信息 和技术的泄露。 2 1 4 虚拟企业相关技术 虚拟企业能否顺利实施，技术是一个主要问题。虚拟企业的建立与实施 应以信息为主导高科技为基础，利用发达的计算机网络，建立完备的信息支 撑系统在提高企业交流与合作的基础上，使企业快速响市场机遇，赢得竞争 优势，这方面的主要问题是如何建立与实现分布式虚拟企业体系结构的组 织、生产和管理模式，快速、灵活的组织和利用各种分布式、异构的制造资 源。为解决这些问题，应主要从以下关键技术入手。 1 系统集成框架技术实施虚拟企业的关键技术则是多个企业系统的集成 框架，即如何在企业内部系统集成的基础上，设计虚拟企业系统的整体框架 与开发平台，实现不同企业系统的集成，实现分布式异构系统的集成开发， 它不仅加速企业集成的有效工具，而且由于它提供的面向对象的标准信息接 口也是成员企业间进行信息交互和协同工作的基础。 2 标准化技术这方面的工作主要包括商务数据交换e d i f a c t 、产品数 据交换标准s t e p 。超文本数据交换标准s g m l 和相关通信协议，如 i c p i p 、k q m l ( k n o w l e d g eq u e r ya n dm a n i p u l a t i o nl a n g u a g e ) ，这些标准技 术是不同企业间进行信息交换的基础，不仅可以促进国内企业间的动态联盟 的实现，而且可以为企业进入国际合作大环境，参加跨国公司的虚拟企业奠 定一个很好的基础。 。 哈尔滨理工大学工学硕士学位论文 3 动态企业过程管理系统与动态联盟特点相适应，管理、控制生产经营 及其他过程的管理系统应该具有可重构性、可重用性，即通过有针对的重构 调整，使虚拟企业能以高速、低耗的调整方式响应市场机遇。 4 多媒体支持下的并行工程技术不同专业背景和不同管理模式下的企业 要和谐、高效地合作，需要一个多媒体支持的并行环境，使他们可以异地交 流问题和故障诊断。并行工程提供了产品开发设计与制造过程的集成技术。 它支持产品开发及其相关过程设计的集成：支持异地制造；支持多功能项目 组，按并行方式进行设计与生产。 5 模型与仿真技术由于虚拟企业与虚拟制造有关，因此，对于虚拟企业 的产品过程进行建模仿真，采用基于仿真产品设计和制造技术是十分必要 的。 6 人机耦合界面技术系统的整体设计上，应使计算机系统具有更大的柔 性，适应人的智能，让人有更多的决策权力，而不是一味强调计算机的智 能，从而获得低成本的高智能。 此外，计算机网络通信技术、数据库技术等均是虚拟企业的重要技术， 他们共同构成虚拟企业的信息技术基础。 2 2 智能体的构成 智能体( a g e m ) 的研究最早源于分布式人工智能( d a i ) ，后与其他领域的 各种技术相结合，从中拓展了自己的研究领域。2 0 世纪6 0 年代，研究还集中 关注于智能体在描述信息和知识方面所具有的特性。直到2 0 世纪8 0 年代中 后期，由于智能体技术的广泛应用以及在实际应用中面临的种种问题，智能 体的理论研究才得到人们的重视，并于1 9 9 3 年首次召开了智能体形式化模型 的国际会议，于1 9 9 4 年召开了第一届智能体理论、体系结构和语言的国际会 议”1 。要应用多智能体技术，则首先需要了解智能体以及多智能体系统。 2 2 1 智能体概念 从知识处理的角度来看智能体足具有一定知识并能够针对特定目标有 效运用知识求解问题的能动实体。 l a n e 认为，智能体是一个具有控制问题求解机理的计算单元”。这种定 义是建立在普遍意义上的，可以指一个机器人，一个专家系统，一个过程， 一个模块或一个求解单元。 哈尔滨理工大学工学硕上学位论文 按照s h o h a m 的定义，一个智能体首先是一个实体，其次是这个实体应包 括诸如知识( k n o w l e d g e ) 、信念( b e l i e f ) 、承诺( c o m m i t m e n t ) 和能力 ( c a p a b i l i t y ) 等精神状态( m e n t a ls t a t e ) “”显然，s h o h a m 对于a g e n t 的定义 是一种高层次的定义，它隐藏了a g e n t 的许多细节组成问题，不便于实际操 作。一般认为a g e n t 应具有知识、目标和能力。知识就是a g e n t 对它处的环 境和要求解决的问题的某种描述，可以通过用户、其他a g e n t 或自身的学习 来获得。目标就是a g e n t 所要求解的问题和任务。能力就是a g e n t 可以求解 该问题的方法和手段，可以将a g e n t 定义成如下的形式： a g e n t = - ( m ，k ，a ，i ，l ， s ，f ，g ，r ，c ) 这是对a g e n t 的一种详细描述。其中，m 为方法，k 为a g e n t 内部知 识，a 为属性，i 为推理机制，l 为语言，s 为消息传递操作，f 为消息接受 协议，g 为全局知识，r 为继承机制，c 为系统服务。从而可以看出，a g e n t 具有面向对象技术中的对象的特征，如继承、封装等，所以在现实的时候， 可以用面向对象的技术来实现a g e n t 的功能。 2 2 2 智能体性质 m w o o l d r i d g e ，n r j e n n i n g s 认为智能体应该具有如下性质“”1 ： 1 反应性：一种有选择地感知和行动的能力。 2 自主性：目标驱动、动作支持和启动的行为。 3 合作性：与别的a g e n t 合作以达到共同目标。 4 知识级的通信能力：通过类似于人类的语言与人或其他a g e n t 交互的 能力。 5 推理能力：能够使用预先了解的一般目标的知识，根据抽象任务说明 采取行动，并选取方法加以解决。 6 适席性：能够根据经验学习和不断提高改进。 7 移动性：能够以一种自引导的方式从一个主机平台移到另一个主机平 台。 2 2 3 智能体构成 根据智能体的特性，文献“”中的智能体包括通信、执行、感知、推理、 协作模块，由于协作过程中需要智能体按照一定的要求来进行活动的决策， 所以我t f ；b d a 了智能体决策支持模块，有如图2 1 所示的智能体一般体系结 哈尔滨理工大学工学硕士学位论文 构。 图2 1 表示了智能体体系结构所包含的功能模块和知识库。通信模块 ( c o m m u n i c a t i o nm o d u l e ) 接收外界的信号或者消息，通过智能体通信语言与外 界进行交互，并由感知模块( p e r c e p t i o nm o d d e ) 过滤：推理模块( r e a s o n i n g m o d u l e ) 则按照存储在知识库( k n o w l e d g ed a t a b a s e ) 中的规则来识别、翻译和分 解消息，如发生冲突，需要对其进行消解；决策模块( d e c i s i o nm o d u l e ) 则按照 接收的信息和知识库中的知识来控制活动以及信息的传递，并提供协作过程 的决策支持，如果需要知识的交互，协作模块( c o o p e r a t i o nm o d u l e ) 来选择合 适的智能体，并请求通信模块( c o m m u n i c a t i o nm o d u l e ) 发送和接收消息，协作 模块建立分布式智能体之间的通信协议，执行监控模块( e x e c u t i o nm o n i t o r m o d u l e ) 则负责智能体任务执行的控制和监控。 图2 - 1 智能体一般体系结构 f i g 2 - 1g e n e r a ls t r u c t u r eo f a g e n ts y s t e m a g e n t 的知识库包含表示当前世界状态的知识和自身内部状态数据。典型 情况下，k b 将包括关于应用域静态属性的事实，诸如某个予系统或被某个特 定机制遵从的物理规律。a g e n t 在执行自己的规划的同时获得其它的知识。典 型情况下，这些知识将是世界的当前观察或者是系统从这些观察中得到的结 论，这些知识随时都会发生变化。在一个多a g e n t 系统中，一个a g e n t 需要 维持关于其它a g e n t 的不同的多个知识，包括关十它们状态的知识。知识库 中包含的知识通常表示为一阶谓词形式的具体实例。 哈尔滨理工大学工学硕士学位论文 2 3 多a g e n t 系统 2 3 1 多a g e n t 系统概念 人工智能技术是用于解决大型、复杂的现实问题，而解决这类问题己超 出了单一a g e n t 系统的能力。一个a g e n t 的能力是受其知识、计算资源以及 与其他a g e n t 相互关系的限制，通常处理复杂事务最有力的工具是模块化和 抽象化，多a g e n t 系统( m u l t i a g e n ts y s t e m ) 则提供了这种能力。这种能力是 基于i n t e m e t 的，在智能体之间能够互操作以及以对等交互的方式相互协作， 从而扩大单一a g e n t 的问题求解范围1 。 m u l t i a g e n t 系统可以认为是一个包含一群自主的智能体的系统，它们为 了共同的目的而相互协作，同时追求各自目标的实现“”“。 2 3 2 多a g e n t 系统存在的问题 m a s 的研究仍面临不少问题，g a s s e r 和s y c a r a 认为“”，问题主要存在于 如下6 方面： 1 如何在m a s 中形式化表示、描述问题，进而分解、分配问题。 2 如何实现各智能体间通信和相互作用，使用什么通信语言和协议，不 同智能体间如何互操作，如何查找开放环境中的合适智能体。 3 如何实现智能体行动的协同，并使局部决策具有非局部效果以及避免 有害的相互作用，如何确保m a s 不受资源限制。 4 如何使智能体了解其他智能体的行为、机会和知识，并针对内容进行 推理。 5 如何识别和消解智能体间的不同观点和冲突，以协调他们的行为。 6 如何实现分布式人工智能系统，为m a s 设计技术平台和开发方法。 这些问题是相互联系的。例如，不同的通信和相互作用过程蕴涵了协调 行为；不同的问题分解方法可以产生不同的相互作用方式和智能体模型化需 求；一致的行为依赖于智能体具有解决知识不一致问题的方法等。建立合理 的协调机制是确保一个m a s 系统问题求解的关键。 2 4 虚拟企业与多a g e n t 系统 由于虚拟企业环境多为分布的、动态的、异构的制造环境，传统的技术 和方法已经不适合其中出现的新的需求，而多智能体技术恰好能满足虚拟企 业的这些特殊需求，如：保证各成员企业的自治性及自主性；使用新的通讯 方式及信息表达模式实现企业间的协商与协作；在企业协商、合作的基础上 进行企业行为规划：将智能技术用于冲突协商求解。 在虚拟企业中，由于每个成员企业都是自治的企业实体，因此很自然地 会想到用a g e n t 代表各成员企业，用多a g e n t 系统代表虚拟企业( 如：美国 的n i i p 计划，欧共体的e s p r i t 虚拟企业的研究计划等，大多数都采用多智 能体技术研究虚拟企业) ，用a g e n t 技术和方法来解决虚拟企业中出现的复杂 问题。 1 从虚拟企业特性角度看，虚拟企业适合于用m u l t i a g e n t 系统来刻划虚 拟企业的动态分布、异构和自治特性使它很容易映射到m u l t i a g e n t 系统中： m u l t i a g e n t 系统中的协商与分布式问题求解在虚拟企业整个运作管理中也是 一个非常关键问题；虚拟企业中自治或半自治网络成员实体的决策是一种具 有不完全信息的决策，它们有协商的意愿以便达到一个共同的目标；为了有 效执行和观察分布式成员中业务流程，需要对成员企业作出快速反应，这些 都可以用a g e n t 来支持；虚拟企业角色模型中的责任、能力和知识，需要用 不同的a g e n t 来刻划；在虚拟企业的形成过程中挑选伙伴、伙伴关系管理和 分配任务都显示出虚拟氽业的市场特十牛和协商需求，而这些在m u l t i a g e n t 系 统都已有研究：一个虚拟企业联盟是一种动态的需要重构的组织，如：替换 成员、改变伙伴角色等需要一种柔性的a g e n t 模型结构来支持；m u l t i a g e n t 系统的可度量性使它适合支持动态的虚拟企业系统的不同层级的、在不同阶 段的防商、侨作，另一个方面每个企业本身也可以看作由半自治网络实体构 成。它比c l i e n t s e r v e r 模型更具有柔性，支持虚拟企业成员中角色的动态变 换。 2 连续进化的介业模型、技术、组织和市场条件需要有效的支持工具一 a g e m ；在虚拟企业中新的合作团队形成，并行上程已出现，在并行工程中对 a g e n t 冲突避免、检测、消解已有大量的研究；但大量研究表明支持在虚拟企 业中使用m u l t i - a g e n t 系统也存在以下几个方面的缺陷：( 1 ) 开发环境的健壮 性；( 2 ) 新系统与旧系统的接口问题；( 3 ) 安全机制与病毒防治问