摘要：介绍了当前企业信息系统状况，结合Agent技术的特点以及Agent技术与企业信息系统的相互适应性，提出了一种基于Agent技术的用来建立与问题域同构的、全面反映用户需求、具有一定自适应能力的企业信息系统的建模方法，该方法解决了目前企业系统结构僵化问题，具有非常好的灵活性、很强的可操作性和实用性。
关键词：软件工程；智能体；信息系统；逻辑模型；问题域
A Agent Oriented Method for Designing Enterprise Informat
ion System Model
Zhou Sanyuan
(Beijing Institute and Technology, Beijing，100081)
Abstract： This paper introduces the situation of enterprise information system，and in the light of the characters of agent technology as well as the adaptability between agent technology and enterprise information system, presents a kind of method for designing model，which is based on agent technology and is used to set up constituting problem domain， fully reflecting user requirements and having some adaptability. This method can help to resolve architecture rigid problem of enterprise,and it is flexible ,easy to manipalate and practical.
Key Word： Software engineering；Agent；Information system；Logic model；Problem domain
1 前 言
面对近20年来飞速变化的市场，企业经营管理模式正在逐渐由“金字塔式控制型”向扁平化、网络型、合作式、具有自适应能力的经营管理模式转变。作为企业机体神经系统的信息系统首先应该实现这种转变，并在新的经营管理模式中承担感知、协调、决策和指导的作用，但目前基于传统“硬方法”（软系统方法创始人切特兰德语）建立的信息系统无法担此重任。其中模型及建模方法是重要原因之一，本文从建模的角度对企业信息系统建设问题进行了研究，并提出了一种适应企业发展变革的系统建模方法。
2 现有企业信息系统中存在的主要问题
随着信息技术的发展，特别是互联网的广泛普及和使用，原有的企业信息系统暴露出的问题越来越多，概括起来有：a) 作为企业系统中重要组成部分的信息系统长期被放在次要位置；b) 常用的信息系统模型与现实不同构、甚至严重“扭曲”现实系统；c) 传统的分解-协调方法以降低系统活性的代价换取系统复杂性的降低；d) 系统模型结构僵化，无法实现系统对环境变化的自适应。
基于以上论述， 面对日益复杂的问题域，传统的需求分析方法越来越难以满足信息系统建设的需要，必须突破传统的理论框架寻求有效的解决方案。为此，一种全新的思想(或概念) ——基于（或面向）Agent的系统开发方法成为研究的热点。
3 相关研究
Agent技术最早于20世纪70年代出现在人工智能领域，其最大的特点是具有一定的智能及良好的灵活性，特别适合于对复杂、分布和难于预测问题的处理。在软件开发领域，Agent思想首先被应用于程序设计，以后逐渐发展到系统分析与设计，其中基于（或面向）Agent的程序设计被认为是“软件发展的下一个重大的突破”和“新软件革命”。由于Agent还是一种概念（或思想），尚未形成具体标准和理论体系，在什么是Agent这个问题上还存在很多争议，当然基于（或面向）Agent的系统工程方法也是多种多样。以下是4个比较著名的方法。
3.1 MultiAgent System Engineer方法
MultiAgent System Engineer方法简称MASE方法。该方法由Scott A. Delpach, Mark F. Wood 等人于2001年提出的，通过描述系统目标（做什么）、行为（怎么做）、Agent实体结构以及它们之间的通讯方式来定义一个系统。在该方法中Agent没有统一的结构(architecture)，这是有别于其它方法的一个特色，其次它将Agent定义为比OO中对象还要抽象的类（具有了行为特征），并应用OO需求分析工具UML对系统进行建模。
3.2 Gaia方法
该方法是M. Wooldridge, N. Jennings, K. Kinney 等人于2000年提出的多种Agent系统分析与设计方法。该方法将系统当作一个由不同交涉“角色”构成的“社会”或“组织”，通过对“角色”属性（职责——角色的功能、权限——使用资源的权利、活动——自主进行的运算、协议——成员的交互方式（目的、发起人、响应者、输入、输出、处理））及相互关系的定义来描述系统模型，该方法定义的系统模型分为3个子模型：成员结构、成员社会职责和成员关系。
3.3 BDI建模方法
该方法将 Agent视为理性Agent，并将信念(系统状态的信息部件)、期望(Agent的动机特性)和意图(由信念和期望所驱动的行为)作为 Agent的3种基本精神状态来对 Agent的行为进行描述。
3.4 MAScommon KADS方法
该方法由C. Iglesias,M. Garijo等人于1998年提出，它将系统分析分为两个阶段：概念描述阶段和需求定义阶段。
概念描述阶段使用Use Case获取用户初始需求，根据Use Case生成消息序列图（Message Sequence Chart），然后从消息序列图中识别“角色”及其交互关系。
需求定义阶段使用了6个模型对系统需求进行描述：Agent Model 、Task Model、 Expertise Model、 Organization Model 、Coordination Model 、Communication Model 。
以上几种方法通过不同的途径提出了基于（或面向）Agent的系统开发方法，在一定程度上改善了系统的体系结构，提高了系统对环境变化的适应能力，但仍然存在以下的一些问题：
a) 侧重于技术分析，对管理层面分析不够；b) 侧重模型定义，建模方法研究不够深入；c) 虽然各有特色，但没有统一标准和规范；d) 未考虑Agent粒度控制；e) 缺乏对建模成果的分析评价。
4 Agent技术与企业信息系统的相互适应性
4.1 特性角度分析
从Agent特性角度分析，Agent可用于信息系统建模。
根据目前广为认可的Wooldridge & Jennings Agent定义，Agent具有如下特性：
a) 自治性：Agent运行时不直接由人或物控制，它对它们自己的行为和内部状态有一定的控制权；
b) 社会性：Agent能与其它Agent进行信息交换；
c) 反应性：即对环境的感知和影响；
d) 预动性：Agent感知周围环境的变化，并作出基于目标的行为。
Agent适合于描述具有下列特征的系统：
a) 成员自然分布、主体自治、地理位置分散、数据分布；
b) 成员间有灵活性交互需求；
c) 处于变化的环境。
显然，现代企业信息系统就属于这一类系统，适合使用Agent模型描述。
4.2 信息角度分析
从企业信息角度分析， 面向Agent技术的建模对于现实企业是一种自然、同构的描述。
企业信息系统是现代企业系统的一个子系统，在整个系统中的地位比较特殊，这种特殊性体现在它并非独立存在，而是将它的各部分渗入到企业系统的其它子系统中，支持其它子系统的正常、高效运转，它需要随着企业系统以及其它组成部分的变化而变化。然而根据目前的需求方法建立的系统模型由于自身结构僵化而无法适应系统的变化要求，最终将退化为系统正常运转的障碍。这是目前信息系统建设急需解决的重要问题之一。基于Agent的模型正适用于这类问题的解决，主要理由如下：
首先，Agent通过定义自己的目标、职责、活动、行为规则、思维、服务、资源需求等属性完整地描述将要承担的系统角色。
其次，基于Agent的模型是一个分布式网状模型，成员间是合作、服务的关系，这正符合企业系统的体系结构的发展趋势。目前，在3C（Customers、Competition、Change）因素的驱动下，企业的组织结构正在由“科层式”金字塔结构向“网络化”扁平结构转化，成员关系也由“隶属型”、“指挥型”向“合作型”、“服务型”转变，这与基于Agent的系统模型完全相符。
最后，Agent的主动性、反应性使其易于对环境变化做出及时响应，实现与企业变革的同步调整。当然在目前的技术水平约束下，这种自适应能力是有限的，但所具有的一定的自适应能力将会延长系统的寿命，提高企业经营管理的水平。
5 基于Agent的企业信息系统建模的主要内容
企业信息系统建模主要涉及系统逻辑模型定义、建模方法的研究和模型分析与评价方法研究几个方面。
5.1 系统逻辑模型定义
从提高系统自适应性角度出发，力图定义一种面向管理分析、全面反映信息系统需求、具有一定自适应性、与问题域同构的基于Agent的系统逻辑模型。这一方面的具体研究内容包括：
a) 系统成员类别定义：根据成员在系统中的地位与责任（职责）进行类别定义，以便于需求分析阶段Agent的识别。类别不同决定了系统成员是异构的，这与现实是相符的。
b) 系统成员结构定义：设置不同类别Agent的具体属性以准确描述问题域中的系统实体，其中自适应机制的定义是个重点。
c) 系统体系结构定义：重点研究系统成员间的聚合机制、交互机制（通讯方式及协议）。体系结构的设计原则是“网络化、小型化、动态化”，以提高系统的应变能力。
5.2 建模方法的研究
建模方法提供了一系列的操作规程，据此可将现实系统以既定逻辑模型的形式描述出来。本文将采用如图1所示的分析步骤，逐步构造出系统的逻辑模型。建模方法的研究将重点研究以下4个问题：
a) 管理模型研究：组织职责分析、业务流程分析、环境因素分析；
b) 系统成员识别与分类；
c) 系统成员描述；
d) 系统结构描述。
图1 系统建模步骤
5.3 模型分析与评价方法研究
将重点研究如何使用模拟方法对模型功能、性能、资源配置、自适应能力进行分析与评价，具体研究内容包括：
a) 系统功能属性（时间、资源）的定义与量化方法；
b) 约束条件的量化；
c) 环境因素的识别与量化；
d) 评价指标体系及方法的设计。
6 基于Agent的企业信息系统建模的技术方案
系统建模方法主要按系统模型研究、建模方法研究、模型验证与评价等步骤进行。
系统模型研究包括：环境模型研究、管理模型研究、Agent结构研究、系统体系结构研究。
环境模型研究主要是用来描述系统外部环境。
管理模型研究：管理模型由两个模型组成，即组织职能模型和业务流程模型(组织职能模型是描述系统成员及其责任的，这是识别Agent的基础；业务流程模型反映了系统的运作情况，为刻画Agent间的交互奠定基础)。
Agent结构：由于企业系统中成员类别众多，采用同一种结构进行描述并不适合，为此本文采用了异构的描述方式，将系统成员分为系统Agent和业务Agent，采用不同的结构进行描述。
系统体系结构：系统体系结构的研究将从拓扑结构设计和成员关系两方面进行描述。基于Agent系统模型的拓扑结构是一个开放的网络型结构，其中每个节点是渗透到企业系统其它子系统的信息系统成员——Agent或Agent团体，连接节点的有向边描述成员间的合作关系。
建模方法研究包括：环境因素的识别与描述、管理模型的建模方法、Agent的识别与定义、体系结构的设计方法。
环境因素的识别与描述：环境因素的识别可通过分析系统外部相关者（External Actor）与企业的交互行为得出，依据环境因素分析树规定结构进行分类、分解描述。
管理模型的建模方法：绘制组织职能树，绘制业务流程图。
Agent的识别与定义：根据角色刻画Agent，描述每一个Agent。
体系结构的设计方法：是对系统拓扑结构图的绘制方法、 成员交互的一种描述。
系统拓扑结构图的绘制源于业务流程图，基本方法为：将承担业务流程图中角色的系统成员及系统技术成员（设备和软件系统）定义为图节点；将角色之间的每一个交互定义为图的边，交互方向决定边的方向。
成员交互的描述： 将每一条边所反映的交互行为进行结构化描述，格式为：{申请人，目的，条件，操作，参数序列，接受人，要求}。
模型验证与评价包括：功能验证、自适应性验证、评价指标体系和方法设计。
7 总 结
建模方法的研究是信息系统开发领域的重点课题之一，本文所讨论的建模方法弥补了目前建模方法的诸多不足，在信息系统开发理论方面有所贡献。该方法是一种面向管理分析与问题域同构的系统建模方法，采用了拟人化的成员刻画和松散型、动态化的系统体系结构，是基于Agent模型分析与验证的建模方法，它的可操作性强，具有一定的实用价值。
参 考 文 献
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