基于Ｍｕｌｔｉ—ａｇｅｎｔ的虛擬企業信息集成模型研究

摘要：文章在對虛擬企業的層級結構及其層級結構下信息集成管理的需求進行分析的基礎上，使用核心管理Agent、服務器Agent、客戶Agent以及資源Agent構建了虛擬企業信息集成模型，該模型由服務器層、客戶層、資源層組成，其中核心管理Agent通過服務器層對其它Agent進行管理。

關鍵詞：虛擬企業；Multi—agent；信息集成

一、 引言

隨著信息技術及Internet的飛速發展，世界經濟正逐步向全球化、一體化邁進，企業之間的競爭日益激烈，競爭態勢也發生了明顯的變化——不僅來自區域內的競爭，同時也更多地面臨著來自于全球業界領先者的競爭，20世紀90年代后，由于科學技術的不斷進步和經濟的不斷發展，產品的生命周期不斷縮短，市場競爭也日趨激烈，在這種情況下，一種新的企業組織模式——虛擬企業（Virtual Enterprise，VE）便應運而生。

為了順利完成虛擬企業的任務，成員企業內部的不同部門、不同地區的成員企業之間需要及時共享和交流大量的信息，這就需要通過有效的信息集成和共享機制，來把分布在各地的制造資源和系統連接成一個整體，以增強企業快速響應市場的能力。然而，由于虛擬企業是由多個企業組成的臨時聯合體，其制造環境具有分布、異構等特點，因此，如何將盟員企業之間的信息由無序、分散、異構的形式轉化為有序集成的狀態，并有效地支持成員之間的信息交互與協作，是實現虛擬企業有效運作的重要前提。

Agent技術起源于分布式人工智能，Wooldridge提出Agent的特性包括自治性、反應性、預見性和社會性。運用這些特性，如果將分布式的制造功能實體壓縮成一個Agent并且與具有其它功能的Agent連接起來，就可以實現信息的集成。在這種環境下，各Agent之間可以通過相互協商來實現在特定的時間、狀態下資源最有效的計劃。此外，企業中的制造資源可能被壓縮成為多個Agent并且與不同層級連接起來，復雜的企業資源計劃任務可以在各自的層級下細分成一些簡單的工作來完成。因此，使用Agent技術可以為虛擬企業分布式制造資源的信息集成提供一個有效的方法。

二、 虛擬企業信息集成管理的需求分析

1． 虛擬企業的層級結構。由于虛擬企業是為了實現某個商業目標由不同的企業臨時組成的一個企業聯盟，因此每個分散在網絡上的信息源不但從屬于某個成員企業，而且還是虛擬企業信息資源的組成部分，所以要對虛擬企業的信息進行有效地集成與管理，首先必須解決虛擬企業的信息多級管理問題，因此筆者給出了一個虛擬企業的組織模型，它包括四個層次：虛擬企業層、管理層、職能部門層和單元層，如圖1所示。

2． 信息集成管理的需求分析．虛擬企業的層級結構決定了它在不同層級上具有不同的需求，從層級結構來看，虛擬企業信息資源的集成大致上有以下四個層次方面的需求：

（1）虛擬企業層需求：虛擬企業層負責對各成員企業進行統一規劃、統一管理，其需求是對管理層應用的協同處理與控制。虛擬企業層也同樣對管理層下的各個職能部門層存在著一定程度的需求，但是職能部門層應用、管理層應用都必須在虛擬企業層應用的控制下進行應用。

（2）管理層需求：管理層需求是對職能部門層應用的協同處理與控制。管理層將各個職能部門之間緊密的聯系在一起，它改變了以往各職能部門之間相互獨立、信息流通不暢的弊端。

（3）職能部門層需求：職能部門層需求是對單元層應用的協同處理與控制。職能部門層將各個單元有機的組合在一起，形成統一的職能部門以發揮更大的作用。

（4）單元層需求：單元層需求是各個職能部門的工作人員對完成其本質工作所需的單元級應用，它反映各個職能部門為了完成任務的實際需要。

三、 基于Multi-agent的虛擬企業信息集成模型研究

1． 虛擬企業信息資源集成管理中Agent的構建。在研究基于Multi-agent的虛擬企業信息資源集成管理的過程中，必須注意的問題是，信息集成不僅要立足于各企業內部的各項業務活動，而且要支持各企業之間的交互協調活動；不僅要立足于系統的開放性與集成性，更要致力于系統的智能性與動態性[3]。要實現這些要求，關鍵在于Agent的合理設計與構建，因此筆者構建了以下四種類型的Agent：核心管理Agent、服務器Agent、客戶Agent以及資源Agent，這些Agent的功能如下：

（1）核心管理Agent：核心管理Agent負責完成對系統中各個Agent的狀態和相關活動進行管理，包括Agent定義庫和Agent狀態庫兩個部分，存放關于各個Agent的定義和執行信息，主要作用是創建和注銷各個Agent，并對Agent進行管理。

（2）服務器Agent：負責接收用戶的請求然后將結果反饋給使用者，并對其它Agent進行協調。它把從使用者那里獲得的請求信息分解為一系列的子任務，并將這些子任務發送給相應的資源Agent，從而與生產進度計劃結合起來獲得對于子任務的最優實施方案。

（3）客戶Agent：從使用者的角度看，客戶Agent是使用者的秘書。使用者通過客戶Agent的圖形用戶界面（GUI）輸入請求信息，這些信息包括產品名稱、需求時間、交付地點等，從服務器Agent中得到回復，并把結果反饋給使用者。

（4）資源Agent：一般與企業應用系統（如ERP、CAD等）、企業輸入輸出設備等資源相關聯，它負責對這些資源信息內容進行挖掘、提取、更新、管理、控制等，在成員企業中，資源分為私有資源和共享資源兩種。資源Agent的作用是進一步細分任務并對本地資源進行優化配置。

2． 虛擬企業層級結構下各類Agent的分布。Agent技術提供了一種很好的方式來將虛擬企業中分布式的信息資源進行集成。在這種基于Agent的環境下，分布式信息資源可以通過各類Agent之間相互協商來實現在特定的時間狀態下資源有效的配置。虛擬企業中的各類資源可以被壓縮成為多個智能體并且與不同層級連接起來，如管理層和職能部門層之間可以通過將職能部門層的Agent作為子智能體系統連接起來，從而實現信息資源在一個基于Agent的多層結構環境下進行集成。在這個集成環境下，復雜的虛擬企業資源計劃可以在各自的層級下細分成一些簡單的任務來完成。因此，使用Agent技術可以對在確定時間下分布式信息資源的集成提供一個有效的方法，圖2描述了在虛擬企業的層級結構下各類Agent的分布情況。

3． 基于Multi-agent的虛擬企業信息集成基礎模型。研究面向虛擬企業的信息集成模型，目的在于將分布于不同企業間的異構的信息集成在一起，并提供有效的信息集成與管理技術來動態的支持虛擬企業內的信息共享，即要實現提供信息、處理信息以及使用信息的功能，這就需要信息集成能夠在分布異構的、自治的成員企業之間進行，Agent技術為實現這種功能提供了有效的途徑。

通過計算機網絡（如LAN、Internet/Intranet）將核心管理Agent、服務器Agent、客戶Agent和許多資源Agent連接起來的多個Agent就可以看作是一個虛擬企業信息集成基礎模型（如圖3），這個模型的優點是簡單清晰、通俗易懂。然而，一個實際的虛擬企業信息系統應包括大量的服務器Agent、客戶Agent和資源Agent，并且資源Agent的功能可能包括設計、制造、交付、原材料供應等，所以這個模型具有一定的局限性，只代表最簡單的情況。

4．基于Multi-agent的虛擬企業信息集成三層結構模型。在制造業全球化的背景下，每一個實體企業都具有其自身的競爭優勢、合作伙伴、資源選擇標準以及其它與生產制造相關的各類要素，因此在前述構建的信息集成基礎模型的基礎上，筆者進一步構建了一個三層結構模型來支持虛擬企業信息集成管理的實施。在這個基于Agent的三層結構模型中，所有的客戶Agent、服務器Agent和資源Agent都分別分布在客戶層、服務器層和資源層上，核心管理Agent通過服務器層對其它Agent進行管理。該模型允許在一個虛擬企業中使用大量的應用不同知識的服務器Agent、為不同區域的使用者服務的客戶Agent以及異構的資源Agent，并將一些與虛擬企業利益相關的要素作為一種特殊的知識存儲在服務器Agent中，如圖4所示。

在這個三層結構模型中，所有的Agent都通過計算機網絡連接起來，并且當需要時還允許新的服務器Agent、客戶Agent以及資源Agent加入進來，參與到現有的信息集成系統中，這個特點使得虛擬企業信息集成系統在拓展信息處理能力、方便顧客等方面具有更大的開放性。此外，由于每個服務器Agent都具有與所有客戶Agent和資源Agent交流、協商的能力，因此，當一個服務器Agent出現問題時，客戶Agent可以選擇和使用其它服務器Agent來進行工作，使得虛擬企業信息集成系統具有更高的可靠性、有效性和柔性，以便快速響應顧客的需要。

四、 結束語

本文在分析虛擬企業層級結構的基礎上，通過構建四種類型的Agent來描述虛擬企業信息集成模型，分別是核心管理Agent、服務器Agent、客戶Agent以及資源Agent。利用這些Agent，筆者給出了基于Agent的虛擬企業信息集成基礎模型，在分析該模型局限性的基礎上對其改進，構建了基于Multi-agent的虛擬企業信息集成三層結構模型，由于該模型具有開放性、靈活性、自主性與自適應性等特點，使得虛擬企業信息集成系統具有更高的可靠性和柔性，以便快速滿足顧客的需要。

參考文獻：

1．Wooldridge MJ．Agent—based software engineering．In：IEE proceedings on Software engineering．London，February，1997，144（1）：26-37．

2．Dongsheng Wang，Sev V．Nagalingam，Grier C．I．Lin．Development of an agent—based Virtual CIM architecture for small to medium manufacturers．Robotics and Computer—Integrated Manufacturing，2005：9．

3．王敏紅，鄭會頌．基于CORBA的Multi—Agent虛擬企業信息系統．中國管理科學，2002，（4）：43-44．

4．李荷花．基于多Agent的企業信息集成平臺研究．計算機工程，2005，（4）：33-34．

基金項目：西北工業大學2006年畢業設計（論文）重點扶持項目。

作者簡介：夏維力，西北工業大學管理學院教授；王艷照，西北工業大學管理學院碩士生。

收稿日期：2007-04-18。