一種基于本體的多代理供應鏈管理模型

張秀君 劉成山

〔摘 要〕本文提出了一種基于本體的多代理供應鏈管理的分層模型，該模型包括資源層、知識管理層、代理層及應用層，對模型每層的功能和模塊進行了詳細地描述。探討了該模型的工作流實現過程，并詳細闡述了該過程使用的3種類型的代理，即配置代理、合約經理代理和談判代理的功能 ，描述了利用代理實現協同談判的過程。

〔關鍵詞〕供應鏈管理；工作流；代理；本體

ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００８－０８２１．２０１２．０１．００３

〔中圖分類號〕Ｃ９３１.６；ＴＰ３９９ 〔文獻標識碼〕Ａ〔文章編號〕１００８－０８２１（２０１２）０１－００１２－０４

A Supply Chain Management Model of Ontology-based AgentsZhang Xiujun１，２ Liu Chengshan２

（１．School of Finance and Economics，Xi餫n Jiaotong University，Xi餫n 710061，China；

２．School of Economics and Management，Xidian University，Xi餫n 710071，China）

〔Ａｂｓｔｒａｃｔ〕A supply chain management model of ontology-based agents including resources layer,knowledge management layer,agent layer and application layer was put forward and the function and module of each layer was described detailedly.The implementation process of workflow was probed and the respective function of configuration agent,contract manager and negotiation agent was elaborated,and the collaborative negotiation process using agents was also given.

〔Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ〕supply chain management（SCM）;workflow;agent;ontology

１ 相關研究

在現代商業環境下，供應鏈管理（SCM）作為降低成本、滿足相關各方需要的方法，顯得日益重要。供應鏈管理的本質是協調和管理，它以客戶需求為中心，對整個供應鏈系統（包括供應商、制造商、分銷商、零售商和消費者）進行計劃、協調、操作、控制和優化，從而提高整個供應鏈系統的速度和效率，降低成本提高效益。在經濟進一步全球化的背景下，為應對全球市場的快速變化，供應鏈管理必須更加靈活和富有效率，計算機技術和人工智能在其中發揮著極其重要的作用。而代理技術的廣泛應用，大大提高了供應鏈管理的靈活性和效率。

近年來，對供應鏈管理的定量化研究、供應鏈管理模型的構建與仿真已成為該研究領域的熱點之一，最新的研究集中于基于代理的供應鏈管理的構建。從供應鏈全局角度來看，沒有模型能夠描述供應鏈流程的所有方面，所以Chopra等人指出［１］，可以從戰略層、戰術層和運作層對供應鏈模型進行分類，從而幫助建模者確定研究范圍的寬度和供應鏈計劃水平的長度。目前國外的研究較有代表性的有：文獻［２］提出了一種以客戶為中心的基于移動代理系統的模型并運用移動代理系統來處理供應鏈管理中的復雜事務；文獻［３］提出了一種合作的多代理商業網絡模型。文獻［４］中對供應鏈管理中多代理的應用從技術方面進行了描述。文獻［５］則給出了一種組織基于代理的供應鏈談判方法。國內學者在該方面的研究很少，缺少代表性的成果?？偟膩碚f，對現有的基于代理的供應鏈管理模型研究主要分為兩類：一類側重于模型的構建與優化；另一類側重于供應鏈管理具體過程的描述。本文在吸收近年來基于代理的供應鏈管理模型研究成果的基礎上，引入本體的概念，提出了一種基于本體的多代理供應鏈管理模型，然后詳細描述其工作流實現過程。

２ 基于代理的供應鏈管理模型

代理的自治、主動和進化的特性使得它能夠迅速地適應供應鏈系統的變化，因此在供應鏈管理系統中加入代理可以大大加快其反應速度，提高效率。而本體在資源的查找中起到非常重要的作用，可以方便地實現異構資源庫的互操作。借助于分層的設計思想，圖１給出了一種基于代理的供應鏈管理4層模型：資源層、知識管理層、代理層和應用層。各層的主要功能和模塊解釋如下。圖１ 基于代理的供應鏈管理模型

２.１ 資源層（Resource Layer）

資源層包含了供應鏈管理中的所有資源：供應商信息、制造商信息、客戶（分銷商、零售商、消費者）需求信息等。可以通過知識獲取工具，信息經過分類、整理、抽取、整合為知識庫。該層可使用元數據收割模型（比如OAI-PMH）［６］，從每個資源庫中采集并提取元數據，經過處理、合并后保存在一個元數據庫中，方便代理對元數據進行查詢。該方法可以有效地解決各資源庫在元數據格式上可能存在的異構性問題，方便實現跨庫互操作。

２.２ 知識管理層（Knowledge Management Layer）

本層包含了知識管理的各個方面：知識獲取、知識積累、知識交流、知識創新和知識應用，本體在其中起著非常重要的作用。該層允許各供應商、制造商和客戶節點自行創建、部署、配置或取消代理，模擬復雜、真實的服務過程，每個節點由領域注冊本體庫、傳統的UDDI（統一描述、發現和集成）服務庫、OWL-S服務本體庫和領域本體庫組成。

２.３ 代理層（Agent Layer）

該層分成需求模塊、供應模塊和產品模塊三部分。在作出有關產品的市場預測后，需求模塊產生相關信息并發布到共享平臺，它包括客戶服務代理，批發銷售代理等。供應模塊接受市場的需求信息和供應商信息，并負責與供應商和分銷商進行談判。生產模塊負責完整的制造管理，制定運籌計劃，傳輸產品信息，監督生產等，它包括生產代理、規劃和調度代理、質量保證代理和庫存控制代理等。

為了實現工作流的動態特性，使模塊中的代理通過消息機制在知識管理平臺上進行交互，每個模塊同時定義3種代理：資源代理、過程代理和用戶代理。資源代理用于封裝資源，為Web Services提供通用接口；過程代理同其它代理交互并以工作流方式交換信息，同時發現、配置、組合和執行Web Services以提供復雜的服務；用戶代理提供交互的接口。

２.４ 應用層（Application Layer）

應用層定義了完成工作流的相關應用服務，每個相關的應用都有一個WSDL接口來描述服務。資源代理封裝了資源，通過UDDI注冊、描述和發現資源。UDDI服務庫注冊服務的語法，而OWL-S服務庫注冊服務的語義。當一個服務的語法和語義描述信息被發布，就會被過程代理發現。過程代理接收用戶代理的OWL-S格式的服務請求，利用OWL-S匹配器進行語義匹配，最終通過匹配UDDI服務庫和OWL-S服務本體庫，找到UDDI服務庫中的目標服務。

３ 工作流實現過程描述

圖２給出了一個基于代理談判的工作流過程。工作流方式能改進多邊談判過程的協調性，易于形成與客戶訂單的目標一致的合同。該過程使用3種類型的功能代理：配置代理、合約經理和談判代理。配置代理在整個產品實現過程中起著協調的作用；合約經理負責具體的MRS 并且設法使談判過程達成一個針對MRS的協議；談判代理執行與供應商的談判過程。

圖２ 基于代理談判的工作流過程

系統建立在JADE（Java Agent DEvelopment Framement）［７］架構上，這是一個Java環境下多代理應用的開源平臺，最新版是4.0.1。JADE的ADE架構通過代理通信協議的消息交換機制實現代理之間的通信和協作，采用黑板結構集成多個知識源，它為代理提供公共工作區，每個代理可利用黑板充分交換知識和協調任務，所有解決問題的行動在系統框架內被觸發。當有任務需要執行時模塊激發服務被調用，此時知識源通過寫入新的信息到黑板（比如新的供應商選擇）并且修改現有的信息，然后優化生產日程。

３.１ 配置代理

配置代理的作用是任務的產生和協調。把生產目標分解為更為具體的子目標。在一個動態和開放的商業環境里，為了達成協議，所有目標介入雙邊或多邊協商。當有訂單時，配置代理通過呼叫MRPII/ERP系統把訂單轉換成一套MRS。對于每個MRS，配置代理生成一個合約經理代理并把MRS作為任務分配給該代理。合約經理代理生成合約并由配置代理從整個系統的角度進行包括子任務的履行、成本控制、協調性和風險規避等方面的評估。

在談判準備階段，配置代理向合約經理代理發送MRS任務，包括談判對象、價格區間、績效評價和談判策略，并要考慮MRS的優先權。在談判階段，配置代理需要根據對手的興趣調整談判參數。若有MRS的改變，配置代理查看與這個MRS有關的限制條件，如果限制條件是滿意的，配置代理通知該合約經理代理；否則通知其它合約經理代理并改變原始的參數設置。這種事件觸發限制處理機制幫助配置代理使多個談判過程同步以保持合約間的一致性。

最終所有合約經理報告他們的談判結果——每個MRS的最佳出價。配置代理據此評估所有出價并做出最優決策。如果某些出價與系統目標相沖突，配置代理可以要求相關合約經理重新協商談判參數。

配置代理包含以下幾種類型的功能模塊：任務發生器、合約經理生成器、談判協調器、限制規則庫和界面。任務發生器用于分析潛在的事件并把它規劃成其他功能代理處理的子任務，然后請求合約經理生成器啟動談判程序。合約經理生成器的作用是根據任務發生器給出的參數，為每一MRS任務生成一個合約經理代理。這些合約經理代理獨立地為不同的MRS工作，需要一個談判協調器來處理多種談判過程并使不同的談判結果同步，一旦MRS出現變動，談判協調器就變動限制條件以發現哪一個合約經理代理應當被通知改變MRS參數。界面模塊用于配置代理和其他代理之間的信息交換。

３.２ 合約經理代理

合約經理代理負責通過出價和談判過程把MRS轉換成合約。信息服務器把任務發布給多家承包商（可能存在同一項任務的并行談判過程），合約經理代理創建幾個談判代理與不同的供應商談判，結果提供最佳出價的供應商贏得合約。合約經理代理包括2個功能模塊：談判代理發生器和出價評估器，前者生成若干談判代理，每個談判代理對應一個供應商代理，后者分析談判代理所收集的所有出價并根據評估規則選擇最佳的出價。

每個談判代理根據合約經理代理提供的參數與一個供應商代理進行談判并達成一個具體的MRS出價協議。談判代理包括5個功能模塊：界面、通信裝置、提案產生器、推理引擎和數據庫。界面模塊為用戶參與談判提供一個友好的界面，用戶能查看談判的過程，如時間、輪次、當前提案或者對談判力度做恰當的修改等。通信裝置處理代理之間的信息交換，所有的代理通過通信裝置來發出出價或接收還價。提案產生器根據最初的參數、用戶的偏好和興趣為特定任務生成提案。推理引擎運用績效評價來評估提案，它考慮了特定任務的所有相關屬性然后給出一個能代表提案滿意程度的績效評價。數據庫包含任務的基本信息，如目標、限制條件、談判策略和歷史談判數據等。

３.３ 協同談判過程

協同談判過程需要經過分解，邀請，出價和簽約4個階段。在分解階段，配置代理把訂單分解成MRS，通過呼叫MRPII/ERP系統分析定單并生成計劃，根據計劃每一MRS被作為一項任務并要求合約來完成。然后配置代理為任務創造若干合約經理代理，每個合約經理代理用配置代理定義的初始參數來承擔任務。

在邀請階段，合約經理代理向信息服務器發送請求來尋找潛在的供應商，信息服務器檢索數據庫，返回候選供應商名單。合約經理代理生成若干談判代理，每一個談判代理與一個候選供應商代理談判。根據合約經理指示的任務目標、限制條件和談判策略來激活談判代理。任務發布格式如下：

在簽約階段，合約經理從交涉代理處收集所有出價。配置代理在所有合約經理之間進行協調從而促使他們各自的出價達成一致。最終選擇最佳的出價并提供給相應的供應商代理。

４ 結 論

多代理技術的成功應用部分解決了供應鏈管理中的效率瓶頸。為進一步提高供應鏈管理的效率，本文提出了一種基于本體的多代理供應鏈管理模型。該模型包括資源層、知識管理層、代理層及應用層。并對基于本體的多代理談判過程的工作流進行了具體描述。實驗測試可利用JADE提供的測試平臺［８］。下一步的研究將專注于如何通過知識庫的完善來提高代理的談判能力，以及如何提高供應鏈管理的安全性等。

參考文獻

［１］Sunil Chopra,Peter Meindl.Supply Chain Management:Strategy,Planning and Operation［Ｍ］.IIE Transactions,2004,34(10):221-222.

［２］Weihui Dai.Consumer Oriented Supply Chain Management Based on Mobile Agent System［Ｃ］.New Trends in Information Science and Service Science(NISS),4th International Conference on May,2010,Gyeongju,Korea:604-608.

［３］Diosteanu Andreea,Cotfas L.Adrian,Smeureanu Alexandru,et al.Multi-Agents and GIS Framework for Collaborative Supply Chain Management Application［Ｃ］.9th Roedunet International Conference(RoEduNet)on June,2010:157-162.

［４］Carsten Bo¨hle,Bernd Hellingrath,Wilhelm Dangelmaier,et al.Workflow-based Agents for Supply Chain Management［Ｃ］.Industrial Informatics(INDIN),8th IEEE International Conference,Osaka,June,2010:643-648.

［５］Gong Wang,TN Wong,Xiaohuan Wang.An Adaptive Ontology-Mediated Approach to Organize Agent-based Supply Chain Negotiation［Ｃ］.Computers and Industrial Engineering(CIE),40th International Conference on August,2010,Awaji:1-6.

［６］The Open Archives Initiative Protocol for Metadata Harvesting［Ｊ／ＯＬ］.http:∥www.openarchives.org/OAI/openarchivesprotocol.html，2010-07-13.

［７］JADE［ＥＢ／ＯＬ］.http:∥jade.tilab.com/，2011-03-08.

［８］JADE Test Suite［Ｊ／ＯＬ］.http:∥jade.tilab.com/doc/tutorials/JADEzTestSuite.pdf/，2011-03-08．