（机械制造及其自动化专业论文）基于多agent技术的erp系统智能化研究.pdf

摘要 论文题e l ：基于多a g e n t 技术的e r p 系统智能化研究 学科专业：机械制造及其自动化 研究生：崔雅娟签名： 指导教师：傅卫平教授签名： 摘要 面对日益激烈的竞争和复杂的动态市场环境，作为企业信息化主要内容之一的企 业资源计划( e r p ) 系统应该更快更准确地对这种复杂的动态环境作出反应和决策。因 此，企业对e r p 的智能化需求日益迫切。本文运用a g e n t 技术和j a d e x 软件开发框架， 通过对基于多a g e n t 技术的智能e r p 系统概念模型的研究，设计出了以b d i 协调机制 为模型的多a g e n te r p 功能模块的体系结构，给出了基于多a g e n t 的智能e r p 系统流 程，并在软件的原理性实现方面进行了探索。 本文完成的主要工作有： ( 1 ) 研究设计了基于m u l t i a g e n t 智能e r p 系统流程。该流程中包括主生产计划 模块，销售模块，库存模块，采购模块以及财务模块，是e r p 系统最基本模块结构。 该流程优于传统流程的地方在于它是一个循环的，相互制约的体系，这使该e r p 软件 模块之间能更好地协调，从而更好的体现智能化。 ( 2 ) 在分析了m a s 中a g e n t 之阃的通讯方式和语言以及他们之间协调模型的基 础上，根据基于m u l t i a g e n t 的e r p 系统概念模型，设计出了库存管理，销售管理和采 购管理的体系结构，再分别按照协调a g e n t 、接口a g e n t 、资源a g e n t 和任务a g e n t 的 分类标准把各管理模块按照功能展开，最后把模块中的不同功能的a g e n t 根据b d i 模 型中的信念、目标和规划库具体实现。 ( 3 ) 用j a v a 语言开发软件的界面，建立了多a g e n t 智能e r p 系统原理性软件框 架，实现了库存管理、销售管理和采购管理系统的基本功能。验证了在j a d e x 平台下生 成的a g e n t 可以应用在e r p 功能实现上，以及基于b d i 模型的a g e n t 功能设计和编程 思想较以往编程方法更有利于实现智能化。 关键词：多a g e n t 系统；智能e r p 系统；b d i ij a d e x a b s t r a c t t i t l e ：e r s e a r c ho ni n t e l l i g e n te r ps y s t e mb a s e do n m u u 。i - a g e n t m a j o r ：m a c h i n em a n u f a c t u r i n ga n d a u t o m a t i o n n a m e ：y a j u a nc u i s u p e r v i s o r p r o f w e i p i n gf u a b s t r a c t s i g n a t u r e ： s i g n a t u 怕：心 f a c i n gt ot h ei n c r e a s i n g l yc o m p e t i t i o na n dc o m p l e xd y n a m i cm a r k e te n v i r o n m e n t , a s o n eo ft h ee n t e r p r i s ei n f o r m a t i o nm a i nc o n t e n t s ，d e v e l o p m e n ta n di m p l e m e n t a t i o no fe r p s y s t e me f f e c t i v e l yi m p e t u s t ot h eb u s i n e s se n t e r p r i s em a n a g e m e n ta n di n f o r m a t i o n t e c h n o l o g ya n da u t o m a t i o n 耵l i sp a p e rp r o p o s e st h ec o n c e p to fi n t e l l i g e n te r ps y s t e mb a s e d o nm u l t i a g e n tt e c h n o l o g y a f t e rd o i n gr e s e a r c ho nm u r i a g e n te r ps y s t e mc o n c e p tm o d e l ， t h ea r c h i t e c t u r eo fm u l t i a g e n te r pf u n c t i o n a lm o d u l e sa r cd e s i g n e db a s e do nb d im o d e l ， a n dt h ep r o c e s so fm u l t i a g e n te r ps y s t e ma r ea l s or e a l i z e d a l lo ft h e s ew o r k sa r et h e e x p l o r a t i o n so ns o f t w a r ep r i n c i p l er e a l i z a t i o n t h em a i nw o r k so f t h i sp a p e r ： ( 1 ) r e s e a r c ha n dd e s i g nt h ep r o c e s so fe r ps y s t e mb a s e do nm u l t i a g e n t t h i sc i r c l e i n c l u d e sm a i nm a n u f a c t u r ep l a nm o d u l e ，s e l lm o d u l e ，r e p e r t o r ym o d u l e ，p r o c u r e m e n tm o d u l e a n df i n a n c em o d u l e a st h em o s te r p s y s t e mm o d u l ef r a m e t h i sp r o c e s si sb e r e rt h a nt h i so f t r a d i t i o n a le r ps y s t e m ，b e c a u s ef l e x i b i l i t ya n di n t e l l i g e n ta p p l i c a t i o nw i l lb es u b j e c tt o v a r y i n gd e g r e e so fr e s t r i c t i o n s t h ec y c l eo fc h e c k sa n db a l a n c e sb e t w e e nt h ee r p s o f t w a r e m o d u l e si nt h i sp a p e rc a nb eb e t t e rc o m m u n i c a t i o na n dc o o p e r a t i o nf u r t h e rp r o m o t i n gt h e i n t e l l i g e n ta p p l i c a t i o n a tl a s tr e a l i z em o d u l es o r ta g e n tb a s e do nb e l i e f , d e s i r ea n d i n t e n t i o n w h i c ha r ei nb d im o d e l ( 2 ) a f t e rr e s e a r c h i n go nt h em e a n sa n dl a n g u a g eo fa g e n tc o m m u n i c a t i o na n dt h e i r c o o r d i n a t i o nm o d e l ，a c c o r d i n gt ot h ee r ps y s t e mc o n c e p t u a lm o d e lb a s e do nm u l t i - a g e n t ， t h es t r u c t u r e so fi n v e n t o r ym a n a g e m e n t ，s a l e sm a n a g e m e n ta n dp r o c u r e m e n tm a n a g e m e n t a r ed e s i g n e d r e s p e c t i v e l yi na c c o r d a n c ew i t hc o o r d i n a t i o na g e n t 、i n t e r f a c ea g e n t 、r e s o u r c e a g e n ta n dt a s k sa g e n tc l a s s i f i c a t i o ns t a n d a r d sd e v e l o pm o d u l ef u n c t i o na c c o r d i n gt ov a r i o u s m a n a g e m e n t ( 3 ) e m p o l d e rt h es o f t w a r ei n t e r f a c ew i t hj a v al a n g u a g e ，e s t a b l i s ht h em u l t i a g e n te r p s y s t e mf r a m e w o r k ，a n dr e a l i z ei n v e n t o r ym a n a g e m e n t 、s a l e sm a n a g e m e n ta n dp r o c u r e m e n t i a b s w a c t s y s w m e s s e n t i a lf u n c t i o n t h ea g e n t - b a s e di n t e l l i g e n te r p s y s t e mf r a m e w o r ki sc o n s t r u c t e d , w h i c hv a l i d a t et h ej a d e xg e n e r a t e da g e n tc a l lb eu s e di nt h ee r pf u n c t i o n a lr e a l i z a t i o na n d t h ea g e n tf u n c t i o nd e s i g nb a s e do nb d im o d e la n di t sp r o g r a m m i n gt h o u g h ta l eb a t t e ri n i n t e l l i g e n tr e a l i z a t i o n k e yw o r d s ：m u l t i a g e n ts y s t e m ：i n t e l l i g e n te r ps y s t e m ；b d hj a d e x 独创性声明 秉承祖国优良道德传统和学校的严谨学风郑重申明：本人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成果。尽我所知，除特别加以标注和致谢的地 方外，论文中不包含其他人的研究成果。与我一同工作的同志对本文所论述的工作和成 果的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并已致谢。 本论文及其相关资料若有不实之处，由本人承担一切相关责任 论文作者签名：鳓 “司年；月瑁日 学位论文使用授权声明 本人笨：j t 堑昏在导师的指导下创作完成毕业论文。本人已通过论文的答辩，并 已经在西安理工大学申请博士硕士学位。本人作为学位论文著作权拥有者，同意授权 西安理工大学拥有学位论文的部分使用权，即：1 ) 已获学位的研究生按学校规定提交 印刷版和电子版学位论文，学校可以采用影印、缩印或其他复制手段保存研究生上交的 学位论文，可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索；2 ) 为教学和 科研目的，学校可以将公开的学位论文或解密后的学位论文作为资料在图书馆、资料室 等场所或在校园网上供校内师生阅读、浏览。 本人学位论文全部或部分内容的公布( 包括刊登) 授权四安理工大学研究生部办 理。 ( 保密的学位论文在解密后，适用本授权说明) 论文作者躲趣陋翱虢焦埠砷= 3 月瑁日 第一章绪论 1 绪论 1 1 研究背景 现今，在全球竞争激烈的大市场中，无论是流程式还是离散式的制造业，无论是 单件生产、多品种小批量生产、少品种重复生产还是标准产品大量生产的制造，制造 业内部管理都会遇到延期交货、原料缺乏、仓库库位饱和以及资金周转慢等问题。由 此，人们不断努力寻求解决此类资源流转问题的方法，其中上个世纪6 0 年代出现了e r p 的雏形m r p ( m a t e r i a lr e q u i r ep l a n n i n g ) ，试图探讨解决此类问题的好方法。据美国生 产与库存学会( a p i c s ) 统计，使用一个m r p i i 或e r p 系统可以为企业带来巨大的经 济效益。随着中国加入w t o ，新的管理方法和管理手段正在越来越多的被引入企业运 作中。 e r p 是由美国加特纳公司( g a r t n e rg r o u pi n c ) 在2 0 世纪9 0 年代初首次提出的， 那时的e r p 概念，还只是根据计算机技术的发展和供应链管理，推论各类制造业在信 息时代管理信息系统的发展趋势和变革：当时，i n t e r n e t 的应用还没有广泛普及。随着 实践和发展，e r p 至今已有了更深的内涵，概括起来主要有三方面特点。 1 e r p 是一个面向供应链管理的管理信息集成。e r p 除了传统m r pi i 系统的制造、 供销、财务功能外，在功能上还增加了支持物料流通体系的运输管理、仓库管理( 供 应链上供、产、需各个环节之间都有运输和仓储的管理问题) ；支持在线分析处理( o n l i n e a n a l y t i c a lp r o c e s s i n go l a p ) 、售后服务及质量反馈，实时准确地掌握市场需求的脉搏； 支持生产保障体系的质量管理、实验室管理、设备维修和备品备件管理；支持跨国经 营的多国家地区、多工厂、多语种、多币制需求；支持多生产类型或混合型制造企业， 汇合了离散型生产、流水作业生产和流程型生产的特点；支持远程通信、 w e b i n t e r n e t i n t r a n e t e x t r a n e t 、电子商务、电子数据交换；支持工作流( 业务流程) 动 态模型变化与信息处理程序命令的集成。 2 采用计算机和网络通信技术是最新的成就。网络通信技术的应用是e r p 同m r p i i 的又一个主要区别。e r p 系统除了已经普遍采用的诸如图形用户界面技术( g u i ) 、 s q l 结构化查询语言、关系数据库管理系统( r d b m s ) 、面向对象技术( o o t ) 、第四 代语言计算机辅助软件工程、客户机服务器和分布式数据处理系统等等技术之外，还 要实现更为开放的不同平台互操作，采用适用于网络技术的编程软件、加强了用户自 定义的灵活性和可配置性功能，以适应不同行业用户的需要。网络通信技术的应用， 使e r p 系统得以实现供需链管理的信息集成。 3 e r p 系统同企业业务流程重组( b p r ) 是密切相关的。信息技术的发展加快了 信息传递速度和实时性，扩大了业务的覆盖面和信息的交换量，为企业进行信息的实 时处理、做出相应的决策提供了极其有利的条件。为了使企业的业务流程能够预见并 响应环境的变化，企业的内外业务流程必须保持信息的敏捷畅通。 西安理工大学硕士学位论文 制造业是否实现e r p 系统，什么时候实现，取决于企业的性质、规模以及发展和 经营战略的需要。不论如何，都应从e r p 的高度来进行企业信息化建设的长远规划。 但是传统的e r p 系统在系统结构上一般是固定的，当企业的组织结构发生变化时，企 业规模扩大时，这样的软件系统并不能随着企业规模的扩张而自行扩张，不能随着企 业的发展变化而动态的变化，一个僵化的软件系统反过来却影响到了企业的发展。目 前e r p 已经暴露出来的问题有：e r p 太复杂，不灵活，实施费用昂贵且实施周期太 长，实施成功率低。e r e 的业务模型僵化、无法灵活满足新的业务需求。传统的 面向事务处理的e r p 缺乏对智能化预测与决策的有效支持。 为使传统的e r p 系统适应企业不断发展变化的需要，能主动为企业提供问题或问 题解释等服务信息及资源配置方案。采用多智能体( m u l t i a g e n t ) 技术，将e r p 系统 中的各种功能及软件模块构造为能主动为用户服务的，一个能在问题求解环境中持续 自主运行的实体。而这样的实体可以表示为智能体，一个基于a g e n t 的多智能体企业资 源计划系统的系统结构，从而使传统的e r p 系统及其在企业管理中的应用和管理思想 更具可塑性和自主性，更适应用户的需求在动态、不确定环境下的使用。 综上所述，为使e r p 软件更好地为现代企业服务，克服缺点，发挥优势，我们就 必须对其进行改造和更新。智能化是e r p 软件的发展方向，因此越来越多的研究采用 a g e n t 技术将e r p 系统中的各个功能及软件模块分解转换为智能体，提出和构造一个 具有高可塑性和高自主性的智能化e r p 软件。 1 2 研究现状 随着市场的发展和竞争的激励，越来越多的企业和学者注意到智能对生产制造企 业的重要性，于是在智能化e r p 的开发和研究方面涌现出许多具有代表性的例子。目 前对智能化e r p 的研究和实践多侧重在先进信息技术应用与企业建模技术应用两个方 面。前者将智能化e r p 的架构搭建在信息技术的改进上，通过有效的研究和实践，引 入中间件平台、组件化、快速开发工具、开放性体系结构、面向对象技术、可重用性 等信息技术，增强了e r p 系统的智能性。后者通过引入动态企业建模技术，也大大增 强了e r p 的智能性。 但是，目前的研究状况一方面是只停留在理论研究的基础上，例如赵涛，石风志 的基于m a s 技术的e r p 系统概念模型设计，以及李君，吴春旭关于基于多a g e n t 技术的中小企业e r p 系统研究“1 ；另一方面是只对e r p 系统中的单一模块进行开发， 如生产调度，这方面的研究有杨浩博士基于多a g e n t 的敏捷化智能制造执行系统研帮”， 其中的a g e n t 开发平台选取的是g r a s s h o p p e r ：还有关于物流调度系统的研究，例如龙 华的基于多a g e n t 的物流调度系统研究“，另外还有凌成的基于a g e n t 的决策支持系统 研究与设计“1 ，w i e n d a h l 等研究了基于a g e n t 的自组织生产系统控制“1 b u s s m a r m 提 出了面向a g e n t 的制造系统体系结构，采用a g e n t 技术进行制造执行系统中的物流控制 2 第一章绪论 研究”，c h e n 等采用a g e n t 技术进行了制造调度与供应链的协调研究“1 。但是其他基 于a g e n t 的e r p 整体系统的研究并软件生成的都是采用与j a d e x 开发平台不同的技术， 例如周幸的基于a g e n t 的柔性e r p 系统研究及其在流程企业中的应用“”中是采用的是 面向对象方法进行开发的，而其他很多都是单纯只使用j a v a 语言开发的。 作为智能化的实现方法，代理( a g e n t ) 技术来源于人工智能，其概念在2 0 世纪 6 0 年代就已提出来，代理技术的真正发展是在9 0 年代，现在正向计算机领域的各方面 渗透。a g e n t 是一个应用广泛的研究领域，它吸取了计算机科学、经济学、社会科学等 多领域的内容。本文中的a g e n t 是指软件智能体，代表白利的、有限理性的市场成员。 每个a g e n t 有多个职能主体，每个职能主体通常有自己的知识库、推理机、用户界面、 通讯模块、事件处理模块和学习模块。多主体系统的体系结构的研究目标在于设计一 个合理的硬件或软件系统结构以保证要求的a g e n t 性能的实现。 a g e n t 的平台有很多，大部分是采用j a v a 编写的，如g r a s s h o p p e r 、a g l e t s 、j a d e 、 j a d e x 、a g e n t b u i l d e r 和j a t l i t e 。作为本课题采用的j a d e x 开发平台，目前的研究有：徐 颖丽和刘志采用j a d e x 平台实现虚拟课堂“，金海和刘志在基于多a g e n t 系统的虚拟小 组学习的建模方法与实现中采用的也是j a d e x 平台来实现a g e n t 的“”。但是采用j a d e x 平台开发a g e n t 用来实现智能化e r p 系统的目i i 几乎未见报道，本文就是在此方向的 尝试。 综上所述，智能化是e r p 的发展方向之一，但是智能化不能只停留在理论研究或 者单一功能模块的研究上，必须对整体e r p 进行智能化改造。而面对这样一个庞大的 系统进行智能化改造，一个好的流程设计和编程思想是尤其重要的。面对基于a g e n t 技术的e r p 系统的智能化研究方向，设计出良性的流程以及使用更接近人性化的编程 思想就成为了主要工作。 1 3 主要研究内容及论文的安排 课题研究目标是要实现基于a g e n t 技术的智能化e r p 系统框架。实现这样一个框 架，需要建立基于m u l t i - a g e n te r p 系统的概念模型，在b d i 协调模型的基础上设计基 于m u l t i a g e n t 的智能e r p 系统流程在流程设计好以后，分析软件实现过程，最后在 j a d e x 平台上实现a g e n t ，来完成预先设计好的e r p 系统框架中各模块功能。 第一章主要研究e r p 智能化的市场需求和一些相关技术研究现状，分析说明了本 课题的研究意义。另外还介绍了文章的层次安排。 在文章的第二章，主要介绍a g e n t 和m a s 的基本理论，m a s 中a g e n t 通讯方式 和语占，以及协调机制和b d i 模型。在此理论的基础上，结合基于m u l t i a g e n te r p 系 统概念模型，给出基于m u l t i a g e n t 智能e r p 系统流程，作为以下章节研究的依据。 第三章在基于m u l t i a g e n t 智能e r p 系统流程图基础上，分析设计库存管理、采购 管理和销售管理的体系结构，以及该结构中的功能a g e n t ，并根据b d i 模型的内容，分 西安理工大学硕士学位论文 析给出各个功能a g e n t 的b d i 模型。这是作为下一章软件实现的基础。 在第四章中，首先介绍本课题软件的开发环境，以及重要开发平台j a d e x 。然后以 库存控制a g e n t 为例，详细说明在j a d e x 平台上是如何实现智能e r p 系统中功能a g e n t 的。并给出编程中非常重要的几个类函数的形式。 最后一章则是对软件进行功能实现的验证，本文设计一个电扇生产制造企业的简 单流程例子，用该智能e r p 软件完成基本功能，以验证智能e r p 软件的可行性。 4 第二章基于a g e n t 的智能e r p 系统总体设计 2 基于a g e n t 的智能e r p 系统总体设计 2 1 引言 随着社会信息化的发展，越来越多的企业为提高自身的市场竞争力，纷纷投入建立 企业资源计划( e r p ) 系统。但由于e r p 系统自身的复杂性，以及不断变动的商业需 求和市场环境，e r p 软件产品难以保证其灵活性和适应性，系统的维护和升级面临很 大的困难。因此，要求在系统设计和实施的全过程中，充分考虑如何才能使系统具有 良好的灵活性、适应性和可扩展性。方面，企业的需求永远是多变的、不确定的； 另一方面，软件本身需要很好的可维护性，软件的功能是需要不断扩展的；多智能体 智能e r p 系统不仅是针对企业的需要，更是针对软件本身的需要。 a g e n t 和m a s ( m u l t i - a g e n ts y s t e m ) 技术是近些年来研究的热点，a g e n t 的特性 和发展已经引起许多领域研究人员的重视，因为采用m a s 系统理论与技术实现的许多 系统在很多方面具有明显的优势。本章首先介绍了a g e n t 技术的基本概况，以及a g e n t 间的通信、合作和协调的过程。将m a s 技术引入到企业e r p 系统的设计中，利用a g e n t 的自治性、代理性、智能性、适应性和交互性等特点构建基于m a s 的智能e r p 系统 框架，对不同类型的a g e n t 进行分类设计，构建m u l t i a g e n t 智能e r p 系统体系结构。 2 2a g e n t 及y a s 的基本理论 2 2 1a g e n t 概述 a g e n t 技术最早于2 0 世纪6 0 年代出现在人工智能领域。当时它只是该领域中的一 个基本术语，人们用它作为信息载体，来研究信息和知识描述的所具有的特性和用于 物理符号系统假设思想( p h y s i c a ls y m b o ls y s t e mh y p o t h e s i s ) 的推理过程的实现问题。 当时普遍的智能任务可以通过对符号的内部表示进行操作而实现推理过程。推理过程 及内部表示构成了a g e n t 的雏形。由于受当时条件的限制，a g e n t 的最初设计者们对之 未抱太高的期望。但是随着硬件水平的提高和计算机理论的进一步完善，a g e n t 能力不 断加强，能模拟越来越多的人类思维和行为。 7 0 年代，a i ( a r t i f i c i a li n t e l l i g e n t ) 研究者又开始了对合作的、分布的m u l t i a g e n t 系统的研究工作。特别是m u l t i a g e n t 理论、技术为分布式开发软件系统的分析、设计 和实现提供了一个崭新的途径。 到了8 0 年代，随着人工智能及计算机网络的发展，出现了分布式人工智能d 灿 ( d i s t r i b u t e da r t i f i c i a li n t e l l i g e n t ) 。分布式人工智能主要研究逻辑上或物理上分散的智 能行为者如何协调其智能行为，即协调它们的知识、技能和规划，求解单目标或多目 标问题，为设计和建立大型复杂的智能系统或计算机支持系统提供了有效途径。a g e n t 理论、技术的研究从d a i 领域拓展而来，与许多其他领域相互借鉴和融合，其最大的 特点是具有一定的智能性和良好的灵活性，特别适合处理复杂的、分布的、难于预测 西安理工大学硕士学位论文 的问题。a g e n t 技术为人们解决大型复杂问题提供了一个新的途径，得到了学术界和企 业界的广泛关注 t a l 。 a a g e n t 的定义 “a g e n t ”原意主要是指一个可以代表他人执行的人或者有权利和权威执行某事的 人，或者是指完成某事的一种方法和手段。在计算机领域，a g e n t 被看作是一种在分布 式系统或协作系统中能持续自主地发挥作用的计算实体，常简称为智能体。a g e n t 的定 义很多，而且至今没有定论。其中几种典型的定义有： m i t 的软件研究小组的p a t t i em a s e “”认为“a g e n t 是一类嵌入复杂、动态环境中 的计算系统，它可以感知、作用于环境，并且希望通过动作的执行实现一定的目标或 任务。” f i p a ( f o u n d a t i o n f o r i n t e l l i g e n t p h y s i c a l a g e n t s ) “”将a g e n t 定义为嵌入环境内的实 体，它可以解释反映环境事件的传感器数据，并通过执行动作影响环境。a g e n t 可以是 硬件或软件，对于硬件a g e n t ，需要强大的软件支持。 h y a c i n t hs n w a n a “研对于a g e n t 的定义是这样描述的“a g e n t 是一种可以根据用户 的利益完成某些任务的软件或硬件实体。如果可以选择，我们宁愿说它是一种元术语 ( r e c t a - t e r m ) ，或者是一个类，其中还包括了许多特定的a g e n t 类型，这样问题就可以 转变为对这些具体a g e n t 的定义了。” 本文采用的a g e n t 定义是：a g e n t 是一类在特定环境下能够感知环境变化，并能自 治的运行以代表其设计者或使用者实现一系列目标，准确完成用户指定任务的计算实 体或程序。a g e n t 具有代理、智能、自主的基本属性。 b a g e n t 的特性 w o o l d r i d g e “”将a g e n t 划分为弱a g e n t ( w e a ka g e n t ，w a ) 和强a g e n t ( s t r o n g e r a g e n t ，s a ) 两类。w a 是指基于硬件或( 更经常地) 软件的计算机系统。w a 具有如 下的特性： ( 1 ) 自治性( a u t o n o m y ) ：a g e n t 能够在没有人或其它a g e n t 的直接干预下运行， 并能对其自身行为和内部状态进行一定程度的控制。 ( 2 ) 社会性( s o c i a la b i l i t y ) ：a g e n t 能通过某种a g e n t 通信语言与其它a g e n t ( 也 可能是人类) 进行交互。 ( 3 ) 反应性( r e a e t i v i t y ) ：a g e n t 能感知其所处的环境并能对环境的变化及时地做 出反应。这些环境可能是物理世界、一个通过图形用户界面操作的用户、一系列其它 的a g e n t 团体、l m t e m e t 或所有这些的组合。 ( 4 ) 主动性( p r o a c t i v e n e s s ) ：a g e n t 不是简单地对其所处的环境做出反应，而是 积极主动地作出以目标为导向的行为。 s a 是指除了具有w a 的所有特性外，a g e n t 还被概念化或实现为人性化的计算机 系统，如它具有知识( k n o w l e d g e ) 、信念( b e l i e f ) 、意图( i n t e n t i o n ) 、义务( o b l i g a t i o n ) 、 6 第二章基于a g e n t 的智能e r p 系统总体设计 甚至情感( e m o t i o n ) 等人的行为特征。 除了上述特性外，不同领域的研究者还提出了a g e n t 其它的一些特性： ( 1 ) 移动性( m o b i l i t y ) ：移动a g e n t 具有在网络中来回移动的能力。 ( 2 ) 诚实性( v e r a c i t y ) ：a g e n t 不会故意使用虚假信息进行通信。 ( 3 ) 善意性( b e n e v o l e n c e ) ：系统中的a g e n t 没有冲突的目标，每个a g e n t 都会试图 去完成被请求的任务。 ( 4 ) 合理性( r a t i o n a l i t y ) ：a g e n t 的行为是以目标为中心的，它不会以某种方式阻止 目标的达到，至少在信念中是这样的。 ( 5 ) 自适应性( a d a p t a b i l i t y ) ：a g e n t 应能积累或学习经验和知识，并修改自己的行为 以适应新的形势。 ( 6 ) 长寿性( 或时间连贯性) ：传统程序由用户在需要时激活，不需要时或运行结束 后停止。a g e n t 与之不同，它应该至少在“相当长”的时间内连续地运行。 c a g e n t 的分类 a g e n t 的分类方式很多，从结构上来说，可以分为意识型a g e n t ( d e l i b e r a t i v e a g e n t ) 、 反应型a g e n t ( r e a c t i v e a g e n t ) 和混合型a g e n t ( h y b r i d a g e n t ) “”： ( 1 ) 意识型a g e n t ( d e l i b e r a t i v ea g e n t ) ：a g e n t 维持着对世界的内部表示，具有 能用一定形式的符号推理加以修正的心理状态。它包含了世界和环境的显式表示和符 号模型，这种符号模型用逻辑符号为现实世界建模，通过基于模型匹配和符号操作的 逻辑或伪逻辑推理来进行决策。意识型a g e n t 的最大特点就是将a g e n t 看作是一种意识 系统，人们设计基于a g e n t 的系统的目的之一就是把它作为人类个体或者社会行为的智 能代理，那么a g e n t 就应该能够模拟或者显示出被代理者具有的意识态度，如信念、愿 望、意图( 包括联合意图) 、目标、承诺、责任等。 ( 2 ) 反应型a g e n t ( r e a c t i v ea g e n t ) ：反应型a g e n t 起源于b r o o k s 一个成功的例 子b r o o k s 的“机器虫”。它最主要的特点是a g e n t 不包括人和符号世界模型表示， 不使用任何复杂的符号推理机制，直接根据传感输入进行决策，是种基于此行为的 反应模型。反应型a g e n t 的提倡者们认为，a g e n t 的智能取决于感知和行动，从而提出 a g e n t 的智能行为的“感觉动作”模型。他们认为，a g e n t 不需要知识，不需要表 示，也不需要推理，a g e n t 可以像人类一样逐步进化，a g e n t 的行为只能在现实世界与 周围环境交互作用中表现出来。他们还认为，符号人工智能对于真实世界客观事物及 其工作模式的描述是过于简单化的抽象，因而不可能是真实世界的客观反映。 ( 3 ) 混合型a g e n t ( h y b r i d a g e n t ) ：混合型a g e n t 是反应型a g e n t 和意识型a g e n t 的结合，反应型a g e n t 能及时的响应外来信息和环境变化，但其智能程度较低，也缺乏 足够的灵活性；意识型a g e n t 具有较高的智能，但无法对环境的变化做出快速响应，而 且执行效率相对较低。混合型a g e n t 综合了两者的优点，具有较强的灵活性和快速响应 性，既能实现面对目标的长远规划，又具有实时性的特点。混合型a g e n t 系统通常被设 7 西安理工大学硕士学位论文 计成至少包含如下两部分的层次结构：上层是一个包含符号世界模型的认知子系统， 用于规划和决策：下层是一个能快速响应和处理环境中突发事件的反应子系统，它不 使用任何符号表示，不需要复杂的推理过程。一般情况下，反应子系统要比认知子系 统有更高的优先级，以保证整个系统能对重要事件立即做出反应。 2 2 2m a $ 概述 m u l t i - a g e n ts y s t e m ( m a s ) 是由多个a g e n t 形成的松散耦合系统。这些a g e n t 在 物理上或逻辑上是分散的，其行为是自治的，它们为了共同完成某个任务，或达到某 些目标而遵守某种协议连接起来，通过交互与合作解决超出单个a g e n t 能力或知识的问 题。由于其组织行为的显现效应，m a s 已被认为是构建大型复杂分布式信息处理系统 的重要技术和框架，并将为本世纪分布式移动计算技术提供强大的建模工具。目前， m a s 的应用空间正不断扩大，一般认为m a s 特别适用于那些能根据空间、时间或功 能进行分解和划分的应用问题，如分布式情景评估、分布式资源计划与调度、分布式 专家系统等。在这些应用中采用m a s 将带来如下优点：由于处理的并行化，系统地 运行速度将加快；由于对信息处理是在信息源的附近进行的，所以对通讯带宽的要 求较低；由于某一个a g e n t 出错不会影响整个系统的运行，因此系统具有较高的可靠 性；由于感知、处理和动作紧密相伴，系统具有较高的反应速度。 虽然单个a g e n t 仅具有环境或任务的不完全信息和局部作用能力，但多个a g e n t 根 据某种协议组织而成的多a g e n t 系统，通过竞争、协作、协商等却显现出智能化的系统 行为，从而能够进行大规模的问题求解活动。这种现象在生物系统中是普遍存在的， 因此m a s 也具有生物型智能的特征。 对于m a s ，除了考虑单个a g e n t 的意识态度的表示和形式化处理等问题，还要考 虑多个a g e n t 意识态度之间的交互问题，这是m a s 理论研究的重要部分之一。能够对 环境中其他a g e n t 的意识态度进行推理是a g e n t 间共存、竞争或协作的要求，a g e n t 之 间的协同，协商和协作行为是在其各种精神状态的支配和控制下才产生、进行和完成 的。与共享精神状态相关的理论主要涉及到相互信念、联合目标和联合意图等概念， 其中以联合意图为代表。把意图定义为一种持续目标后，具有心智状态的慎思a g e n t 既不会过快地放弃意图，也不会在条件不成立时去执行某个动作。而联合意图保持了 在执行联合动作时，每个a g e n t 都具有以上性质，并相信其它a g e n t 也是如此。在多 a g e n t 环境下，相互信念即是所谓的公共知识，它与多a g e n t 通信密切相关。 2 3m a s 中a g e n t 问的通讯 m u l t i a g e n t 是以人类社会为范例进行研究的。在由遵循某些社会规则的a g e n t 构 成的m a s 中，a g e n t 的行为必须满足某些社会规范，而不能为所欲为。a g e n t 问的这 种相互依赖关系使得它们可以通过通信和协作来完成共同的目标，而如何保证a g e n t 问能够有效、有序地进行通信和协作是m a s 成功运转的关键。a g e n t 问的协作不仅能 g - - 章基于a g e n t 的智能e r p 系统总体设计 提高单个a g e n t 以及由其构成的m a s 的整体行为的性能、增强它们之间解决问题的能 力，还能使系统具有更好的灵活性。另外，a g e n t 间的协作也是m a s 与其它相关研究 领域( 如分布式计算、面向对象的系统、专家系统等) 区别开来的关键性概念之一。 正如语言和文字是人与人之间交互的重要手段一样，a g e n t 之间的通信是实现a g e n t 间 协作的基础。 2 3 1 k e n t 问的通讯概述 尽管目前研究者对a g e n t 的定义、特点等问题都存在不同的意见，但有一点是大多 数人基本同意的，那就是在m a s 中a g e n t 间的相互作用是必需的。而且所构建的a g e n t 的相互作用模块是知识共享的模块，它既包括知识的相互理解，也包括知识的通信。 g e n e s e r e t h “”甚至认为一个软件实体当且仅当它能通过a g e n t 通信语言进行正确通信 时，才能被看作是软件a g e n t 。事实上，a g e n t 通信和协作机制的设计对于构建m a s 而言，有着相当基础的作用，它影响着整个系统的工作效率、健壮性和可扩展性。 而在实际应用中，如何实现a g e n t 间有效的、智能的相互作用是一个值得深入研究 的问题。即使对人类社会也存在类似的问题，人们之间的交流不仅需要一般的语言能 力，如汉语、英语，而且需要对所涉及的领域知识的共同认识和理解。事实上，人们 可能自己并没有意识到，任何交流都会遵循通用语言基础上的某种模式，而模式通常 指活动的方式和存在的形式，这里所指的模式是指人们在进行交流时采取的说话方式 和表达方式。同样，对于a g e n t 来讲，有效的互操作需要三个基本模块的支持：共同的 语言、对于所交换的知识的共同的理解、进行语言和知识交换的能力。 a g e n t 闽有效的相互作用就是相互理解的信息和知识的交流，图2 一l 表示的是互操 作a g e n t 的抽象模型。 图2 - i 互操作a g e n t 的抽象模型 f i g2 - 1i n t e r o p e r a b i l i t y a g e n ta b s t r a c tm o d e l 在实际应用中，a g e n t 进行的这种交流越多、所涉及的内容越广泛就可能越好。 a g e n t 可能具有的功能可以被抽象为三个大的模块：表达模块、通信模块和其它应用模 块。如图所示，图中带阴影的模块是真正与知识共享密切相关的模块，其它如对自身 9 西安理工大学硕士学位论文 的行动进行推理、对元知识的表达、行为规划和对其它a g e n t 能力进行建模等模块，则 利用知识库和通信语言来实现其功能。就a g e n t 通信来说，它包含三个抽象层次：交互 协议( i n t e r a c t i o np r o t o c 0 1 ) 、通信语言( c o m m u n i c a t i o n