基于主體的商務(wù)智能系統(tǒng)設(shè)計方法研究

[摘 要] 本文研究如何采用面向Agent分析設(shè)計方法對百貨業(yè)商務(wù)智能系統(tǒng)進行分析、設(shè)計和實現(xiàn)。系統(tǒng)建模過程首先采用KAOS方法獲取系統(tǒng)的功能性需求和非功能性需求，然后采用Gaia方法在KAOS方法所獲取的目標模型的基礎(chǔ)上進一步完成系統(tǒng)建模工作，并采用基于Java的Agent開發(fā)框架來完成系統(tǒng)功能的實現(xiàn)，實現(xiàn)了系統(tǒng)的平臺無關(guān)性，良好的可移植性。

[關(guān)鍵詞] 主體 商務(wù)智能 Gaia方法 KAOS方法

一、引言

目前有很多面向Agent軟件工程方法，包括Gaia方法、KAOS方法，AUML方法等。Gaia方法是一種通用的Agent系統(tǒng)建模方法，既支持對Agent社會性的分析，又支持對單個Agent的分析。KAOS方法是對傳統(tǒng)的軟件工程的一種延續(xù)，它主要研究如何從用戶提出的粗糙多義的需求目標中分析出實現(xiàn)這些目標所需求的基本組件及其交互關(guān)系，以及與實現(xiàn)這些組件相關(guān)的各類資源和約束條件等，采用目標驅(qū)動的方式獲取用戶需求，可以比較全面地獲取系統(tǒng)的功能需求和非功能需求。但由于Gaia方法并沒有考慮如何更好地進行需求獲取，在系統(tǒng)建模的過程中對整個系統(tǒng)和組織的需求把握不完整。KAOS方法并不是一種純粹的面向Agent軟件開發(fā)方法，Agent只是作為一種輔助概念引入該方法的，在獲取系統(tǒng)Agent時容易產(chǎn)生冗余定義。因此將KAOS方法和Gaia方法相結(jié)合，從組織以及用戶兩個角度共同來處理用戶需求問題，使其既能夠捕獲系統(tǒng)的功能需求，也能夠捕獲系統(tǒng)的非功能需求，既能夠?qū)δ繕私⒛Ｐ?，也能夠?qū)gent建立模型，從而更加準確的捕獲用戶需求。基于上述原因，本文以百貨業(yè)商務(wù)智能系統(tǒng)為對象，探索了以Gaia方法為主，KAOS方法在需求獲取階段對Gaia方法進行補充的途徑，并借鑒傳統(tǒng)軟件開發(fā)方法建模過程，定義KAOS-Gaia方法的生命周期，擴充Gaia方法原有的工作范圍。

二、KAOS方法與Gaia方法

KAOS方法的目的是為需求工程的整個過程提供一個有效的需求分解、精化、建模的分析方法。KAOS方法以目標為核心分析對象，通過對需求目標的分析建立需求描述模型。為了使這個方法更接近于風(fēng)險承擔(dān)者之間交流和分析需求的方式，KAOS給予一個面向目標的過程。目標易于理解和交流，它描述了問題而不是解決方案，可以在不同的抽象層次上改進，它允許進行局部的和漸增的分析過程，這樣可以保持全局的一致性。

KAOS方法具有以下優(yōu)點:(1)以目標為核心的分析方法。(2)目標表達需求的抽象形式與具有更高抽象程度的Agent相一致。(3)目標作為用戶提出需求的一種直接方式，讓用戶和開發(fā)者雙方都能夠很好地理解。(4)通過“HOW”和“WHY”的提問，自上而下和自下而上地分解初始目標，較好地保證了需求目標的完整性。(5)采用多層描述語言，易于理解、方便修改、擴展靈活。

三、KAOS方法與Gaia方法的結(jié)合

KAOS-Gaia方法是將KAOS方法和Gaia方法在一定程度上的結(jié)合，同時借鑒現(xiàn)有的軟件工程方法和建模語言對這兩種方法的一種改進和完善。KAOS-Gaia方法整體包括兩大階段：系統(tǒng)分析階段和系統(tǒng)設(shè)計階段，所涉及的模型包括目標模型、組織模型、環(huán)境模型、角色模型、交互模型、結(jié)構(gòu)模型、Agent模型以及服務(wù)模型(見圖1)。

面向Agent的KAOS-Gaia方法是KAOS方法和Gaia方法在系統(tǒng)建模方面的結(jié)合。KAOS Gaia方法在系統(tǒng)分析和設(shè)計過程中建立目標模型、組織模型、環(huán)境模型、角色模型、交互模型、Agent模型和服務(wù)模型。在模型描述上，該方法還借鑒了UML進行完善。將兩者結(jié)合對系統(tǒng)建模具有以下優(yōu)勢:(1)通過目標驅(qū)動的KAOS方法來對系統(tǒng)整體目標進行需求獲取，在需求方面既獲取了功能性需求，也獲取了非功能性需求，建立了目標模型，可以整體地把握分析的目標是否與用戶目標一致。(2)目標模型有利于需求變更和軟件復(fù)用。(3)KAOS-Gaia將Gaia方法的工作范圍擴大，包括需求獲取、分析、結(jié)構(gòu)設(shè)計、詳細設(shè)計四個階段。(4)根據(jù)目標模型可以更完整地獲取系統(tǒng)中的環(huán)境資源、角色以及角色之間的關(guān)系，從而建立環(huán)境模型、角色模型和交互模型。(5)Gaia方法以Agent作為主要研究對象，在分析的過程中注重角色和Agent之間的關(guān)系，從而避免了KAOS方法本身在面向Agent建模的過程中沒有將Agent作為主要研究對象的不足。(6)采用傳統(tǒng)軟件工程的方法完善Gaia方法在詳細設(shè)計階段的設(shè)計。

四、基于Agent的商務(wù)智能系統(tǒng)分析與設(shè)計

建立全局目標模型。根據(jù)系統(tǒng)的業(yè)務(wù)需求和用戶需求，建立系統(tǒng)全局目標模型。根據(jù)系統(tǒng)目標模型，將商務(wù)智能系統(tǒng)的組織分解成：前臺收銀（POS）系統(tǒng)、信息管理系統(tǒng)、中央結(jié)算系統(tǒng)、人事系統(tǒng)、財務(wù)系統(tǒng)、決策支持系統(tǒng)以及客戶關(guān)系管理系統(tǒng)。各個子組織擁有各自相對獨立的目標。

建立系統(tǒng)的環(huán)境模型。環(huán)境是指系統(tǒng)中的資源。對于中央結(jié)算MAS中，費用（包括費用的各種單據(jù)）、合同（與供應(yīng)商簽訂的合同）、銷售明細（每天銷售的小票或者其它銷售單據(jù)）、結(jié)算單（作為供應(yīng)商的付款憑證）、促銷檔案（根據(jù)供應(yīng)商或者商場的需求，業(yè)務(wù)部門或者其它部門會有一定的促銷計劃以促進商品的銷售）等都可以看成是該系統(tǒng)的環(huán)境。

建立初級的角色模型和交互模型。從目標分解以及環(huán)境模型中可以分析出和結(jié)算單和聯(lián)營核算目標相關(guān)的角色。為了表示這些角色，采用了一種抽象的、半形式化的方法來描述角色的能力以及行為，通過定義權(quán)利和責(zé)任兩種屬性來表示角色?？梢岳媒巧Ｊ絹砻枋鼋巧８鶕?jù)角色模型中涉及的協(xié)議，詳細地對協(xié)議進行描述，即確定協(xié)議的合作者、協(xié)議的輸入和輸出以及對于協(xié)議的簡單描述。

選擇和設(shè)計組織結(jié)構(gòu)，并完善角色模型和交互模型。目前大多數(shù)的系統(tǒng)的管理模式屬于串行管理模式，這種模式對于靜態(tài)的企業(yè)結(jié)構(gòu)和相對平穩(wěn)的外部環(huán)境是適用的，但是，在競爭、合作、動態(tài)的環(huán)境中，由于串行的計劃與控制過程往往滯后于環(huán)境的變化，所以這種方式已不再適用。而且，在各個角色之間存在著各種交互，如果采取串行結(jié)構(gòu)通訊量比較大，構(gòu)造的系統(tǒng)就會比較復(fù)雜。通過分析，選擇層次式的拓撲結(jié)構(gòu)來構(gòu)造中央結(jié)算系統(tǒng)，而且由于各個角色具有不同的特長，因此采用工作專業(yè)化的控制體制，即各個不同的角色具有自己獨特的技能和專長。整體來說本組織將采用基于協(xié)調(diào)中心（Coordinator）的管理模式，通過協(xié)調(diào)中心，實現(xiàn)任意兩個實體之間的信息通信，從而實現(xiàn)整個系統(tǒng)協(xié)調(diào)、調(diào)度與控制，更好的降低了系統(tǒng)的協(xié)調(diào)成本。

建立Agent模型。根據(jù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計階段設(shè)計的組織結(jié)構(gòu)，可以清晰地知道各個角色之間的關(guān)系，加上以往系統(tǒng)的設(shè)計經(jīng)驗，將中央結(jié)算MAS系統(tǒng)中的Agent分為信息資源Agent、業(yè)務(wù)活動Agent、計算分析Agent、協(xié)調(diào)控制Agent和接口Agent五類。在Agent模型中，確定Agent與角色之間的關(guān)系，根據(jù)Agent所執(zhí)行的角色的協(xié)議和活動屬性的定義，可以分析清楚Agent的工作流程，從而建立Agent的服務(wù)模型（見圖2）。

五、基于Java的Agent開發(fā)框架與Agent實現(xiàn)

由于Java語言天然的平臺無關(guān)系屬性，采用JADE來開發(fā)Agent系統(tǒng)可以增加系統(tǒng)的可移植性。JADE中的Agent采用ACL的語言來實現(xiàn)通訊。ACL中定義了Agent間的通訊目的，也就是Agent行為方式的描述，表示發(fā)送者希望通過發(fā)送該消息而達到的目的。在ACL中定義的描述有REQUEST（發(fā)送者希望接受者執(zhí)行該行動），INFORM（發(fā)送者希望接受者知道這個事實），QUERY_IF（發(fā)送者希望知道是否達到既定的狀態(tài)），CFP（需要接受者給出建議和意見），ACCEPT_PROPOSAL，PROPOSE，REJECT_PROPOSAL表示發(fā)送者和接受者在進行協(xié)商。

在JADE框架下實現(xiàn)部分Agent系統(tǒng)，以下列舉了實現(xiàn)系統(tǒng)中抽象Agent類，聯(lián)營核算Agent類的核心代碼。該系統(tǒng)中所有的Agent類都繼承了JADE中所定義的Agent基類。

六、結(jié)束語

本文采用KAOS-Gaia方法對基于主體的商務(wù)智能系統(tǒng)進行系統(tǒng)分析和設(shè)計，采用目標驅(qū)動的KAOS方法對系統(tǒng)進行需求獲取。以百貨業(yè)商務(wù)智能系統(tǒng)為研究目標，對該商業(yè)系統(tǒng)中的中央結(jié)算MAS進行詳細的需求獲取、分析、設(shè)計和實現(xiàn)。KAOS-GAIA方法在整個系統(tǒng)建模的過程中基本上是采用了線性模式。

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