基于Ａｇｅｎｔ技術工作流管理系統(tǒng)模型實現(xiàn)方案

[摘要] 目前大多數(shù)工作流管理系統(tǒng)都是獨立地管理單個工作流，而忽視了工作流之間的資源約束關系，基于Agent的工作流管理系統(tǒng)能夠有效地解決這個問題。本文討論了基于Agent的工作流管理系統(tǒng)，包括Agent技術、工作流參考模型、基于Agent技術工作流管理系統(tǒng)模型以及系統(tǒng)實現(xiàn)方案的設計思想。

[關鍵詞] Agent 工作流管理系統(tǒng) 參考模型

工作流管理系統(tǒng)是利用計算機技術和信息技術作支持，使企業(yè)等組織機構的業(yè)務流程實現(xiàn)自動化。當前，大多數(shù)工作流管理系統(tǒng)都是獨立地管理單個工作流，忽視了工作流之間的資源約束關系，而基于Agent的工作流管理系統(tǒng)能夠有效地解決這個問題。

Agent具有某種程度的類人性，其本意就是要代替人(或協(xié)助人)完成某些工作。工作流管理系統(tǒng)作為一種群件系統(tǒng)與Agent系統(tǒng)有著某種相似的特點，都滿足分布式的協(xié)同工作系統(tǒng)，因此Agent系統(tǒng)非常適合應用于工作流管理系統(tǒng)，尤其是設計分布式工作流控制結構。

一、Agent技術

關于Agent目前還沒有統(tǒng)一的明確定義，一般來說，Agent是指可以代替用戶完成簡單、重復的操作，具有一定代理性的智能化軟件?；贏gent的工作流管理系統(tǒng)，組織機構內的每個資源(包括人員、設備和數(shù)據(jù)庫等)都有一個Agent與之相關聯(lián)。按其實現(xiàn)的功能不同，Agent可以分為以下3類：

1.接口Agent：其主要功能是管理人員資源，在其他Agent看來，它是代表用戶參與活動的主體。

2.任務Agent：其主要功能是解釋過程定義、控制過程實例的執(zhí)行(包括創(chuàng)建、激活、暫停和終止等)、活動的調度、工作流控制數(shù)據(jù)的維護，以及與執(zhí)行中的管理和監(jiān)控等等。當啟動一個工作流時，與之相對應就創(chuàng)建一個任務Agent。

3.資源Agent：與除人員資源以外的其他資源相關聯(lián)，如打印機、數(shù)據(jù)庫。當接口Agent或任務Agent要訪問數(shù)據(jù)資源或使用某個設備時，它就向與之相關的資源Agent發(fā)送請求，資源Agent負責管理該項資源，它執(zhí)行請求并將操作結果返回給請求者。

利用Agent可以有效地解決工作流系統(tǒng)中的資源沖突、執(zhí)行中的模式僵化，以及用戶被動地處理工作項問題

二、工作流管理系統(tǒng)模型

一個工作流管理系統(tǒng)主要有兩個組成模塊：業(yè)務流程建模模塊和工作流執(zhí)行控制模塊。在業(yè)務流程建模階段，工作流管理人員使用過程建模工具對實際業(yè)務流程進行分析、建模，將業(yè)務流程表示為計算機可處理的形式化表示。

工作流管理系統(tǒng)的體系結構可以是集中式，也可以是分布式。

集中式工作流控制結構主要由一個工作流引擎和多個客戶應用組成，另外還有其它部件如建模工具、管理和監(jiān)控工具等，這種控制結構較為簡單，適用于小規(guī)模的群體協(xié)作活動。

分布式工作流控制結構是由分布在不同站點的多個工作流引擎組成，多個工作流引擎共同解釋執(zhí)行一個過程定義，這種控制結構比較復雜，工作流引擎之間在執(zhí)行過程中要交換應用數(shù)據(jù)和控制信息，當數(shù)據(jù)分布存儲于不同地點時涉及到數(shù)據(jù)表示和數(shù)據(jù)一致性維護問題。

盡管如此，現(xiàn)有的工作流系統(tǒng)仍然存在著適用范圍窄、靈活性差、擴展能力不足，以及對意外的情況不能及時處理等問題，因此，具有自組織、自學習和協(xié)同工作能力的智能工作流系統(tǒng)是工作流的一個發(fā)展方向。由于Agent具有自主性、交互性、主動性等智能特點。因此將Agent技術結合到工作流管理中將解決工作流的上述不足，非常適合構造結構復雜、靈活、智能的工作流管理系統(tǒng)。

三、基于Agent的工作流管理系統(tǒng)

1.在工作流管理系統(tǒng)中引入Agent

工作流系統(tǒng)的開發(fā)中可在兩方面引入Agent技術：

(1)利用Agent技術開發(fā)工作流的管理者。工作流管理者要能夠向每個工作站下達工作流程和進度計劃，主動引導各個工作站按照工作流程和進度計劃推動工作，并受理和評價個工作站進展情況的報告，以及集中管理各類數(shù)據(jù)。

(2)利用Agent開發(fā)工作流行為的執(zhí)行者。工作流中，人和Agent共同完成一個行為的情況是較多的，人是在Agent輔助下完成工作，給人提供相關的重要信息。即開發(fā)一種能給各環(huán)節(jié)設計人員提供指導和幫助功能的軟件Agent。

2.基于Agent的工作流管理系統(tǒng)模型

基于Agent 的工作流管理系統(tǒng)模型主要由四部分組成：工作流服務器，Agent服務器，工作表服務器和多個具體的Agent組成的Agent族。其結構如圖所示。

四、系統(tǒng)模型實現(xiàn)方案的設計思想

1.Agent的表示

基于Agent 的工作流管理系統(tǒng)模型中，Agent可以表示為一個五元組描述的實體，即Agent=。其中：

N為Agent的名稱，具有惟一性，并可描述Agent的類型。

I為Agent的界面定義，描述呈現(xiàn)在用戶面前的人機界面和通信接口(包括通信協(xié)議和I/O接口)，一般應遵循界面與Agent功能相分離的原則。

S為Agent的狀態(tài)集，是描述Agent內部狀態(tài)的集合，Agent的行為實際上是由一狀態(tài)轉移到另一狀態(tài)的過程。

T為Agent的事務集，定義Agent的行為，體現(xiàn)Agent的職能，并包含推理機制。

K為Agent的知識源，描述Agent行為所需要的知識、數(shù)據(jù)、推理規(guī)則以及有關資源，體現(xiàn)為數(shù)據(jù)結構、數(shù)據(jù)庫和知識庫等。

2.工作流管理系統(tǒng)的表示

在Agent定義的基礎上，可以用一個四元組描述工作流管理系統(tǒng)，即WfMS =< Agents，Goals，KnowledgeBase，Relations>。其中：

Agents為Agent集合，每個Agent具有一定解決問題的能力；Goals為目標集，描述所需要完成的共同任務；KnowledgeBase為知識庫，描述協(xié)同工作完成任務所需要的知識；Relations為關系集，描述Agent之間的協(xié)作關系及其他關系。實際上，設計一個基于Agent的工作流管理系統(tǒng)核心就是定義一組Agent，建立它們之間的聯(lián)系，確定它們的共同目標的過程。

3.Agent的通信機制

與傳統(tǒng)的分布式計算中各計算實體間的通信不同，Agent通信是建立在知識級別的，而實現(xiàn)這種通信手段便是使用Agent通信語言，可使Agent間的通信效率大大高于傳統(tǒng)的分布式計算中的通信。KQML(Knowledge Query and Manipulation Language)是一種用于信息和知識交換的語言和協(xié)議，KQML從形式、內容、語義、實現(xiàn)和可靠性等方面對Agent間通信給予保證，在Agent間交換含有語義的控制信息和知識，從而在基于知識的層次上描述訪問請求，提高了對象的定址方式和能力。目前，KQML是獲得最為廣泛應用的Agent通信語言，被稱為事實上的標準。因此可選用KQML作為Agent間的通信方式。

4.系統(tǒng)模型的實現(xiàn)環(huán)境

基于Agent的工作流管理系統(tǒng)模型實現(xiàn)的環(huán)境可以在基于J2EE體系下采用java技術作為主要的實現(xiàn)語言，這是因為java“一次編譯，到處運行”的平臺無關性特點非常適合用來進行工作流管理系統(tǒng)的開發(fā)。還可以選擇一個支持移動Agent的執(zhí)行環(huán)境，如選擇IBM公司的Aglet。Aglet是由IBM日本公司用純java開發(fā)的移動Agent平臺，供人們開發(fā)或執(zhí)行移動Agent系統(tǒng)。到目前為止，Aglet是最為成功和全面的系統(tǒng)，主要表現(xiàn)在提供了一個簡單而全面的移動Agent編程模型，并為Agent間提供了動態(tài)和有效的通信機制，還提供了一套詳細且易用的安全機制。

五、結束語

工作流管理系統(tǒng)必須是一個開放的系統(tǒng)，具有很強的互操作能力。Agent技術將會成為工作流管理系統(tǒng)的關鍵技術。Agent作為代理能夠協(xié)助或替代用戶或系統(tǒng)執(zhí)行某些功能。Agent技術的應用，將會給工作流管理系統(tǒng)帶來更好的發(fā)展前景。

參考文獻：

[1]The Workflow Management Coalition：Workflow Standard-Interoperability Abstract Specification， DocumentNumber WFMC-TC-1012， 20 October 1996， Version 1.0

[2]范玉順:工作流管理技術基礎[M]．清華大學出版社，施普林格出版社，2001～4

[3]史美林等:計算機支持的協(xié)同工作理論與應用[M]，電子工業(yè)出版社，2000～12

[4]朱云龍薛勁松李紅信等:基于Agent的工作流協(xié)調模型的研究．小型微型計算機系統(tǒng)，2000，21（7）：737～739