3 科技管理信息系统建模
在第二章提到，传统MIS在由单机系统向分布式转变的过程中，客户机/服务器体系结构已成为主流，其中较为常见的是两层“应用客户机/数据库服务器”结构和三层“用户界面客户机(如Browser)/应用服务器/数据库服务器”结构。采用两层/三层结构，令MIS既能采用PC支持面向个人的工作环境，又能让众多用户共享大量的数据乃至较强大的处理能力。然而，两层/三层结构也暴露出一些明显的缺陷：
1、仅将数据库服务器作为最底层。软件系统大型化、分布化的趋势，导致数据处理/协调机制(如MTS、消息队列、对象请求代理等等)逐渐走向标准化，同时网络技术发展，使网络应用也成为许多信息系统的“标准功能”。在这种情况下，仅将数据库服务器作为最底层模块，显然不甚合理。
2、缺乏语义一致性。两层/三层结构的分层，有一定的随意性，整个系统并无显式的语义层。系统中各个概念一般利用“数据字典”的方式来表达，但数据字典的设计往往是面向数据库/数据结构的，其结构表示较随意，特别是各概念之间缺乏较完整、一致、与平台无关的语义联系。这样，在跨平台移植时，往往难以保证系统各部分语义一致，造成严重困难，甚至不得不重写原有系统。
3、缺乏对业务过程的支持。传统MIS往往是遵照单位的组织情况，按照部门分工来设计，反映的是传统部门分工的管理理念。近年来基于业务过程、面向完整的产品生产、组织跨部门工作团队协调合作的管理理念逐渐得到越来越多的认同。而传统的MIS设计中，基本未考虑到对业务过程的支持，实际使用的业务过程，一般都固定在程序中，或者依靠业务人员的操作将互不相关的系统功能连结起来，最多通过某些“数据约束”对业务过程作极有限的支持。而对于业务过程重组等先进的运营模式，传统的MIS更是无能为力，甚至成为阻碍。
业务过程重组等运营方式，不但要求MIS能较好地支持现有的业务过程，亦要求在业务过程发生变化时，能以较低的工作量和时间的代价，对MIS进行重配置或少量修改，即可支持新的业务过程。目前MIS快速开发工具的功能较弱，且主要面向数据库等底层技术，抽象程度低，不能有效支持业务过程的演进和重构。
基于以上考虑，在传统MIS体系结构的基础上，本文提出一种五层MIS结构模型，如图3.1所示。
个人信息环境 业务过程支持层
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信息服务层 概念层 信息基础设施 图3.l 基于B/S结构的五层MIS模型
该模型的特性和优势主要体现在以下几个方面：
1、摒弃了仅将数据库服务器作为最底层模块的设计，取而代之的是信息基础设施模块。信息基础设施将数据库、网络、中间件等软件系统融合在一起，既可满足传统的数据处理功能，又能提供网络应用服务(如e-mail、 BBS等)，适合于科技信息管理系统应用。
2、提供一致性语义过程。通过增加概念层模块，保证整个MIS系统的设计和构造能在一个较一致的语义环境中进行，大大减少了系统设计人员与用户之间的理解误差，对提高系统可靠性和服务有效性有重要意义。
3、支持业务过程。随着科技发展，科研活动已不再是个人的单打独斗，而是各部门、众多人员之间的集体协作。对科技管理信息系统来讲，唯有适应新的组织形式，才能提供有效管理。业务过程支持层模块一方面反映了人员之间的协作关系，另一方面支持业务过程重组管理，可用较低的代价，对MIS进行重配置达到支持新业务过程的目的。 3.1模型分层描述
图3.1所示的MIS系统模型由五个层级组成，自下而上依次是信息基础设施、概念层、信息服务层、业务过程支持层以及个人信息环境。这五个层级分别提供了从底层数据库到顶层用户服务的全过程支持，本节逐一对每个层次功能进行描述。 3.1.1 信息基础设施
信息基础设施是科技信息系统的最底层，包括数据库、网络、用于通信/数据访问/应用程序互操作目的的中间件等软件系统，它构成了一个通用、分布、开放、一致的信息平台。在前面已经分析，“信息基础设施”这一模块突破了传统MIS系统最底层仅有数据库支撑的设计，而是囊括信息系统中所有最一般、最通用的部份。因此，基于信息基础设施建立的科技管理信息系统不仅能提供传统服务，也能提供网络应用，大大方便了系统设计。同时也正是由于选择了合理的信息基础设施平台，大幅度减少了系统开发的难度和时间，并使今后系统升级和平台迁移更容易。
3.1.2 概念层
概念层相对传统模型，是新增加的模块，它完成通用信息基础设施到面向领域的概念映射，也就是将数据库中的数据及通用的通信设施、中间件按专业领域的概念组织起来。这一层是概念模型，是系统设计人员与用户进行沟通的上下文环境。概念层将企业所在领域的常见和重要概念较为严格地表述出来，使整个MIS系统的设计和构造能在一致语义环境中进行，大大减少了系统设计人员与用户之间的理解误差。对企业概念的描述可以是形式化的，也可是非形式化的，但必须做到描述清楚、准确、一致。采用人工智能中的框架技术与语义网络相结合，是一种好的描述方法。
框架是一种表示定型状态的结构，它的顶层是固定的，表示某个固定的概念、对象或事件，其下层由一些称为槽的结构组成
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。每个槽表示对象的一个属性，可以按实际情况被一
定类型的实例或数据所填充(或称为赋值)，槽的值(Filler)就是对象的属性值。每个槽一般都要预先规定赋值条件，如类型、范围、与其它槽值之间应满足的条件等等。一个槽可以由若干侧面(Facet)组成，每个侧面可以有一个或多个值(Values)。常用的侧面有：
1、value:属性的值；
2、type(value-class):属性的值的类型； 3、range:属性的取值范围； 4、default:属性值的默认值。
框架是一种层次的数据结构，框架下层的槽可以看成是一种框架，子框架本身还可以进一步分层次。框架与语义网络一样是对知识的二维描述，但框架的槽值还可以是另一个框架，因此框架结构可以对知识进行三维的描述
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。
槽值还可以附上过程描述，即if-added过程、if-needed过程等，以方便地描述属性的某些动态特性。槽值还可以缺省，由上层框架或其它槽说明。
框架表示有如下优越性：
1、框架可为实体、属性、关系和默认值等提供显式的表示，其中提供的默认值特别重要，它相当于人类根据以往的经验对情况的预测，非常适合于表示常识性知识，在推理过程中遇到不支持的情况，可用默认值代替，这样比较接近人的推理；
2、容易附加过程信息，槽的附加过程不仅提供了附加的推理机制，还可以进行矛盾检测，用于知识库的一致性维护；
3、框架的层次结构提供了继承特性，框架的属性及附加过程都可以从高层次的框架继
承下来。与语义网络类似，应用继承性可在实现高效的推理。 框架表示的主要缺点是
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：
1、许多实际情况与框架原型不符； 2、对新的情况不易适应。
语义网络将要表示的事实(或对象)作为节点，而事实(或对象)之间的关系则用节点之间连线来表示。最常见的关系有is-a, part-of, subclass-of等等，在MIS应用中常见的关系还有Responsible、Monitor、 Generate-From、Address等3.1.3 信息服务层
信息服务的概念与传统的基于部门分工的信息系统/子系统很相似，它提供各种通用/专用的信息处理功能，如通用的办公自动化功能、联机数据分析功能、决策支持工具等。另外，遗留系统和外部信息资源也在这一层进行封装，以提供统一的资源界面。将通用及专用的信息处理功能组织为各种信息服务可使系统具有良好的可伸缩性和容错性，并可有效支持“整体规划，分步实施”的开发策略，但其管理较为复杂，需要有(网络)管理工具的支持。因此信息服务必须具有相应的管理接口，以支持对其进行配置，调配、管理。一致的管理接口可大大提高信息服务的可重用性和集成能力。同时，可将局部系统的管理策略(如本地的负载阀值等)封装在信息服务中，从而有效地实现有自动管理。
信息服务可以看作四元组
2、SS为服务对象状态，它是信息服务内部所有对象的状态集合； 3、SI为服务接口，是信息服务向外界提供服务的集合； 4、MI为管理接口。
信息服务可对收到的请求进行排序并顺序执行请求的服务。按此种风格进行封装可减少并发带来的问题，同时如果能合理地划分服务，也能取得很高的执行效率。
建立新的MIS往往需要能够集成原有的遗留系统。对于遗留系统中的数据部分，由于大多数DBMS是基于关系型数据库，且往往提供了到其它类型的数据源的转换工具，因此较容易集成。但对于处理部分，由于没有标准的API，遗留系统各模块的接口和交互模式往往千差万别，必须使用包裹(Wrapper)将其封装起来，成为一个信息服务，提供给系统的其它部分使用。为了能与其它系统资源一样被系统利用，可以使用Agent来进行包裹。同样，亦可以
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。
将外部信息资源作为遗留系统来处理，利用Agent来进行包裹，以获得统一的交互界面。 3.1.4 业务过程支持层
科技部门以及科研项目的运作可以看作是内部各种业务过程的执行以及对业务过程的相应管理。因此，对业务过程的描述与建模，较之组织结构图、部门功能规格说明等目前常用的建模工具，能够更直接地反映各部门的实际运营过程。在MIS系统中提供对业务过程的显式支持，可以更有效地组织各种信息服务，也有利于将业务过程环境的变化局部化，提高系统对业务过程环境变化的响应能力。
业务过程支持层主要用于支持业务过程的执行。由于业务过程需要随各部门外在环境变化以及内在成长而不断演化、重组，这一层必须具有相当的柔性，能够在业务过程演化道组的指导下进行重构;为支持团队内部、外部的良好交流与协作，需要具有(组内和组间)两个层次的协同工作支持能力；为支持团队的规模、组成随业务过程执行而动态调整，需要提供与位置无关的协同工作支持。考虑将业务过程支持层实现为一个多Agent系统(MAS)，并建立一个分层次的Agent协作空间，Agent之间的通信基于KQML语言，利用Agent的自主性、交互性、反应性和智能性来达到这三点要求
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。软件Agent的自治性、合作性和自适应性，可以
较好地对信息服务进行抽象和封装，通过Agent之间的协作，自然地“模拟”跨部门分工的工作团队的组织形式，对面向业务过程的工作团队或个人提供相应的信息支持和工具支持。由于业务过程支持是由Agent动态规划的，当业务环境发生变化时，很多时候仅需对Agent或环境进行重配置，甚至仅通过MAS自身的计算和规划就能对业务过程的变化作为反应。
本文提出一种Agent的实现框架，如图3.2所示。其特点是:推理机对内部知识库的操作与对外部知识库的操作(通过KQML与其它Agent交互)是一致的;与KQML语法、语义有关的处理封装在KQML消息处理模块中，与KQML消息寻址、路由有关的处理封装在facilitator中，与信息服务的交互封装在命令产生模块中。
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