摘  要： 基于多活性代理的复杂信息系统研究的理论和方法，提出了一种面向铁道领域基于多活性代理的综合业务管理平台的建设思路，为铁道信息化的建设提供一种新模式，加快铁道信息化的发展速度，提高铁道信息化的效率和成功率。
关键词： 复杂巨系统；多活性代理；虚拟运营中心（VOC）

    随着我国铁路建设的快速发展，特别是高铁的迅猛发展，铁道的日常管理越来越依赖于信息化手段，铁道系统的日常运营对信息化系统的实效性、稳定性、安全性等各方面的要求也越来越高。
    随着物联网、云计算、新一代移动通讯技术等新技术的发展和普及，铁道系统的信息化建设也面临着新的发展机遇和挑战。如何提高铁路系统的运营管理水平，减少各种意外故障导致的各种事故，提高铁路运输的效率和安全性，特别是提高面向广大人民群众的服务水平，是铁道信息化在新时代需要思考的问题。
    铁路信息化中的信息系统由于面临大规模的海量数据、巨大的用户规模、复杂的应用环境和不同的服务对象等多种因素带来的挑战，其中的信息系统将是一个高度自治、分布、协同的复杂巨系统。这样的信息系统的建设，从建设思路、设计理念、技术实现，到系统运维等诸多方面都应该有所改变和突破。本文将系统工程领域最新的针对复杂信息系统研究的多活性代理思想引入到铁路信息化领域，并通过设计一种新的虚拟运营中心（VOC）的体系架构，探讨提高铁道信息化中系统的集成度和灵活性的可能性，希望能对铁路信息化的发展起到一定的促进作用。
1 铁道信息化的现状和问题
    由于网络和通讯等信息技术的不断扩展应用，铁道的信息系统的结构和功能变得越来越复杂，系统规模越来越庞大，涉及的时间和空间范围越来越广。特别是以物联网为代表的下一代网络应用，将互通互联并相互感知协调的概念延伸至铁道各个产业链的全程和物理设备终端，在带来巨大技术进步和社会经济效益的同时，将形成前所未有的巨大复杂信息系统[1]。
    目前铁道系统内已经建设了很多管理系统、调度指挥系统、售检票系统等，有些也建设了好多年。但不同系统之间基本都是相互独立的，在铁道系统内形成了一个个的信息孤岛，这些孤立的信息系统已经越来越不能满足新时期铁道部门对管理效率和服务水平的更高的业务需求。在物联网时代，很多系统都面临着升级改造和重新建设等问题，如何利用系统工程的理论，在整体规划、统一设计和分步实施的原则指导下，通过基于信息资源规划的细化顶层设计，是新一代铁道信息化（或智慧铁道）建设首先要考虑的、直接关系到铁道信息化后续发展的核心问题。
2 多活性代理设计方法
    多活性代理MLA（Multi-Living Agent）[2]复杂信息系统理论是近年新提出的一种主要针对人工设计系统的复杂信息系统研究理论，可用于指导复杂信息系统的体系结构设计。该理论建立起一套框架理论，提供桥梁来连接基本系统原理和人工系统架构设计理论之间的空隙。其基本要点是：首先，将人工系统的组成采用有层次的活性代理来表述。多代理理论在系统建模和仿真领域已经有成功应用，多活性代理复杂信息系统理论借用这一模型来刻画系统的基本组成结构。为了表现系统的耗散和自组织特性，该理论引入活性这一概念。所谓“活性”体现出人工系统的特点：人为设计并服务于特定的设计目的，即系统的功能性，系统（或代理）发挥其设计功能的能力和程度就是活性[2]。活性概念为系统的架构设计引入一个核心的、基础的目标，统一了诸如稳定性、可靠性、可扩展性等传统系统设计中的质量属性，为进一步深入构建人工系统架构设计理论奠定了基础。其次，为抽象系统自组织特性的设计目标，提出了活性自组织的概念，并建议用条件集合映射到自组织机理集合的两集合模型来描述活性自组织机理。第三，为便于指导工程应用，该理论提出了多活性代理复杂信息系统的功能模型及代理间的协商协调机制。
    信息系统设计技术由面向过程（任务）发展到面向对象，之后又发展到面向服务、面向代理、面向多代理。多活性代理方法概念，为链接复杂系统理论和工程应用提供了手段。该方法立足于系统的本质特征，具有定性与定量相结合、分析与综合相结合、人机结合、软硬件相结合、独立与嵌入生存相结合等优点，适合于复杂系统动态构建及功能的技术设计发展研究。
3 基于多活性代理的铁道综合业务管理平台
    在多活性代理理论框架下，对活性代理本体和活性代理之间的协商协调机制建模，用以刻画复杂信息系统的本质特征，真实反映实际信息系统组分（稳定运行系统的最小单元）对信息的处理特征。
    考虑强约束、高对抗环境对复杂信息系统的影响，如信息的准确性、保密性、完整性、时效性等在集成系统中的演变；考虑强约束、高对抗环境对系统组分的影响，如物理约束、维护约束如何分解到异构组分上。
    在建立复杂信息系统的结构之后，要研究系统动态运行的特征，建立反映复杂信息系统本质特点的多代理模型，在现代计算科学支持下，用建模和仿真技术对系统关键性态进行定量考察，形成一套面向铁道应用领域的复杂信息系统理论体系和技术体系。
    利用多活性代理的理论，针对铁路信息系统中的典型应用进行模型抽象和设计，基于企业服务总线（ESB）建立铁道复杂网络之间、复杂业务流程系统之间的多活性代理服务，集成铁道实时智能信息平台、空间实体可视化服务平台、智能视频监控服务平台和业务流程服务，实现面向空间数据、结构化数据、非结构化数据、实时数据进行统一管理和建模的BPM智能协同服务平台，满足铁道各单位、各部门业务流程互联、协同服务，为快速开发复杂信息系统提供强有力的技术支撑。提高智慧铁道中应用系统建设的效率和成功率。
    基于多活性的铁道综合业务管理平台的体系架构如图1所示。

    基于多活性代理的铁道综合业务管理平台是在多活性代理理论和设计方法的指导下，针对铁道行业的应用特点，提炼和抽象出一系列的代理模型，结合GIS和BPM等技术在铁道行业的应用和实践经验，设计和开发新一代面向代理的综合业务智能开发平台。通过平台自动完成多活性代理在稳定性、可靠性、安全性、灵活性、可扩展性等体现活性的技术实现，让开发人员把主要精力放在业务逻辑的实现上，从而使得通过综合业务职能开发平台开发的应用系统比以往的系统具有更开放、更稳定、更安全、更灵活等特性，大大降低复杂信息系统建设的难度和工作量。并且，复杂系统的开发不再依赖某些技术水平比较高的开发人员才能保证系统质量，而是普通的开发人员利用这个智能开发平台也可以开发出高质量的复杂应用系统，从而降低了复杂信息系统建设的难度和成本，提高复杂信息系统建设的效率和成功率。
4 虚拟运营中心（VOC）体系架构
    在新一代的铁道信息化系统建设中，要在利用多活性代理的综合业务管理平台快速构建新系统的基础上，利用信息资源规划的理论对业务进行梳理，并利用开放的体系架构实现对现有系统的平滑升级和无缝整合。
    新一代的铁道信息化整体架构建议采用遵循开放的SOA技术标准的虚拟运营中心（VOC）体系架构。通过信息资源规划、数据环境重建、业务流程重构等分析和设计方法，利用ESB、BPM、BI、门户等技术实现数据集成、业务集成和界面集成。如图2所示。通过高度集成化的、个性化的、多终端、多形式的统一信息展现，在单一界面中浏览和操作所有系统的信息，让用户在最短的时间内得到需要的信息和服务，发现隐藏在各个不同部门的不同应用系统中的关键信息。并利用系统的预测分析功能，将反应性决策改变为前瞻性决策，让信息化建设的应用效果逐步达到期望的智慧化的程度，从而提高工作效率、管理水平和服务水平。
    在多活性代理的复杂信息系统理论指导下，结合铁道行业应用的特点和面临的问题，设计和开发基于多活性代理的综合业务管理平台，并搭建一个开放的虚拟运营中心（VOC）基础架构，为物联网时代的铁道行业信息化提供了一个新的建设思路和强有力的技术支撑。

参考文献
[1] 王越.复杂信息系统构建的新方法-多活性代理方法[J].中国工程科学，2006，8（5）：30-34.
[2] 钱学森，戴汝为，于景元.一个科学新领域-开放的复杂巨系统及其方法[J].自然杂志，1990，13（1）：3-10.