本文旨在系统性剖析角色协同（Role-Based Collaboration,RBC）的主要元素所存在的最基本的关联性和层次结构，通过运用子结构逻辑对RBC中的角色扮演过程进行高度抽象化，以促进角色协同理论体系的发展。目前国内外学者所讨论的角色协同中的角色和代理形式化方法大多都是基于CASE工具或针对代理自身的认知和推理的，缺乏对RBC及其构成元素（群组、角色和代理）形式化的综合性数学讨论，无法解释RBC的高层次抽象，更无法揭示RBC的主要元素之间所存在的最基本的关联性和层次结构，这说明了RBC研究方法尚存在不足，缺乏完备性系统化的数学理论基础做支撑。　　针对该问题，为支撑RBC及其角色引擎，给角色扮演过程提供系统性的逻辑与代数理论支持，主要解决思路为：针对RBC理论及其E-CARGO模型，构造其逻辑系统及其语义模型，采用代数演算和逻辑推理的方式对其进行形式化系统性描述。本文从元理论角度出发，以子结构逻辑（Substructural Logic）及其代数模型（偏序半群）为基础，对RBC及其计算模型E-CARGO进行了考量与印证，将其组成元素做类型映射；提出了系列多项式时间复杂度的角色扮演逻辑系统（Role Playing Logic,RPL）及相关代数模型，抽象化RBC的同时，结合案例分析该代数模型的应用指导意义；并对该逻辑系统中的可靠性、完全性及其可判定性等性质进行了论证。　　本文假设一个角色可以由多个代理来扮演，但一个代理一次只能扮演一个角色。通过逻辑强刻画与形式化方法，对 RBC系统及其主要元素（群组、角色和代理）之间最基本的关联性和层次结构进行了剖析，在构建该逻辑系统时，使用最少的逻辑连接词和结构规则来描述角色扮演（代理的认知和推理并非本文重点），采用偏序半群作为语义模型，抽象地反映角色指派过程，并用于创建、删除和修改角色、代理和群组。而所有这些活动都直接关系到角色引擎的设计，为角色协同提供了三个层次的应用指导，首先，全局层是组织代理，并形成协同群组；其次，衔接层进行了群组角色指派；最后，操作层管理协同系统设计中应该出现的协作特性，体现了协同计算的结构和关系。此外，系列角色扮演逻辑可因不同的设计需求做多种扩充与变化，以适应并支撑各类工程应用与研发。