1 引言

    業(yè)務(wù)流程是為了實(shí)現(xiàn)一定的業(yè)務(wù)目標(biāo)而執(zhí)行的一系列邏輯相關(guān)的活動的集合，業(yè)務(wù)流程的輸出是滿足市場需求的產(chǎn)品或服務(wù)。對于企業(yè)而言，業(yè)務(wù)流程是企業(yè)重要的知識資產(chǎn)，是核心競爭力的體現(xiàn)，一個(gè)精心設(shè)計(jì)和執(zhí)行的業(yè)務(wù)流程能夠?yàn)槠髽I(yè)創(chuàng)造價(jià)值并節(jié)約成本。

    現(xiàn)代業(yè)務(wù)流程管理系統(tǒng)的歷史可以追溯到工作流系統(tǒng)。在企業(yè)IT環(huán)境中，工作流軟件通常與企業(yè)應(yīng)用集成系統(tǒng)結(jié)合在一起，成為企業(yè)應(yīng)用的“黏合劑”，幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)流程的自動化和流水線化。傳統(tǒng)工作流系統(tǒng)的最大缺陷就是：它們大多采用了專有技術(shù)，這使得業(yè)務(wù)流程與企業(yè)應(yīng)用的結(jié)合變得非常復(fù)雜，通常需要很長時(shí)間進(jìn)行部署和實(shí)施，而與企業(yè)外部系統(tǒng)進(jìn)行集成則更加困難，無法適應(yīng)全球化浪潮和互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代對企業(yè)靈活、無縫集成的需求。人們開始考慮利用Web服務(wù)的開放性和標(biāo)準(zhǔn)化，來解決業(yè)務(wù)流程與企業(yè)應(yīng)用之間的互操作性問題。

    這正是Web服務(wù)組合的思想，Web服務(wù)體系結(jié)構(gòu)最引人注目的功能之一就是提供一個(gè)允許通過組合現(xiàn)有流程和服務(wù)來建立新服務(wù)的框架，即Web服務(wù)組合。盡管Web服務(wù)從各個(gè)方面(數(shù)據(jù)、通信、描述和發(fā)現(xiàn))為實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的業(yè)務(wù)協(xié)作奠定了良好的基礎(chǔ)，但由于各個(gè)服務(wù)之間仍然是獨(dú)立的狀態(tài)，從而仍未解決企業(yè)內(nèi)和企業(yè)間的業(yè)務(wù)集成問題。Web服務(wù)的交互及協(xié)作必然要求構(gòu)造復(fù)雜的Web服務(wù)。通過Web服務(wù)交互，可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)系統(tǒng)的相互協(xié)作，集成分布式應(yīng)用中的各個(gè)組件就有了一個(gè)公共的框架。Web服務(wù)最終趨向于Web服務(wù)的組合，而不是孤立存在的Web服務(wù)。組合的本質(zhì)就是若干Web服務(wù)協(xié)調(diào)工作，從而靈活地滿足更復(fù)雜的業(yè)務(wù)需求。

2 基于Web服務(wù)組合的業(yè)務(wù)流程集成

    2.1 Web服務(wù)組合的概念

    Web服務(wù)組合，是指把Internet上已有的相對簡單的Web服務(wù)按一定的業(yè)務(wù)流程邏輯組合起來以構(gòu)成復(fù)雜的復(fù)合服務(wù)，從而提供更強(qiáng)大、更完整的商業(yè)功能。其中的業(yè)務(wù)流程邏輯通常對應(yīng)于一定的商業(yè)邏輯，被組合的每個(gè)Web服務(wù)完成其中的一個(gè)任務(wù)。Web服務(wù)組合意味著通過組合基本服務(wù)來構(gòu)建組合服務(wù)，從而提供增值服務(wù)的能力。

    隨著Web服務(wù)應(yīng)用的推廣和用戶的增加，Web服務(wù)組合技術(shù)己經(jīng)受到很多大型企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)的關(guān)注，在語言和相應(yīng)支撐系統(tǒng)方面已有一些初步成果，目前，比較有代表性的Web服務(wù)組合方面的工作有BPEL4WS、WSFL、XLANG、WSCI、BPML，OGSA，Self-Serv等，它們分別在組合語言、組合工具以及執(zhí)行環(huán)境方面開展了富有成效的研究工作。但是從已有的各種Web服務(wù)組合模型以及具體的實(shí)現(xiàn)方案來看，Web服務(wù)組合技術(shù)仍然沒有達(dá)到期待的成熟度。

    2.2 基于Web服務(wù)組合的業(yè)務(wù)流程集成

    隨著企業(yè)信息化建設(shè)的不斷深入及業(yè)務(wù)需求的不斷改變，現(xiàn)有的將業(yè)務(wù)流程固化到應(yīng)用系統(tǒng)中的開發(fā)模式，與不斷變化的業(yè)務(wù)流程間的矛盾日漸顯現(xiàn)，已不能適應(yīng)業(yè)務(wù)敏捷性的需求。業(yè)務(wù)敏捷性是指企業(yè)對變更快速和有效地進(jìn)行響應(yīng)、并且利用變更來獲得競爭優(yōu)勢的能力。業(yè)務(wù)流程集成意味著在合作伙伴之間協(xié)同運(yùn)作，在采購商和供應(yīng)商之間實(shí)現(xiàn)協(xié)同工作、產(chǎn)品共同開發(fā)、通用系統(tǒng)以及信息共享。通過這種流程集成的方式，企業(yè)可以更關(guān)注其核心競爭力開發(fā)，而把其它活動交給合作伙伴去做。做到“各盡所能，各取所需”。

    基于Web服務(wù)組合的業(yè)務(wù)流程集成著眼于將業(yè)務(wù)分解為一組離散的業(yè)務(wù)功能和流程，即所謂“服務(wù)”，使已有的信息系統(tǒng)和新建的應(yīng)用系統(tǒng)按流程驅(qū)動的方式整合在一起，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)流程管理與應(yīng)用系統(tǒng)間的松耦合。這些服務(wù)就像大小不一的樂高玩具中的積木，它們之間的靈活組合可適應(yīng)不同的業(yè)務(wù)敏捷性需要。當(dāng)需要完成一定的功能時(shí)，只需將其進(jìn)行組合即可。當(dāng)業(yè)務(wù)需求發(fā)生改變的時(shí)候，只需增加個(gè)別新增的業(yè)務(wù)功能，同時(shí)改變業(yè)務(wù)流程即可，而不必改變整個(gè)應(yīng)用。從而從根本上解決了應(yīng)用系統(tǒng)因業(yè)務(wù)流程變化，而需不斷重新建設(shè)的技術(shù)難題。

3 基于與/或樹的Web服務(wù)組合模型

    3.1 輸入/輸出依賴與/或樹

    (1)Web服務(wù)

    在一個(gè)Web服務(wù)集合WS={ws₁，ws₂，...，ws_n}中，一個(gè)Web服務(wù)ws是一個(gè)三元組(SI，SO，K)，其中：

    SI：ws的輸入信息集合；

    SO：ws的輸出信息；

    K：ws的輸入信息集合與輸出信息之間的依賴關(guān)系，表現(xiàn)為一個(gè)深度為2的與樹，其中根節(jié)點(diǎn)為ws的輸出信息，葉節(jié)點(diǎn)為ws的輸入信息集合，各原子輸入信息之間為“與”的關(guān)系，即只有當(dāng)所有原子輸入信息都滿足時(shí)才能獲得輸出信息SO。這里是應(yīng)用問題歸約對WS的輸出信息問題進(jìn)行分解。例如，一個(gè)票務(wù)查詢服務(wù)ws----(I，O，K)用于查詢某個(gè)日期某個(gè)車次是否有票，其可用基于輸入/輸出依賴與/或樹的形式表示如下：

    I={車次，日期，起點(diǎn)，終點(diǎn)}

    O={車票信息}

    K：輸入，輸出依賴與，或樹如圖1所示。

圖1 輸入/輸出依賴與/或樹

    圖1中從輸出到輸入的箭頭表示輸出對輸入的依賴關(guān)系。小圓弧表示只有當(dāng)所有輸入信息{車次，日期；起點(diǎn)，終點(diǎn)}都滿足時(shí)，才能獲得輸出信息{車票信息}。

    (2)Web服務(wù)組合

    Web服務(wù)組合問題是一個(gè)三元組(WS，CI，CO)，其中：WS={ws₁，ws₂，...，ws_n}：是將要進(jìn)行組合的Web服務(wù)的集合；

    CI={ci₁，ci₂，...，ci_m}：輸入信息集合

    CO={co₁，co₂，...，co_p}：輸出信息集合

    Web服務(wù)組合問題的解是一個(gè)Web服務(wù)的流程序列，其輸入輸出分別為CI和CO。

    (3)輸入，輸出依賴與/或樹

    一個(gè)Web服務(wù)組合問題的輸入/輸出依賴與/或樹，是一個(gè)與/或樹形式的輸入/輸出依賴關(guān)系，它的根節(jié)點(diǎn)為服務(wù)組合問題的輸出集合，葉子節(jié)點(diǎn)為服務(wù)組合問題的輸入。輸入/輸出依賴與/或樹通過與/或樹搜索算法來建立，其基于問題歸約，對服務(wù)組合問題進(jìn)行分解及變換，直至到可解的問題，即已知輸入。這樣的一棵輸入，輸出依賴與/或樹，其實(shí)就是服務(wù)組合問題的解樹。

    3.2 搜索算法

    輸入/輸出依賴與，或樹的建立基于與/或樹搜索算法。(1)初始節(jié)點(diǎn)的確定。首先加入一個(gè)虛擬的初始節(jié)點(diǎn)SO，作為與/或樹的根節(jié)點(diǎn)，表示服務(wù)組合問題的目標(biāo)狀態(tài)。

    (2)初始節(jié)點(diǎn)的擴(kuò)展。根據(jù)CO中的輸出信息，將SO擴(kuò)展為P個(gè)節(jié)點(diǎn)co₁，co₂，...，co_n，這P個(gè)節(jié)點(diǎn)之間是“與”的關(guān)系，表示服務(wù)組合問題Q可以分解為P個(gè)子問題co₁，co₂，...，co_p，只有當(dāng)這P個(gè)子問題都有解，原問題才有解。如圖2所示。

圖2 初始節(jié)點(diǎn)的擴(kuò)展

    (3)下屬節(jié)點(diǎn)的擴(kuò)展。為便于討論，在此擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)co₁。其擴(kuò)展策略為：搜索Web服務(wù)集合WS={ws₁，ws₂，...，ws_n}，用所有滿足co₁∈sc.so(即能產(chǎn)生輸出co₁的服務(wù))的服務(wù)對節(jié)點(diǎn)co₁進(jìn)行擴(kuò)展，擴(kuò)展后的各服務(wù)之間是“或”的關(guān)系，即其中任何一個(gè)服務(wù)都可以產(chǎn)生輸出co₁。節(jié)點(diǎn)co₁的擴(kuò)展結(jié)果如圖3所示。

圖3 節(jié)點(diǎn)co₁的擴(kuò)展

    (4)終止節(jié)點(diǎn)。組合服務(wù)的輸入為終止節(jié)點(diǎn)。

4 算例分析

    本節(jié)以鐵路貨物運(yùn)輸費(fèi)用的計(jì)算流程為例，介紹基于Web服務(wù)組合的業(yè)務(wù)流程集成的實(shí)施步驟。

    4.1 例子

    在鐵路貨物運(yùn)輸中，貨物運(yùn)輸費(fèi)用的計(jì)算(不包括雜費(fèi))包括如下幾個(gè)步驟：(1)按《貨物運(yùn)價(jià)里程表》計(jì)算出發(fā)站至到站的運(yùn)價(jià)里程；(2)根據(jù)貨物運(yùn)單上填寫的貨物名稱查找《鐵路貨物運(yùn)輸品名分類與代碼表》、《鐵路貨物運(yùn)輸品名檢查表》，確定適用的運(yùn)價(jià)號；(3)整車、零擔(dān)貨物按貨物適用的運(yùn)價(jià)號，集裝箱貨物根據(jù)箱型、冷藏車貨物根據(jù)車種分別在“鐵路貨物運(yùn)價(jià)率表”中查出適用的運(yùn)價(jià)率(即發(fā)到基價(jià)和運(yùn)行基價(jià))；(4)貨物適用的發(fā)到基價(jià)加上運(yùn)行基價(jià)與貨物的運(yùn)價(jià)里程相乘之積后，再與按本規(guī)則確定的計(jì)費(fèi)重量(集裝箱為箱數(shù))相乘，計(jì)算出運(yùn)費(fèi)。

    業(yè)務(wù)敏捷性的需求是把這四個(gè)功能模塊分別包裝成獨(dú)立的Web服務(wù)以供組合，而不是固化到一個(gè)應(yīng)用中去。這四個(gè)功能分別對應(yīng)表1中的四個(gè)Web服務(wù)。

表1 貨物運(yùn)輸費(fèi)用計(jì)算對應(yīng)的服務(wù)

    剩下的問題就是通過Web服務(wù)組合算法將這四個(gè)服務(wù)組合成一個(gè)完整的流程來計(jì)算貨物運(yùn)輸費(fèi)用。

    4.2 算法實(shí)現(xiàn)

    在這里采用基于與/或樹的Web服務(wù)組合模型進(jìn)行服務(wù)組合，選擇與/或樹深度優(yōu)先算法作為我們的服務(wù)組合算法。算法實(shí)現(xiàn)基于卡內(nèi)基梅隆大學(xué)人工智能庫中的“AIC++搜索類庫”。

    在程序中，Web服務(wù)的輸入，輸出依賴關(guān)系，表現(xiàn)為“改寫規(guī)則”的形式：(g₁，g₂，...，g_n，End)。其中，第一個(gè)符號是Web服務(wù)的輸出，最后一個(gè)符號END用于程序判斷規(guī)則的結(jié)束，其余的符號是Web服務(wù)的輸入�！案膶懸�(guī)則”意味著對節(jié)點(diǎn)的擴(kuò)展：當(dāng)遇到g1(輸出)時(shí)，可以用序列g(shù)₂，...，g_n(輸入)來替代。這些輸入信息間的關(guān)系是“與”的關(guān)系。

    例如Web服務(wù)Calculate-mile的改寫規(guī)則為：(mile，dep，des，END)

    對于組合服務(wù)com，由于其輸出為pri(運(yùn)輸費(fèi)用)，故其改寫規(guī)則為：

    (com，pri，END)

    4.3 運(yùn)行結(jié)果

    程序的運(yùn)行結(jié)果是輸出解樹中按深度優(yōu)先順序搜索到的節(jié)點(diǎn)的序列：com，pri，mile，dep，des，rate，num，carg，weig

    輸入/輸出依賴與/或樹(即服務(wù)組合的解樹，不包括虛擬的根節(jié)點(diǎn))如圖4所示。其中顏色較深的節(jié)點(diǎn)為可解節(jié)點(diǎn)，即組合服務(wù)的輸入信息，根節(jié)點(diǎn)為組合服務(wù)的目標(biāo)輸出信息。根據(jù)服務(wù)組合的解樹，可以將組合服務(wù)的執(zhí)行流程表示為圖5的形式。

圖4 輸入/輸出依賴與/或樹

圖5 組合服務(wù)執(zhí)行流程

    4.4 結(jié)果分析

    服務(wù)組合通過對單獨(dú)的業(yè)務(wù)功能模塊進(jìn)行組合，來完成復(fù)雜的業(yè)務(wù)流程，從而滿足企業(yè)信息部門對業(yè)務(wù)流程集成的動態(tài)、敏捷性需求。在服務(wù)組合輸入，輸出依賴關(guān)系的表達(dá)上，基于與/或樹的服務(wù)組合模型強(qiáng)于基于AI規(guī)劃及圖搜索的方法，更適于表達(dá)實(shí)際的業(yè)務(wù)流程中網(wǎng)狀的輸入/輸出依賴關(guān)系，可以滿足更復(fù)雜的服務(wù)組合需求。同時(shí)，人工智能的成熟與發(fā)展為基于與/或樹的服務(wù)組合提供了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)，無需過多的專業(yè)化操作，就可以進(jìn)行Web服務(wù)的動態(tài)組合。

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本文標(biāo)題：基于Web服務(wù)組合的企業(yè)業(yè)務(wù)流程集成研究

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