基于SOA的物流公共信息平臺設(shè)計研究

曲建華，徐廣印，應(yīng)繼來

(河南農(nóng)業(yè)大學機電工程學院，河南鄭州450002)

物流業(yè)被列入國務(wù)院十大調(diào)整與振興產(chǎn)業(yè)規(guī)劃以來，政府和企業(yè)對物流業(yè)的重視逐步落實為具體的行動，物流信息化進程開始加速發(fā)展．眾多工商企業(yè)、物流公司、行業(yè)管理部門相繼開發(fā)建設(shè)了一批適應(yīng)業(yè)務(wù)發(fā)展、滿足實際業(yè)務(wù)需求的信息系統(tǒng)，提高了物流行業(yè)信息化水平，降低了物流運作和管理成本［1］．由于各個信息系統(tǒng)總體上是按照本部門的實際業(yè)務(wù)需求開發(fā)，缺少統(tǒng)一規(guī)劃，相應(yīng)的技術(shù)標準、數(shù)據(jù)標準、實現(xiàn)方式各不相同，應(yīng)用系統(tǒng)之間相互孤立，信息無法共享．同時隨著企業(yè)外部競爭環(huán)境的加劇，業(yè)務(wù)流程的調(diào)整和變革周期越來越短，傳統(tǒng)的IT架構(gòu)很難適應(yīng)這種改變．因此解決“信息孤島”問題，合理利用現(xiàn)有資源，實現(xiàn)各業(yè)務(wù)系統(tǒng)、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)流程的無縫整合、互聯(lián)互通，實現(xiàn)跨行業(yè)、跨地區(qū)的業(yè)務(wù)協(xié)同，形成“一體化”的物流信息平臺系統(tǒng)成為提高中國物流信息化水平，推進物流服務(wù)能力的重要課題．現(xiàn)代物流公共信息平臺基于計算機網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，整合供應(yīng)鏈各環(huán)節(jié)的物流信息、物流監(jiān)管、物流技術(shù)和設(shè)備等資源，面向社會用戶提供信息服務(wù)、管理服務(wù)、技術(shù)服務(wù)和交易服務(wù)，是一個開放性的復雜信息系統(tǒng)．物流公共信息平臺的建設(shè)對于實現(xiàn)供應(yīng)鏈上下游企業(yè)信息共享和交換、促成企業(yè)業(yè)務(wù)協(xié)作、提高服務(wù)質(zhì)量和企業(yè)物流運行效率、節(jié)約社會資源、提升政府行業(yè)監(jiān)管能力和服務(wù)水平具有重要意義，是當前物流振興規(guī)劃的重點建設(shè)項目．北京、上海等地結(jié)合實際啟動了多項區(qū)域性物流公共信息平臺的建設(shè)［2，3］，平臺應(yīng)用也從早期的門戶信息發(fā)布、物流信息(車源、貨源)發(fā)布等較低層次發(fā)展到物流交易、物流信息的收集和交換、物流業(yè)務(wù)的協(xié)作等較高應(yīng)用層次．隨著平臺用戶業(yè)務(wù)應(yīng)用范圍的擴大、用戶數(shù)量與系統(tǒng)規(guī)模的增長，平臺將會面臨更加復雜的用戶需求，如用戶IT資產(chǎn)的重用、服務(wù)的快速構(gòu)建、數(shù)據(jù)交換的可靠性與實時性、不同平臺之間的數(shù)據(jù)融合與交換等，基于面向服務(wù)的架構(gòu)(Service-oriented architecture，SOA)來構(gòu)建的物流公共信息平臺可以有效應(yīng)對這些挑戰(zhàn)，具有方便集成現(xiàn)有系統(tǒng)、便于重用當前服務(wù)、提高系統(tǒng)開發(fā)速度、便于業(yè)務(wù)流程重組的優(yōu)勢［4］．本研究以IBM的SOA參考架構(gòu)為基礎(chǔ)，結(jié)合當前物流公共信息平臺的需求實際，提出了基于SOA的物流公共信息平臺的結(jié)構(gòu)設(shè)計模型，為平臺用戶應(yīng)對未來復雜多變的業(yè)務(wù)應(yīng)用需求提供了一種解決思路．

1 SOA的架構(gòu)與編程模型

1．1 SOA架構(gòu)的優(yōu)勢

SOA提供了一種構(gòu)建IT組織的標準和方法，通過建立可組合、可重用的服務(wù)體系來減少IT業(yè)務(wù)冗余，方便應(yīng)用集成、重用已有IT資源，加快項目開發(fā)進程，使IT部門效率更高、開發(fā)周期更短、項目分發(fā)更快，在幫助IT技術(shù)和業(yè)務(wù)整合方面有著深遠的意義．SOA改變了以技術(shù)為中心的信息系統(tǒng)建設(shè)模式，使得IT技術(shù)重新回到業(yè)務(wù)支撐的角色，提供了一種把原有組件按一定的標準封裝為具有文檔形式接口描述的服務(wù)，從而使服務(wù)的使用者和服務(wù)提供者之間是一種松耦合關(guān)系．這樣，一方面可以把遺留系統(tǒng)封裝為服務(wù)加以復用，提高了投資回報率．另一方面，可以直接調(diào)用外部服務(wù)提供商提供的服務(wù)從而起到復用的作用，具有易于改變、易于擴展的特點，從而支持了業(yè)務(wù)的快速反應(yīng)和敏捷性．

SOA統(tǒng)一了業(yè)務(wù)架構(gòu)，可擴展性增強．在不同的企業(yè)應(yīng)用程序之間，基礎(chǔ)架構(gòu)的開發(fā)和部署將變得更加一致，使得可以更多地將基礎(chǔ)架構(gòu)作為一種商品化元素加以考慮，增強了可擴展性和靈活性．SOA實施允許持續(xù)改進業(yè)務(wù)過程，降低劇烈變革的風險，允許清晰地表示業(yè)務(wù)流，這些業(yè)務(wù)流通過在特定業(yè)務(wù)服務(wù)中使用的組件的順序來標識，給商業(yè)用戶提供了監(jiān)視業(yè)務(wù)操作的理想環(huán)境，業(yè)務(wù)建模反映在業(yè)務(wù)服務(wù)中，流程操縱是以一定的模式重組部件來實現(xiàn)的，這將進一步允許更改業(yè)務(wù)流并且同時監(jiān)視產(chǎn)生的結(jié)果，因而促進了持續(xù)改進．

1．2 SOA參考架構(gòu)

SOA參考架構(gòu)(圖1)定義了綜合的IT服務(wù)，包括企業(yè)在實現(xiàn)SOA的過程中需要考慮的各種能力，無論使用何種產(chǎn)品和服務(wù)，企業(yè)可以按照自身情況進行自建的基礎(chǔ)上實現(xiàn)這些能力．同時，企業(yè)面臨新的需求也可以新的需求方式增加新功能和項目級的解決方案．

圖1 SOA參考架構(gòu)Fig．1 SOA reference architecture

SOA參考架構(gòu)的骨干是連接層，即企業(yè)服務(wù)總線(Enterprise service bus，ESB)，它促進了服務(wù)間的通信，提供了所有互聯(lián)互通的能力，這些能力是調(diào)動各種在整個架構(gòu)中執(zhí)行的服務(wù)所必須的．(1)交互式服務(wù)是對SOA人員方面的連接，它提供了將IT功能和數(shù)據(jù)分配給終端用戶，并滿足終端用戶的特定偏好所需的功能．(2)流程服務(wù)以實施業(yè)務(wù)流程的方式為流程管理和多種服務(wù)之間的交互提供了所需的控制服務(wù)．(3)信息服務(wù)提供了聯(lián)合、復制和轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)源所需要的能力，可以通過各種方式實現(xiàn)．訪問服務(wù)可以從ESB獲得現(xiàn)有企業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)以及企業(yè)數(shù)據(jù)，這套服務(wù)在已有資產(chǎn)應(yīng)用、打包應(yīng)用、企業(yè)數(shù)據(jù)倉庫以及ESB之間提供了橋接能力．(4)合作伙伴服務(wù)提供了業(yè)務(wù)流程需要的文檔、協(xié)議和合作伙伴管理能力，這些能力是與外部合作伙伴和供應(yīng)商進行交互的業(yè)務(wù)流程所必須的．(5)業(yè)務(wù)應(yīng)用服務(wù)提供了整合系統(tǒng)中新的應(yīng)用組件所需的運行時服務(wù)．(6)開發(fā)服務(wù)主要用于利用基礎(chǔ)架構(gòu)來完成定制的產(chǎn)品．(7)IT服務(wù)管理服務(wù)涉及與規(guī)模和性能相關(guān)的能力．如邊緣服務(wù)、集群能力以及虛擬化能力，以促成基于負載模式來有效地利用計算資源．(8)基礎(chǔ)架構(gòu)服務(wù)位于SOA架構(gòu)的底層，用來優(yōu)化吞吐量、可用性以及性能．

1．3 SOA編程模型

隨著面向服務(wù)架構(gòu)使用率的增長，由Web服務(wù)API所提供的抽象級別對于有效實現(xiàn)SOA越來越顯得力不從心，通過定義SOA編程模型來提高API的抽象級別，可解決當前API集合中的一些問題，降低應(yīng)用程序開發(fā)者直接處理中間件或Web服務(wù)特定API時面臨的復雜度，簡化業(yè)務(wù)服務(wù)的開發(fā)，簡化作為服務(wù)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的業(yè)務(wù)解決方案的裝配和部署，增加敏捷和靈活性，保護業(yè)務(wù)邏輯資產(chǎn)，使其不受底層技術(shù)改變的影響以及改善測試能力．目前流行的SOA編程模型包括微軟的Windows通信基礎(chǔ)(Indigo)編程模型、Java Community Process的Java Business Integration(JBI)模型和以IMB為首的SCA/SDO編程模型，其中 SCA/SDO以其開放性獲得了大量的用戶實踐，受到了廠商的推崇．

IBM的SOA架構(gòu)的體系結(jié)構(gòu)由操作系統(tǒng)層、服務(wù)組件層、服務(wù)層、業(yè)務(wù)層和客戶層組成，服務(wù)數(shù)據(jù)對象(Service data object，SDO)位于服務(wù)組件層，解決了現(xiàn)有技術(shù)在通用性上的不足，為服務(wù)和應(yīng)用提供一個簡單統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模型，方便了系統(tǒng)開發(fā)人員．開發(fā)人員可以用SDO統(tǒng)一數(shù)據(jù)訪問和處理模式，即使這些數(shù)據(jù)來源于異構(gòu)數(shù)據(jù)源-關(guān)系數(shù)據(jù)庫、XML數(shù)據(jù)庫、Web服務(wù)或者是企業(yè)信息系統(tǒng)．SDO用于SOA中的數(shù)據(jù)模型的標準化．SDO在SOA架構(gòu)中主要為SCA構(gòu)建Web服務(wù)提供數(shù)據(jù)模型支持．

服務(wù)組件架構(gòu)(Service components architecture，SCA)位于服務(wù)組件層，通過該模型可以把不同類型的服務(wù)(如BPEL，Web服務(wù)等)通過統(tǒng)一的方式調(diào)用．SCA還提供了一個基于組件的構(gòu)建模型，可以使其他不同類的服務(wù)，比如JMS、Web服務(wù)等使用統(tǒng)一的方式來構(gòu)建．可以通過SCA提供的統(tǒng)一的服務(wù)構(gòu)建模型，可以為SOA架構(gòu)提供合適粒度的服務(wù)．BPEL根據(jù)復雜業(yè)務(wù)流程的需要對多個服務(wù)組件按照預(yù)定邏輯進行組織和編輯，這就是業(yè)務(wù)過程層所起的作用．

業(yè)務(wù)流程執(zhí)行語言(Business process execution language，BPEL)位于業(yè)務(wù)層，是實現(xiàn)業(yè)務(wù)過程層的技術(shù)．在SOA系統(tǒng)中，BPEL和業(yè)務(wù)對象可以共享相同的SDO定義．BPEL可以調(diào)用SCA構(gòu)建的服務(wù)模型，而BPEL本身也可以作為服務(wù)供SCA調(diào)用．BPEL與SDO的很好結(jié)合使得BPEL在數(shù)據(jù)層面上融入了SOA，而BPEL與SCA的很好結(jié)合使得BPEL在服務(wù)層面上融入了SOA體系結(jié)構(gòu)，BPEL與SDO及SCA一起構(gòu)成了SOA的基石．

2 基于SOA的物流公共信息平臺體系設(shè)計

基于SOA的物流公共信息平臺的技術(shù)架構(gòu)采用分層結(jié)構(gòu)，從底層的網(wǎng)絡(luò)設(shè)施、數(shù)據(jù)庫等資源，到數(shù)據(jù)訪問組件、業(yè)務(wù)邏輯組件等倉儲管理服務(wù)、呼叫中心服務(wù)等，以及頂層的業(yè)務(wù)流程和數(shù)據(jù)展現(xiàn)，每一層次都最大限度地封裝不同的服務(wù)，從而達到復用和靈活的目的．SOA架構(gòu)劃分為資源層、組件層、服務(wù)層、業(yè)務(wù)流程層和表示層5個層次(圖2)．

2．1 資源層

資源層包括網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器、應(yīng)用軟件、數(shù)據(jù)庫等資源．網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施包括互聯(lián)網(wǎng)和企業(yè)內(nèi)網(wǎng)．數(shù)據(jù)資源庫將各業(yè)務(wù)系統(tǒng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，按照統(tǒng)一數(shù)據(jù)標準，對數(shù)據(jù)接口的定義、數(shù)據(jù)的持久化、數(shù)據(jù)的顯示格式以及數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換格式等進行描述．

2．2 組件層

組件層用于實現(xiàn)相關(guān)的業(yè)務(wù)邏輯，組件層包括數(shù)據(jù)訪問組件、業(yè)務(wù)邏輯組件和工作流組件等，數(shù)據(jù)訪問組件是將分布在不同服務(wù)器上的異構(gòu)數(shù)據(jù)源，通過一個完整數(shù)據(jù)定義，將各種數(shù)據(jù)對象描述成統(tǒng)一數(shù)據(jù)資源視圖;業(yè)務(wù)邏輯組件采用圖形化的方式將運算邏輯、邏輯流和服務(wù)組裝成更大粒度的組件;工作流組件可以把一個工作流程描述成一個服務(wù)，由其他模塊或者其他系統(tǒng)來調(diào)用，其他模塊看到的只是一個業(yè)務(wù)操作接口，而不必關(guān)心這個業(yè)務(wù)對應(yīng)的是一個業(yè)務(wù)流程．

2．3 服務(wù)層

服務(wù)層是將物流公共信息平臺所設(shè)計的功能及原有系統(tǒng)功能封裝為服務(wù)．服務(wù)提供者、服務(wù)請求者和服務(wù)注冊中心3個實體通過發(fā)布、查找、綁定3個基本操作相互作用．服務(wù)提供者向服務(wù)注冊中心發(fā)布服務(wù)，服務(wù)請求者通過服務(wù)注冊中心查找所需的服務(wù)，并綁定到這些服務(wù)上［5］．服務(wù)提供者、服務(wù)請求者的角色只是邏輯上的，一個服務(wù)既可作為服務(wù)提供者，也可作為服務(wù)請求者．服務(wù)層和業(yè)務(wù)流程層通過服務(wù)緊密聯(lián)系，服務(wù)組件提供了粗粒度的業(yè)務(wù)功能，他們能夠映射業(yè)務(wù)流程中的任務(wù)．服務(wù)描述則為業(yè)務(wù)服務(wù)提供了定義明確的合理接口，使得業(yè)務(wù)流程不必了解業(yè)務(wù)應(yīng)用和技術(shù)平臺的細節(jié)就可以方便調(diào)用．服務(wù)層中得注冊服務(wù)確保了業(yè)務(wù)流程曾在必要地時候動態(tài)定位和訪問服務(wù)．服務(wù)之間的通訊采用XML格式，獨立于業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)．服務(wù)層為業(yè)務(wù)流程提供了基本的最小任務(wù)單元，通過對已注冊服務(wù)和合理組合可以制定出靈活豐富的業(yè)務(wù)功能．比如通過將線路優(yōu)化服務(wù)、GPS定位服務(wù)、GIS地圖服務(wù)、客戶位置信息查詢服務(wù)、呼叫中心服務(wù)進行組合可以構(gòu)建出滿足不同物流企業(yè)需求的貨物配送業(yè)務(wù)、貨物狀態(tài)跟蹤業(yè)務(wù)等．

2．4 業(yè)務(wù)流程層

業(yè)務(wù)流程層由眾多跨部門的、端到端的業(yè)務(wù)流程和業(yè)務(wù)活動監(jiān)督機制組成．一個業(yè)務(wù)流程由一組邏輯相關(guān)，按照合理順序執(zhí)行，并產(chǎn)生相應(yīng)業(yè)務(wù)成果的任務(wù)組成，這些任務(wù)符合規(guī)定的業(yè)務(wù)原則．業(yè)務(wù)流程層同時具有業(yè)務(wù)流程管理的職能，承擔著識別、建模、開發(fā)、部署和管理業(yè)務(wù)流流程的責任．業(yè)務(wù)流程通過對不同領(lǐng)域的業(yè)務(wù)服務(wù)組合和可服用服務(wù)進行編排而得．業(yè)務(wù)流程層利用已經(jīng)封裝好的各種服務(wù)，通過業(yè)務(wù)流程管理(Business process management，BPM)來構(gòu)建新的業(yè)務(wù)流程，從而實現(xiàn)異構(gòu)信息系統(tǒng)的綜合應(yīng)用［6］．BPM將流程作為一種新的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，直接操作和管理．由于每個服務(wù)都具有基于標準的開放接口和松散耦合的特點，所以BPM可以方便地通過組合服務(wù)來實現(xiàn)業(yè)務(wù)流程的構(gòu)建．

圖2 基于SOA的物流公共信息平臺體系架構(gòu)Fig．2 SOA based logistic public information platform system

2．5 表示層

表示層為用戶提供了一個統(tǒng)一的交互門戶和工作平臺，用戶通過表示層更容易進行業(yè)務(wù)操作，例如即時通訊、查看任務(wù)列表、查看發(fā)布信息，也能夠把已有數(shù)據(jù)、服務(wù)或界面快速組合到新應(yīng)用中．表示層還包括SSO(Single sign on)、統(tǒng)一身份認證、訪問控制等實現(xiàn)一站式數(shù)據(jù)服務(wù)門戶，用戶無需訪問多個業(yè)務(wù)系統(tǒng)，而是面對一個統(tǒng)一的平臺完成需要的多種應(yīng)用．

企業(yè)服務(wù)總線是一種在松耦合的服務(wù)和應(yīng)用之間標準的集成方式，用于實現(xiàn)SOA不同層次之間和內(nèi)部消息的接收和轉(zhuǎn)發(fā)，是SOA中實現(xiàn)服務(wù)間智能化集成和管理的中介．物流公共平臺的眾多用戶使用著不同的操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、應(yīng)用軟件，這些差異存在于不同的系統(tǒng)應(yīng)用層面，應(yīng)用ESB可以實現(xiàn)從系統(tǒng)底層到頂層的消息傳遞，為不同服務(wù)之間的交互和不同業(yè)務(wù)的組合提供切實幫助［7］．

3 結(jié)語

現(xiàn)代物流已成為跨部門、跨行業(yè)、跨地域的以現(xiàn)代科技管理和信息技術(shù)為支撐的綜合性服務(wù)產(chǎn)業(yè)，在現(xiàn)代物流中，信息成為提高營運效率、降低成本、增進客戶服務(wù)質(zhì)量的核心因素，物流公共信息平臺的建設(shè)是提高中國物流信息化水平，振興現(xiàn)代物流的重點工程．物流公共信息平臺不僅要在功能上滿足各類用戶的要求，在架構(gòu)上也要適應(yīng)用戶業(yè)務(wù)與IT對齊，支持業(yè)務(wù)快速變化的敏捷性和靈活性要求以及具有保護用戶已有IT資產(chǎn)投資的重用性要求．作者研究了基于SOA的物流公共信息平臺體系的結(jié)構(gòu)組成，將其分為資源層、組件層、服務(wù)層、業(yè)務(wù)流程層和表示層5個層次，通過Web Service、業(yè)務(wù)服務(wù)注冊中心和存儲庫、ESB等手段實現(xiàn)上述要求，將物流企業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)中的車輛管理、財務(wù)管理、EDI、倉庫管理、GPS/GIS、配送管理、線路優(yōu)化等功能抽取封裝為基本的服務(wù)，通過BPEL對服務(wù)靈活編排來構(gòu)建動態(tài)的業(yè)務(wù)流程．由于不同用戶的各類應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)時往往只關(guān)注本部門的業(yè)務(wù)需要，應(yīng)用范圍有限，不同的業(yè)務(wù)流程之間存在著間斷，形成眾多的獨立的子流程，導致業(yè)務(wù)流程整合的困難．另外，基本服務(wù)的識別和分析也需要對整體業(yè)務(wù)流程的熟悉和相關(guān)工具的支持才能較好的完成，否則容易導致分解出的服務(wù)重用性能差，無法滿足業(yè)務(wù)流程靈活性的編排要求．因此，基于SOA的體系架構(gòu)僅是實現(xiàn)物流公共信息平臺的第一步，對不同企業(yè)的應(yīng)用系統(tǒng)進行服務(wù)識別，形成豐富靈活的服務(wù)組件庫，實現(xiàn)端到端的流程整合將是后續(xù)階段實踐中更為復雜的任務(wù)．

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