開放SaaS產(chǎn)業(yè)服務平臺模型與體系結(jié)構(gòu)

國艷群， 韓 敏， 孫林夫

開放SaaS產(chǎn)業(yè)服務平臺模型與體系結(jié)構(gòu)

國艷群1，2， 韓 敏1， 孫林夫1

（1.西南交通大學CAD工程中心，四川成都610031；2.西南電子設(shè)備研究所，四川成都610036）

為解決企業(yè)用戶對信息系統(tǒng)服務化、可編程等多樣化需求，將開放系統(tǒng)設(shè)計思想與SaaS（軟件即服務）平臺技術(shù)相結(jié)合，提出了開放SaaS產(chǎn)業(yè)服務平臺（OSISP）的概念，設(shè)計了產(chǎn)業(yè)服務平臺業(yè)務架構(gòu)，并對平臺角色、業(yè)務集成模型進行了抽象與形式化建模；在此基礎(chǔ)上，按照分層體系結(jié)構(gòu)的設(shè)計思想，設(shè)計了由基礎(chǔ)層、平臺層、系統(tǒng)層、用戶層以及系統(tǒng)管理和標準體系構(gòu)成的系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu).通過系統(tǒng)設(shè)計，將產(chǎn)業(yè)服務平臺模型與體系結(jié)構(gòu)應用于汽車供應鏈協(xié)同平臺，提高了系統(tǒng)的開放性、用戶參與系統(tǒng)建設(shè)及使用的積極性.

SaaS（軟件即服務）；產(chǎn)業(yè)服務平臺；模型；體系結(jié)構(gòu)

隨著現(xiàn)代經(jīng)濟的多樣化、全球化發(fā)展，產(chǎn)業(yè)間、產(chǎn)業(yè)內(nèi)的協(xié)同與信息交互已經(jīng)離不開計算機信息系統(tǒng)的支持.ASP應用服務平臺［1-2］和SaaS（軟件即服務）協(xié)同服務平臺［3-4］的研究與應用，為中小企業(yè)解決了信息系統(tǒng)與應用軟件支撐的難題.然而，ASP和SaaS系統(tǒng)的開發(fā)均以平臺提供商的開發(fā)為主，雖然實現(xiàn)了企業(yè)信息系統(tǒng)的快速構(gòu)建，但難以滿足用戶實時、多樣的信息系統(tǒng)需求［5-6］，存在“建用脫節(jié)”的問題.

文獻［7］和［8］提出了基于構(gòu)件的企業(yè)信息系統(tǒng)開發(fā)方法，文獻［9］和［10］提出了基于業(yè)務流程重組建設(shè)企業(yè)信息系統(tǒng)的方案，文獻［4］提出了SaaS平臺自適應演化技術(shù).上述解決方案在一定程度上滿足了用戶對信息系統(tǒng)的個性化需求，但均未改變以平臺提供商為主的系統(tǒng)開發(fā)的狀況.

開放SaaS產(chǎn)業(yè)服務平臺（OSISP）是基于開放系統(tǒng)設(shè)計思想［11］，使企業(yè)用戶既可作為系統(tǒng)的使用者，又可作為開發(fā)者，根據(jù)自身的需要，依托平臺完成自身個性化系統(tǒng)的開發(fā)、部署及應用.

1 需求分析

在推行企業(yè)信息化的過程中，作為信息系統(tǒng)用戶的企業(yè)，在規(guī)模和信息化建設(shè)能力等方面存在較大差別，不同企業(yè)對信息化平臺的需求也各不相同，具體表現(xiàn)在個性化需求多、需求變化快以及信息系化能力等方面.為滿足企業(yè)開放信息系統(tǒng)建設(shè)的需求，OSISP作為開放服務平臺，需具備以下特性：

（1）系統(tǒng)可擴展.系統(tǒng)可在基礎(chǔ)平臺之上，通過平臺提供商或用戶的應用開發(fā)，不斷豐富、擴展系統(tǒng)功能，并保持系統(tǒng)架構(gòu)的相對穩(wěn)定；

（2）服務可定制.用戶可在流程、功能上按照自身的需要進行定制；

（3）用戶可編程.用戶可依托基礎(chǔ)平臺，通過相應的服務接口，完成企業(yè)自身個性化應用的開發(fā)、部署及維護.

本文重點圍繞構(gòu)建動態(tài)、開放的企業(yè)信息化服務平臺開展研究，針對企業(yè)信息化的特點及開放體系結(jié)構(gòu)設(shè)計要求，對平臺架構(gòu)進行分析與建模，并對體系結(jié)構(gòu)進行細化設(shè)計.

2 平臺建模

SaaS［12-13］是一種云計算［14-15］應用模式，將SaaS應用于產(chǎn)業(yè)服務平臺構(gòu)建，在提供基礎(chǔ)信息系統(tǒng)服務的同時，向用戶提供系統(tǒng)開發(fā)、部署與維護服務，并通過統(tǒng)一的服務接口規(guī)范、約束系統(tǒng)構(gòu)建，逐步形成架構(gòu)統(tǒng)一、接口規(guī)范、無縫集成、面向服務的應用系統(tǒng)平臺，滿足用戶多樣化與個性化需求.

2.1 平臺業(yè)務架構(gòu)

根據(jù)應用需求，系統(tǒng)業(yè)務架構(gòu)可劃分為平臺層、系統(tǒng)層與用戶層3層，見圖1.

圖1 平臺業(yè)務架構(gòu)設(shè)計Fig.1 Operation architecture design of the OSISP

（1）平臺層.OSISP應用基礎(chǔ)平臺由平臺開發(fā)者開發(fā)、維護與管理，對外提供基礎(chǔ)應用服務與應用系統(tǒng)開發(fā)、部署等服務.

（2）系統(tǒng)層.由各類應用系統(tǒng)構(gòu)件按照一定的業(yè)務關(guān)系組合構(gòu)成，可由平臺開發(fā)者開發(fā)，也可以由應用系統(tǒng)用戶開發(fā).

（3）用戶層.包括應用系統(tǒng)用戶與應用系統(tǒng)開發(fā)用戶，一個用戶可以既是應用系統(tǒng)用戶，又作為應用系統(tǒng)開發(fā)用戶開發(fā)個性化應用系統(tǒng).

2.2 平臺業(yè)務角色

根據(jù)業(yè)務需求分析及平臺業(yè)務架構(gòu)，系統(tǒng)業(yè)務角色可歸結(jié)為構(gòu)件、平臺、系統(tǒng)和用戶4類.

定義1 構(gòu)件：構(gòu)成平臺和系統(tǒng)的基本組成單元，可用五元組表示為C＝（cid，cname，ctype，cserviceset，cdes）.其中，C代表構(gòu)件；cid和cname分別代表構(gòu)件的系統(tǒng)內(nèi)統(tǒng)一標識和字符串描述的名稱；ctype為用戶構(gòu)件或平臺構(gòu)件，即ctype＝＜user，system＞；cserviceset＝｛cs1，cs2，…，csi｝，為構(gòu)件所提供的服務接口的集合；cdes為構(gòu)件描述字符串.

定義2平臺：由平臺構(gòu)件組成的公共服務平臺，提供系統(tǒng)注冊、部署、管理和通用業(yè)務服務，可用四元組表示為P＝（pid，pname，pcom，pserviceset）.其中，P代表平臺；pid和pname分別為平臺的系統(tǒng)內(nèi)標識和字符串描述的名稱；pcom＝｛pc1，pc2，…，pci｝，為平臺構(gòu)件的集合；pserviceset＝｛ps1，ps2，…，psi｝，代表平臺提供服務的集合.

定義3系統(tǒng)：是指遵循平臺體系規(guī)范、利用平臺基礎(chǔ)服務開發(fā)的應用系統(tǒng)，可用四元組表示為S＝（sid，sname，scom，sserviceset），其中，S代表應用系統(tǒng)，sid和sname分別代表構(gòu)件的系統(tǒng)內(nèi)統(tǒng)一標識和字符串描述的名稱；scom＝｛sc1，sc2，…，sci｝，代表系統(tǒng)構(gòu)件的集合；sserviceset＝｛ss1，ss2，…，ssi｝，代表系統(tǒng)提供服務的集合.

定義4用戶：是系統(tǒng)開發(fā)及使用的主體，可用四元組表示為U＝（uid，uname，utype，udes）.其中，U代表用戶；uid和uname分別代表用戶的系統(tǒng)內(nèi)統(tǒng)一標識和字符串描述的名稱；utype為企業(yè)用戶（開發(fā)用戶）或應用用戶（商業(yè)用戶），即utype＝＜enterprise，cusumer＞；udes為用戶描述字符串.

2.3 平臺業(yè)務集成模型

按照SaaS設(shè)計理念，構(gòu)件與構(gòu)件、構(gòu)件與平臺／系統(tǒng)、系統(tǒng)與平臺、系統(tǒng)與使用用戶之間通過“服務”產(chǎn)生關(guān)聯(lián)，下面重點就以上服務與開發(fā)關(guān)系對系統(tǒng)業(yè)務集成邏輯進行建模.為方便起見，定義以下3種關(guān)系的符號化描述：

（1）部署關(guān)系 是一種二元關(guān)系，記作D＾?，服務產(chǎn)生關(guān)系為

式中：Ci為構(gòu)件變量；“∧”代表服務之間的接口匹配與連接運算.

（2）發(fā)布關(guān)系 是一種一元關(guān)系，記作R＾?，服務產(chǎn)生關(guān)系為

（3）集成關(guān)系 是一種二元關(guān)系，記作I＾?，服務產(chǎn)生關(guān)系為

式中，Ci和Cj均為構(gòu)件變量.

平臺業(yè)務集成步驟：

步驟1（CiD＾?P）R＾?，將平臺構(gòu)件部署于平臺并且發(fā)布；

步驟2Ck＝CiI＾?CjoP，通過平臺P，以服務集成的方式實現(xiàn)構(gòu)件Ci與Cj的集成，形成Ck（“ο”為連接符，“οP”表示“通過平臺P”；下同）；

步驟3重復步驟1、步驟2，將構(gòu)件集成到公共服務平臺P；

步驟4Si＝［CjI＾?Ck］n，應用構(gòu)件通過服務集成，構(gòu)成應用系統(tǒng)；

步驟5（SiD＾?P）R＾?，將應用系統(tǒng)部署于平臺并且發(fā)布；

步驟6［（SiD＾?P）R＾?I＾?SjoP］n，通過系統(tǒng)間的服務集成，實現(xiàn)更多功能的應用功能擴展，構(gòu)建基于SaaS的應用服務體系.

3 體系結(jié)構(gòu)

3.1 構(gòu)建原則

根據(jù)上述體系模型，構(gòu)建開放SaaS產(chǎn)業(yè)服務平臺，平臺構(gòu)建遵循以下原則：

（1）面向服務，靈活可擴展.平臺構(gòu)件、應用構(gòu)件應按照面向服務的方式提供訪問與管理接口，并可通過構(gòu)件間的服務集成，形成更大粒度的構(gòu)件，實現(xiàn)構(gòu)件功能的不斷延伸與擴展.

（2）規(guī)范集成標準，建立統(tǒng)一的構(gòu)件集成、應用集成與數(shù)據(jù)集成體系.構(gòu)件的開發(fā)、應用系統(tǒng)的構(gòu)建及系統(tǒng)數(shù)據(jù)的存儲、交互、同步均需要建立統(tǒng)一的標準體系.

（3）平臺為基礎(chǔ)，實現(xiàn)系統(tǒng)的調(diào)度與管理.開發(fā)基礎(chǔ)應用平臺，基于SaaS方式提供構(gòu)件、系統(tǒng)的管理與調(diào)度服務，并負責系統(tǒng)數(shù)據(jù)的同步與統(tǒng)一.

3.2 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

在平臺模型的基礎(chǔ)上，按照分層體系結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)由基礎(chǔ)層、平臺層、系統(tǒng)層、用戶層以及系統(tǒng)管理和標準體系構(gòu)成，見圖2.

（1）基礎(chǔ)層：由計算資源、存儲資源、網(wǎng)絡(luò)資源

圖2 平臺體系結(jié)構(gòu)Fig.2 Architecture of the OSISP

（2）平臺層：為OSISP服務層，由平臺開發(fā)者提供，為系統(tǒng)提供服務部署、訪問、數(shù)據(jù)管理及用戶管理等服務.

（3）系統(tǒng)層：按照OSISP標準開發(fā)的各類應用系統(tǒng)服務，可以由平臺開發(fā)者提供，也可由平臺應用者提供.

（4）用戶層：包括開發(fā)用戶和應用用戶2類.一個用戶既可作為應用用戶，應用平臺各種服務，又可作為開發(fā)用戶，按需對外開發(fā)、提供各種服務.

（5）系統(tǒng)管理：對系統(tǒng)提供統(tǒng)一的維護與管理，包括系統(tǒng)開發(fā)、集成管理、安全管理和數(shù)據(jù)管理等.

（6）標準體系：系統(tǒng)開發(fā)、運行的標準體系，包括開發(fā)標準、集成標準、服務標準以及存儲標準.

4 系統(tǒng)應用

如圖3，將開放SaaS產(chǎn)業(yè)服務平臺模型與體系結(jié)構(gòu)應用于汽車供應鏈協(xié)同平臺中，服務于汽車及其零部件產(chǎn)業(yè)鏈中的大、中、小型企業(yè).使各個企業(yè)既作為信息系統(tǒng)的使用者，又作為服務平臺中應用系統(tǒng)的提供者，從而根據(jù)企業(yè)需要，參與系統(tǒng)建設(shè)與使用，可在很大程度上提高系統(tǒng)的靈活性與易用性，對提高用戶參與系統(tǒng)建設(shè)、使用的積極性具有重要意義.其中：

（1）平臺開發(fā)者：實現(xiàn)OSISP基礎(chǔ)平臺的開發(fā)、部署及管理；

（2）零件供應商：在應用系統(tǒng)各種服務的同時，可按需提供如“零件庫存查詢”、“零件生產(chǎn)計劃查詢”、“零件價格查詢”等服務，供整機裝備廠商查詢；

（3）整機裝配：在應用系統(tǒng)各種服務的同時，可開發(fā)如“零件招標服務”、“車輛生產(chǎn)查詢”等服務，供各零件供應商、各分銷商查詢；

（4）分銷商：在應用系統(tǒng)各種服務的同時，可開發(fā)如“顧客滿意度調(diào)查服務”、“銷售計劃查詢服務”等供整機裝配用戶查詢.

圖3 汽車供應鏈協(xié)同平臺Fig.3 Platform of automobile supply

5 結(jié)束語

本文提出了開放SaaS產(chǎn)業(yè)服務平臺（OSISP）模型，并在分析平臺業(yè)務架構(gòu)的基礎(chǔ)上，對OSISP體系結(jié)構(gòu)進行了分析與設(shè)計.最后，將開放SaaS產(chǎn)業(yè)服務平臺體系結(jié)構(gòu)應用于汽車及其零部件產(chǎn)業(yè)鏈中，實現(xiàn)了各級信息系統(tǒng)的快速構(gòu)建與開放、靈活應用，提高了系統(tǒng)建設(shè)與用戶的使用效率.對于平臺的內(nèi)部集成與管理機制，有待進一步研究.

［1］ 趙慧娟，唐慧佳，孫林夫.基于應用服務提供商的汽車產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同商務平臺解決方案［J］.計算機集成制造系統(tǒng)，2006，12（5）：745-752.ZHAO Huijuan，TANG Huijia，SUN Linfu.Solution of ASP based collaborative business platform for automotive industrial chain［J］.Computer Integrated Manufacturing Systems，2006，12（5）：745-752.

［2］ 張映鋒，江平宇.面向中小型企業(yè)的制造服務平臺研究［J］.西安交通大學學報，2004，38（7）：670-673.ZHANG Yingfeng，JIANG Pingyu.Research on ASP-based manufacturing business service platform for the medium and small sized enterprises［J］.Journal of Xi'an Jiaotong University，2004，38（7）：670-673.

［3］ 陳靜，孫林夫.基于SaaS的產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)作公共服務平臺數(shù)據(jù)安全解決方案［J］.計算機集成制造系統(tǒng)，2011，17（6）：1317-1324.CHEN Jing，SUN Linfu.Solutions of data security for industrial chain collaboration public service platform based on SaaS［J］.Computer Integrated Manufacturing Systems，2011，17（6）：1317-1324.

［4］ 王淑營.支撐產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同的SaaS平臺自適應演化技術(shù)［J］.西南交通大學學報，2012，47（1）：35-45.WANG Shuying.Adaptive evolution technologyfor collaborative SaaS platform of industrial chains［J］.Journal of Southwest Jiaotong University，2012，47（1）：35-45.

［5］ 唐喜林.個性化信息服務在中小企業(yè)中的應用探討［J］.技術(shù)與創(chuàng)新管理，2011，32（3）：227-229.TANG Xilin.Personalized information service in small andmedium-sizedenterprise［J］.Technologyand Innovation Management，2011，32（3）：227-229.

［6］ FAN H Y，POOLE M S.What is personalization？Perspectives onthedesignandimplementationof personalization in information systems［J］.Journal of OrganizationComputingandElectronicCommerce，2006，16（3／4）：179-202.

［7］ CRNKOVIC I.Component-based software engineering：new challenges in software development［J］.Software Focus，2001，2（4）：127-133.

［8］ 徐瑋，尹寶林，李昭原.企業(yè)信息系統(tǒng)業(yè)務構(gòu)件設(shè)計研究［J］.軟件學報，2003，14（7）：1213-1220.XU Wei，YIN Baolin，LI Zhaoyuan.Research on the business component design of enterprise information system［J］.Journal of Software，2003，14（7）：1213-1220.

［9］ 馬亮，汪濤，吳耿鋒.基于WfPN的業(yè)務流程重組［J］.計算機研究與發(fā)展，2001，38（7）：888-893.MA Liang，WANG Tao，WU Gengfeng.Business process re-engineering based on WfPN［J］.Journal of Computer Research＆Development，2001，38（7）：888-893.

［10］ 孫雪冬，李中華，劉曉峰，等.支持個性化優(yōu)化的業(yè)務過程建模［J］.計算機集成制造系統(tǒng)，2013，19（1）：137-145.SUN Xuedong，LI Zhonghua，LIU Xiaofeng，et al.Business processmodelingsupportingpersonalized optimization［J］.Computer Integrated Manufacturing Systems，2013，19（1）：137-145.

［11］ XUFeng，PANJing，LUWen.Atrust-based approach to estimating the confidence of the software system in open environments［J］.Journal of Computer Science and Technology，2009，24（2）：373-385.

［12］ 史玉良，欒帥，李慶忠，等.基于TLA的SaaS業(yè)務流程定制及驗證機制研究［J］.計算機學報，2010，33（11）：2056-2067.SHI Yuliang，LUAN Shai，Li Qingzhong，et al.TLA based customization and verification mechanism of business process for SaaS［J］.Chinese Journal of Computers，2010，33（11）：2056-2067.

［13］ 曹帥，王淑營，孫林夫.面向產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同SaaS平臺的業(yè)務流程定制技術(shù)［J］.計算機應用，2013，33（5）：1450-1455.CAO Shuai，WANG Shuying，SUN Linfu.Workflow customization technology for collaborative SaaS platform of industrial chains［J］.Journal of Computer Applications，2013，33（5）：1450-1455.

［14］ 陳康，鄭偉民.云計算：系統(tǒng)實例與研究現(xiàn)狀幸［J］.軟件學報，2009，20（5）：1337-1348.CHEN Kang，ZHENG Weimin.Cloud computing：system instances and current research［J］.Journal of Software，2009，20（5）：1337-1348.

［15］ 李伯虎，張霖，任磊，等.云計算典型特征、關(guān)鍵技術(shù)與應用［J］.計算機集成制造系統(tǒng)，2012，18（7）：1345-1356.LI Bohu，ZHANG Lin，REN Lei，et al.Typical characteristics，technologies and applications of cloud computing［J］.ComputerIntegratedManufacturing Systems，2012，18（7）：1345-1356.

（中、英文編輯：付國彬）

Model and Architecture of Open SaaS Industry Service Platform

GUO Yanqun1，2， HAN Min1， SUN Linfu1
（1.CAD Engineering Center，Southwest Jiaotong University，Chengdu 610031，China；2.Southwest Institute of Electronic Equipment，Chengdu 610036，China）

In order to satisfy enterprises’multiplex requirements for the extensible and programmable operations of information systems，the conception of open SaaS（software-as-a-service）industry service platform，called as OSISP for short，was put forward by combining the open-system design idea and the SaaS technology.The OSISP can meet the extensible，customized and programmable requirements of different enterprises.The operation architecture of an industry service platform was designed，and the abstraction and formalization of operation roles and the model of operation integration were given.Based on the above works，the system architecture of the OSISP，consisting of a basal layer，a platform layer，a system layer，a user layer，a system management layer and a standard layer，was designed in light of the layered architecture design idea.Through the system design，the OSISP on the platform of an automobile supply chain was used so as to improve the exoteric attribute of information systems and enhance the enthusiasm that enterprises participate in the construction and use of the information systems.

SaaS（software-as-a-service）；industry service platform；model；system architecture

TP39

：A

0258-2724（2014）06-1068-05

10.3969／j.issn.0258-2724.2014.06.019

2014-03-07

國家科技支撐計劃資助項目（2012BAH20F01）；四川省制造業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同與信息化支撐技術(shù)重點實驗室項目（2013002）

國艷群（1980－），男，高級工程師，博士研究生，研究方向為產(chǎn)業(yè)服務平臺、系統(tǒng)工程等，E-mail：82807578＠qq.com

韓敏（1970－），女，副研究員，博士，研究方向為產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同、云計算等，E-mail：15908180960＠163.com

國艷群，韓敏，孫林夫.開放SaaS產(chǎn)業(yè)服務平臺模型與體系結(jié)構(gòu)［J］.西南交通大學學報，2014，49（6）：1068-1072.