智能化規(guī)則引擎技術(shù)研究

趙志偉

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智能化規(guī)則引擎技術(shù)研究

趙志偉

（星環(huán)眾志科技（北京）有限公司，北京 100044）

在今天這個(gè)急劇變化的市場上，高效的業(yè)務(wù)決策可以帶來重要的競爭優(yōu)勢。對(duì)業(yè)務(wù)進(jìn)行有效的規(guī)則管理就是決策者通過制定規(guī)則采用適合于本企業(yè)的決策模式，以達(dá)到企業(yè)管理的一種管理方法。本文闡述了智能化規(guī)則引擎產(chǎn)生的需求背景，詳細(xì)介紹了規(guī)則引擎的定義、實(shí)現(xiàn)原理。描述了業(yè)務(wù)規(guī)則定義，決策矩陣和決策樹的配置原則。以及規(guī)則引擎在與外部業(yè)務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行交互的情況下，如何進(jìn)行有效的測試和系統(tǒng)調(diào)用。

規(guī)則引擎；業(yè)務(wù)規(guī)則；控制器；決策矩陣；決策樹；邏輯校驗(yàn)

0 引言

在很多行業(yè)的企業(yè)級(jí)項(xiàng)目應(yīng)用中，比如銀行、保險(xiǎn)領(lǐng)域的業(yè)務(wù)規(guī)則往往非常復(fù)雜，并且規(guī)則處于不斷更新變化中。而現(xiàn)有很多系統(tǒng)的做法基本上都是將業(yè)務(wù)規(guī)則綁定在程序代碼中，整個(gè)系統(tǒng)呈現(xiàn)出的業(yè)務(wù)規(guī)則與實(shí)現(xiàn)程序的緊耦合狀態(tài)非常明顯。

企業(yè)為適應(yīng)市場的多變性，導(dǎo)致業(yè)務(wù)邏輯也必然是多變的。理想情況下，業(yè)務(wù)邏輯的改變應(yīng)該能夠?qū)崟r(shí)的反映在企業(yè)信息系統(tǒng)中。但是傳統(tǒng)的方法往往會(huì)使這種反映出現(xiàn)滯后，進(jìn)而可能使企業(yè)錯(cuò)過市場機(jī)遇。

在企業(yè)IT系統(tǒng)建設(shè)過程中如果能夠建立一套規(guī)則引擎[1]，將業(yè)務(wù)規(guī)則從技術(shù)實(shí)現(xiàn)中提取出來，實(shí)現(xiàn)技術(shù)和業(yè)務(wù)分離。業(yè)務(wù)分析人員定義業(yè)務(wù)規(guī)則、開發(fā)人員處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)，各自做自己所擅長的事情，將是一種非常好的解決方案。

本文主要研究基于動(dòng)態(tài)業(yè)務(wù)環(huán)境中，業(yè)務(wù)人員驅(qū)動(dòng)整個(gè)企業(yè)過程的最佳實(shí)踐-智能化規(guī)則引擎的原理與實(shí)現(xiàn)思路[2-3]。

1 規(guī)則引擎實(shí)現(xiàn)原理

1.1 規(guī)則引擎定義

規(guī)則引擎是一種嵌入在應(yīng)用程序中的組件，其主要思想是將應(yīng)用程序中隨著時(shí)間、空間動(dòng)態(tài)易變的業(yè)務(wù)決策部分從應(yīng)用程序代碼中分離出來，使用預(yù)定義的語義模塊編寫業(yè)務(wù)決策。由用戶或開發(fā)者在需要時(shí)進(jìn)行配置、管理，接受業(yè)務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)輸入，解釋業(yè)務(wù)規(guī)則，并根據(jù)規(guī)則做出業(yè)務(wù)決策的引擎。

業(yè)務(wù)系統(tǒng)根據(jù)自身需求提供業(yè)務(wù)編號(hào)和相應(yīng)的業(yè)務(wù)接口信息，將請(qǐng)求信息發(fā)送到規(guī)則管理系統(tǒng)。規(guī)則管理系統(tǒng)接收到業(yè)務(wù)系統(tǒng)的請(qǐng)求后，將該請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)到規(guī)則引擎。規(guī)則引擎根據(jù)業(yè)務(wù)編號(hào)再將該請(qǐng)求信息分配到相應(yīng)的業(yè)務(wù)處理模塊進(jìn)行準(zhǔn)入判斷：如果業(yè)務(wù)信息觸發(fā)了該筆業(yè)務(wù)的準(zhǔn)入或者拒絕的條件，則系統(tǒng)不對(duì)接口信息判斷直接給出決策結(jié)果；如果該請(qǐng)求沒有觸發(fā)準(zhǔn)入或者拒絕條件，則進(jìn)行業(yè)務(wù)信息的規(guī)則處理，最終給出決策結(jié)果，并將結(jié)果響應(yīng)回業(yè)務(wù)系統(tǒng)。

圖1 規(guī)則管理系統(tǒng)業(yè)務(wù)處理流程流程

1.2 配置業(yè)務(wù)規(guī)則

業(yè)務(wù)規(guī)則是指對(duì)業(yè)務(wù)定義和約束的描述[4-5]，用于維持業(yè)務(wù)結(jié)構(gòu)或控制和影響業(yè)務(wù)的行為。業(yè)務(wù)規(guī)則描述了業(yè)務(wù)過程中重要的且值得記錄的對(duì)象、關(guān)系和活動(dòng)。其中包括業(yè)務(wù)操作中的流程、規(guī)范與策略等。

業(yè)務(wù)規(guī)則技術(shù)的基本思想是：將系統(tǒng)處理的業(yè)務(wù)邏輯從程序代碼中抽取出來，將其轉(zhuǎn)變?yōu)楹唵蔚臉I(yè)務(wù)規(guī)則，以結(jié)構(gòu)化的業(yè)務(wù)規(guī)則數(shù)據(jù)來表示業(yè)務(wù)行為，采用類自然語言來描述，并集中存儲(chǔ)在規(guī)則庫中。

業(yè)務(wù)規(guī)則技術(shù)的理論基礎(chǔ)是：設(shè)置一個(gè)或多個(gè)最細(xì)粒度的事實(shí)條件到一個(gè)規(guī)則上，當(dāng)滿足這些條件集合時(shí)會(huì)觸發(fā)一個(gè)或多個(gè)操作。以規(guī)則形式捕捉策略語句能提供極大的靈活性和良好的適應(yīng)性，是企業(yè)保持競爭優(yōu)勢的決定性因素。在市場驅(qū)動(dòng)的情況下，系統(tǒng)架構(gòu)和模型必須對(duì)客戶、競爭對(duì)手、合作伙伴和整個(gè)市場情況的各種變更及時(shí)響應(yīng)，同時(shí)將這些變更產(chǎn)生的需求作為業(yè)務(wù)規(guī)則體現(xiàn)到系統(tǒng)中去。

規(guī)則引擎可由用戶根據(jù)業(yè)務(wù)要求進(jìn)行單個(gè)業(yè)務(wù)規(guī)則的創(chuàng)建、編輯和刪除操作，在創(chuàng)建規(guī)則時(shí)可以使用系統(tǒng)中已有的決策變量，也可以使用由用戶定義的衍生變量。每個(gè)規(guī)則應(yīng)有對(duì)應(yīng)的原因碼，原因碼可由用戶自行設(shè)置。用戶可以設(shè)置規(guī)則的觸發(fā)條件（滿足規(guī)則/不滿足規(guī)則時(shí)觸發(fā)），在觸發(fā)規(guī)則后系統(tǒng)可按照規(guī)則設(shè)置的優(yōu)先級(jí)返回觸發(fā)規(guī)則的原因碼。業(yè)務(wù)規(guī)則是可以分組管理的，在每個(gè)分組中可以設(shè)置規(guī)則之間的優(yōu)先級(jí)，同時(shí)對(duì)于不同的規(guī)則分組，也可以設(shè)置優(yōu)先級(jí)。

以某學(xué)校評(píng)選學(xué)生獎(jiǎng)學(xué)金為例，根據(jù)專業(yè)課平均分和英語四級(jí)成績分別評(píng)選：

（1）專業(yè)課平均分高于85分，且通過英語四級(jí)考試，可評(píng)一等獎(jiǎng)學(xué)金。

（2）專業(yè)課平均分高于85分，沒有通過英語四級(jí)考試，可評(píng)二等獎(jiǎng)學(xué)金。

（3）專業(yè)課平均分在75分和85分之間，且通過英語四級(jí)考試，可評(píng)二等獎(jiǎng)學(xué)金。

（4）專業(yè)課平均分在75分和85分之間，沒有通過英語四級(jí)考試，可評(píng)三等獎(jiǎng)學(xué)金。

根據(jù)上述獎(jiǎng)學(xué)金評(píng)選規(guī)則可將規(guī)則梳理成下表形式，每條規(guī)則中的條件可以設(shè)置優(yōu)先級(jí)判斷，也可以設(shè)置成相同的優(yōu)先級(jí)并行計(jì)算判斷，如表1所示。

根據(jù)上面表格內(nèi)容可在在規(guī)則引擎中繪制4條業(yè)務(wù)規(guī)則組件，如圖2所示。

1.3 配置決策矩陣

決策矩陣是一種呈表格狀的圖形工具，適用于描述判斷條件較多，各條件又相互組合、有多種決策方案的情況。精確而簡潔的描述復(fù)雜邏輯的方式，將多個(gè)條件與這些條件滿足后要執(zhí)行的動(dòng)作相對(duì)應(yīng)。不同于傳統(tǒng)程序語言中的控制語句，決策矩陣能將多個(gè)獨(dú)立的條件和多個(gè)動(dòng)作直接的聯(lián)系清晰的表示出來。

表1 業(yè)務(wù)規(guī)則

Tab.1 Business rules

圖2 規(guī)則列表

決策矩陣能羅列出所有的可能情況，并清晰的指出相應(yīng)的處理方式，用戶不需要考慮其中的邏輯關(guān)系就能看出其中什么樣的動(dòng)作對(duì)應(yīng)什么樣的情況，相較于程序語言中層層嵌套的邏輯語句具有更加直觀的效果。而所有可能情況的平面羅列，也能避免在程序語言編寫中因?yàn)檫壿嬌系膶訉忧短锥a(chǎn)生遺漏，尤其在if-then-else結(jié)構(gòu)中else部分是可選的情況下。

根據(jù)上一章節(jié)中的業(yè)務(wù)規(guī)則列表可編寫如表2所示，決策矩陣。

表2 決策矩陣

Tab.2 Decision matrix

1.4 配置決策樹

決策樹[6]是一種業(yè)務(wù)規(guī)則設(shè)定方式，以樹型圖的方式使業(yè)務(wù)用戶將一組彼此相關(guān)的業(yè)務(wù)規(guī)則設(shè)定在一起。通過決策樹，業(yè)務(wù)用戶可以設(shè)定觸發(fā)條件和執(zhí)行結(jié)果：樹干部分是各個(gè)條件的具體分叉值，樹葉即節(jié)點(diǎn)部分則是各個(gè)條件的執(zhí)行結(jié)果。從樹根到樹葉，每一條分支都是一條完整的規(guī)則。根據(jù)業(yè)務(wù)系統(tǒng)需求，規(guī)則引擎支持多種類型的決策結(jié)果（包括數(shù)值、策略表、政策規(guī)則集、衍生數(shù)據(jù)腳本、評(píng)分模型等）。

規(guī)則引擎配置決策樹過程中，所有的條件和結(jié)果都可以由業(yè)務(wù)用戶獨(dú)立維護(hù)。業(yè)務(wù)用戶只需要從相關(guān)的業(yè)務(wù)規(guī)則列表中選擇需要的細(xì)分，即可通過拖拽的方式將業(yè)務(wù)規(guī)則直接應(yīng)用于決策樹中。系統(tǒng)添加決策樹分支簡單易行，可以支持分支的拖拽復(fù)制功能。也即可以將決策樹中某個(gè)節(jié)點(diǎn)之后的內(nèi)容整體復(fù)制后，通過粘貼的方式就可以創(chuàng)建新的分支。每個(gè)非葉子節(jié)點(diǎn)的條件均可以提供展開和折疊的功能，使其所屬的所有節(jié)點(diǎn)可以根據(jù)要求靈活的調(diào)整，以便于用戶維護(hù)復(fù)雜的決策樹。在對(duì)決策樹進(jìn)行調(diào)整的時(shí)候，可以通過顯示調(diào)整前和調(diào)整后的決策樹，讓業(yè)務(wù)用戶直觀地觀察到策略樹的變化。

將學(xué)校獎(jiǎng)學(xué)金決策矩陣在規(guī)則引擎中配置成決策樹的形式，展現(xiàn)如圖3所示。

1.5 邏輯校驗(yàn)

規(guī)則引擎在決策組件繪制完成保存時(shí)可自動(dòng)進(jìn)行校驗(yàn)，能夠?qū)λ械臉I(yè)務(wù)規(guī)則、決策矩陣、決策樹組件進(jìn)行邏輯判斷。檢測組件是否存在異常邏輯，或是否存在差異、重疊、沖突、互斥、冗余、閉環(huán)等問題，以保證流程圖配置的正確性。

系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)邏輯錯(cuò)誤后，可給出警告信息并生成錯(cuò)誤報(bào)告，便于用戶迅速發(fā)現(xiàn)問題所在。

檢測系統(tǒng)是否存在異常，所有的檢驗(yàn)需提供三種類型的結(jié)果輸出：

圖3 決策樹

正常：無需修復(fù)，不會(huì)影響系統(tǒng)部署和運(yùn)行。

警告：可以保留，不會(huì)影響系統(tǒng)部署和運(yùn)行。

錯(cuò)誤：必須修復(fù)，否則系統(tǒng)無法部署和運(yùn)行。

2 系統(tǒng)測試

2.1 單元測試

系統(tǒng)可以針對(duì)業(yè)務(wù)規(guī)則、決策矩陣和決策樹進(jìn)行不同粒度的測試。

系統(tǒng)支持交互式測試，即系統(tǒng)可根據(jù)所選組件自動(dòng)生成專門的信息錄入頁面，測試所需數(shù)據(jù)由測試人員手工輸入，同時(shí)支持文件導(dǎo)入方式進(jìn)行多條業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)測試。

系統(tǒng)還支持從其他數(shù)據(jù)源（數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)文件、數(shù)據(jù)集合）導(dǎo)入測試數(shù)據(jù)，進(jìn)行線下批量測試。

系統(tǒng)同時(shí)支持模擬測試，點(diǎn)擊測試按鈕能夠方便快速給出預(yù)算結(jié)果，但預(yù)算結(jié)果并不作為真正意義上的決策結(jié)果進(jìn)行存儲(chǔ)，只提供結(jié)果預(yù)覽功能，供用戶檢查業(yè)務(wù)邏輯和結(jié)果預(yù)期。

系統(tǒng)測試結(jié)果可以直觀的形式顯示給用戶，可以隨時(shí)查詢歷史測試結(jié)果，并可以將測試結(jié)果保存到文件中，供后續(xù)分析使用。

2.2 試點(diǎn)測試

試點(diǎn)測試指在測試環(huán)境或生產(chǎn)環(huán)境中隨機(jī)選取一部分業(yè)務(wù)請(qǐng)求，使用新的策略模型，對(duì)其效果與原策略模型進(jìn)行比較。如果新策略模型效果超過舊策略模型，則將新策略模型運(yùn)用到更大的業(yè)務(wù)群中，從而使效益不斷得到優(yōu)化和改善。

規(guī)則引擎對(duì)于試點(diǎn)測試的支持需求如下：

（1）對(duì)于不同的法人、機(jī)構(gòu)、業(yè)務(wù)部門、用戶級(jí)別都可以進(jìn)行獨(dú)立的測試。

（2）新策略模型被引入后，可通過策略報(bào)表功能對(duì)新舊策略模型的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比，以衡量其有效性。

（3）對(duì)執(zhí)行新舊策略模型的執(zhí)行周期具備控制功能：業(yè)務(wù)用戶可對(duì)策略模型定義一個(gè)周期，在定義的周期內(nèi)同一個(gè)業(yè)務(wù)不可以既執(zhí)行舊策略模型又執(zhí)行新策略模型。

（4）系統(tǒng)可自行設(shè)置新舊策略模型的抽樣比例，并對(duì)抽樣比例進(jìn)行有效性控制。

（5）在策略組件的不同層面上（業(yè)務(wù)規(guī)則、決策矩陣、決策樹）均可進(jìn)行試點(diǎn)測試。對(duì)于策略流程的所有節(jié)點(diǎn)，包括所有的葉子節(jié)點(diǎn)和上層的父節(jié)點(diǎn)，也應(yīng)支持試點(diǎn)測試。

3 外部系統(tǒng)調(diào)用

3.1 實(shí)時(shí)調(diào)用

實(shí)時(shí)調(diào)用是指業(yè)務(wù)系統(tǒng)與規(guī)則引擎間的數(shù)據(jù)交互采用實(shí)時(shí)方式：業(yè)務(wù)系統(tǒng)將請(qǐng)求數(shù)據(jù)發(fā)送給規(guī)則引擎，規(guī)則引擎接收請(qǐng)求信息進(jìn)行規(guī)則計(jì)算，然后將計(jì)算結(jié)果及時(shí)反饋給業(yè)務(wù)系統(tǒng)。對(duì)于實(shí)時(shí)決策，規(guī)則引擎所使用的數(shù)據(jù)由業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供，因此規(guī)則引擎應(yīng)具備與業(yè)務(wù)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)交互功能。

規(guī)則引擎對(duì)于業(yè)務(wù)系統(tǒng)的決策請(qǐng)求，應(yīng)支持分布式的接口調(diào)用方式，并具有平臺(tái)無關(guān)性。實(shí)時(shí)接口可直接來源于業(yè)務(wù)流程系統(tǒng)，也可從數(shù)據(jù)倉庫、數(shù)據(jù)集市中獲取數(shù)據(jù)，但是否獲取數(shù)據(jù)要根據(jù)相應(yīng)的決策要求來確定。

在實(shí)時(shí)接口中規(guī)則引擎可進(jìn)行決策變量的匯總、計(jì)算、邏輯判斷等，并將處理結(jié)果以決策輸出的方式展現(xiàn)給用戶，最終響應(yīng)到業(yè)務(wù)系統(tǒng)。

規(guī)則引擎不僅要對(duì)業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供決策服務(wù)，同時(shí)也需要調(diào)用其他應(yīng)用系統(tǒng)獲取服務(wù)[7]。此時(shí)，規(guī)則引擎作為業(yè)務(wù)請(qǐng)求的發(fā)起端，也需要具備接收其他應(yīng)用系統(tǒng)實(shí)時(shí)反饋響應(yīng)信息并及時(shí)處理的能力。

3.2 批量調(diào)用

批量調(diào)用也稱非實(shí)時(shí)交互，是指當(dāng)天日終批量處理時(shí)，規(guī)則引擎,通過數(shù)據(jù)平臺(tái)完成相關(guān)數(shù)據(jù)信息的采集進(jìn)行離線計(jì)算。

對(duì)于批量決策，規(guī)則引擎所調(diào)用的數(shù)據(jù)可來源于各業(yè)務(wù)系統(tǒng)或ODS系統(tǒng)、數(shù)據(jù)倉庫、數(shù)據(jù)集市等。因此規(guī)則引擎應(yīng)支持與相關(guān)系統(tǒng)的批量接口定義，滿足業(yè)務(wù)系統(tǒng)的策略實(shí)施。

規(guī)則引擎對(duì)于批量接口支持?jǐn)?shù)據(jù)庫連接、數(shù)據(jù)文件處理、遠(yuǎn)程接口調(diào)用。批量策略既可以按照周期的方式自動(dòng)運(yùn)行，也可以由業(yè)務(wù)用戶手工執(zhí)行。批量調(diào)用策略模型后，決策結(jié)果信息需響應(yīng)給業(yè)務(wù)系統(tǒng)并保存到本地?cái)?shù)據(jù)庫。

在業(yè)務(wù)用戶進(jìn)行策略配置時(shí)會(huì)有調(diào)用外部系統(tǒng)數(shù)據(jù)（人行征信信息、法院失信信息、工商經(jīng)營異常信息、行政處罰信息、公司關(guān)聯(lián)方信息、芝麻信用、金融機(jī)構(gòu)黑名單等）進(jìn)行對(duì)比、校驗(yàn)，然后根據(jù)外部系統(tǒng)的返回結(jié)果確定下一策略分支流向的需求。規(guī)則引擎同樣支持外部系統(tǒng)的請(qǐng)求響應(yīng)，提供權(quán)限允許范圍內(nèi)的各種服務(wù)。

規(guī)則引擎作為客戶端或服務(wù)端應(yīng)支持多種協(xié)議的配置，比如soap協(xié)議、socket協(xié)議、webservice，還可以調(diào)用外部系統(tǒng)執(zhí)行相關(guān)代碼如SAS、SQL、bat、shell、produce等，并接收響應(yīng)結(jié)果進(jìn)行計(jì)算。

4 結(jié)論

規(guī)則引擎是使用在大規(guī)模復(fù)雜業(yè)務(wù)場景下必備的業(yè)務(wù)框架技術(shù)[8-10]，使用這門技術(shù)搭建起來的系統(tǒng)能夠很好的梳理清楚業(yè)務(wù)邏輯，并且能夠方便快速的修改業(yè)務(wù)邏輯，甚至可以做到需求的實(shí)時(shí)生效。業(yè)務(wù)系統(tǒng)中引入規(guī)則引擎具有如下優(yōu)勢：

（1）分離商業(yè)決策者的商業(yè)決策邏輯和應(yīng)用開發(fā)者的技術(shù)決策。

（2）實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)規(guī)則的集中管理，從而快速響應(yīng)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的需求變更，加強(qiáng)業(yè)務(wù)處理的透明度。

（3）能有效的提高實(shí)現(xiàn)復(fù)雜邏輯代碼的可維護(hù)性。

（4）應(yīng)付特殊狀況，將客戶一開始沒有提到的業(yè)務(wù)邏輯考慮在內(nèi)。

（5）符合組織對(duì)敏捷或迭代開發(fā)過程的使用，提高軟件系統(tǒng)的柔性和適應(yīng)性。

（6）業(yè)務(wù)規(guī)則能作為知識(shí)被保留下來，不會(huì)隨著關(guān)鍵人員的流失而流失。

（7）簡化業(yè)務(wù)系統(tǒng)架構(gòu)，優(yōu)化業(yè)務(wù)應(yīng)用，減少業(yè)務(wù)系統(tǒng)中對(duì)IT人員的依賴程度。

（8）降低系統(tǒng)的維護(hù)成本，方便系統(tǒng)的整合，減少編寫硬代碼業(yè)務(wù)規(guī)則的成本和風(fēng)險(xiǎn)。

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The Research on Intelligent Rule Engine Technology

ZHAO Zhi-wei

(Transwarp Zhongzhi Technology (Beijing) Inc. Beijing 100044)

In today's rapidly changing market, efficient business decisions can bring important competitive advantages. The effective rule management of the business is a management method for the decision makers to adopt the decision-making pattern suitable for the enterprise through the formulation of rules and to achieve the management of the enterprise. This paper elaborates the background of the requirements generated by the rule engine, and introduces the definition and implementation principle of the rule engine in detail. The configuration principles of business rule definition, decision matrix and decision tree are described. And how the rules engine can effectively test and invoke when interacting with an external business system.

Rule engine; Business rules; Controller; Decision matrix; Decision tree; Logic check

TP319

J

10.3969/j.issn.1003-6970.2018.08.014

趙志偉(1982-)，男，高級(jí)工程師，主要研究方向：內(nèi)部評(píng)級(jí)系統(tǒng)、大數(shù)據(jù)、人工智能、云計(jì)算。

本文著錄格式：趙志偉. 智能化規(guī)則引擎技術(shù)研究[J]. 軟件，2018，39（8）：65-69