（系统工程专业论文）基于协同服务的业务流程管理技术及实现.pdf

摘要 摘要 在市场竞争日趋激烈的时代，企业所处的商业环境正发生着巨大的变化。 跨企业之间的协作日益增多，对跨企业协作的业务流程管理提出了更高的要求。 在企业协同环境下，企业关注的业务流程管理跨越了传统的组织边界，延伸到 组织的外部。 协同服务就是利用i t 技术，将供应商、物流运输商、服务商、经销商等进 行一体化的整合，构成一个动态的、虚拟的企业网络，使得合作伙伴可以跨越 组织边界的鸿沟，及时、充分沟通信息并实施协作，来共同面对市场变化或市 场机遇，实现双赢或多赢的局面。 本文首先介绍了协同服务的内涵，分析了协同服务环境下业务流程管理的 相关内容及其面向协同服务环境的新特点，并对其底层实现技术及相关规范， 如w e bs e r v i c e s 、s o a 、b p e l ，以及m v c 等进行了比较深入的探讨。 然后，以这些关键技术为指导，构建一个基于b p e l 的业务流程建模方法， 给出相应的设计和实现该系统的步骤和技术方案，对b p e l 模型中的人工参与活 动进行了讨论和扩展，并将业务流程作为w e b 服务进行发布与执行。 基于s o a 的业务流程管理框架及监控技术实现了对流程运行的实时状态监 控，以及流程实时状态与流程历史数据相结合的流程监测。从而可以根据监控 信息，对流程性能进行分析和评价，以支持业务流程优化，保证建立的业务流 程的质量，改善制造企业本身的运营效率。 本课题原型系统已在i b m 公司的w s a d i e 上运行实现。 关键词：协同服务，业务流程建模，业务流程管理 a b s t r a c t a b s t r a c t i nt h em o d e ms o c i e t y ，t h e e n t e r p r i s e s b u s i n e s se n v i r o n m e n t c h a n g e s d r a m a t i c a l l y w i t hm o r ea n dm o r ec r o s s e n t e r p r i s ec o l l a b o r a t i o n s ，t h er e q u i r e m e n t s f r o m c r o s s e n t e r p r i s eb u s i n e s sp r o c e s sm a n a g e m e n ta l e i n c r e a s i n g i n t h e e n v i r o n m e n to fc o l l a b o r a t i v ec o m m e r c e ，t h ef o c u so fb u s i n e s sp r o c e s sm a n a g e m e n t e x t e n d sb e y o n do ft h et r a d i t i o n a lo r g a n i z a t i o nb o u n d a r ya n dt u r n si n t ot h eo u t s i d eo f o r g a n i z a t i o n s c o l l a b o r a t i v es e r v i c e su s et h em o d e mi tt e c h n o l o g i e s ，i n t e g r a t et h es u p p l i e r s ， l o g i s t i c sa n dt r a n s p o r t ，s e r v i c ep r o v i d e r s ，d i s t r i b u t o ra n ds oo nt oc o n s t i t u t ea d y n a m i c ，v i r t u a le n t e r p r i s en e t w o r k s ，m a k et h ep a r t n e r sb ea b l et os p a nt h e g a p b e t w e e nt h eo r g a n i z a t i o n s ，c o m m u n i c a t i o na n dc o o p e r a t i o nt o f a c et h em a r k e t c h a n g e si nt i m ea n da c h i e v eaw i n w i ns i t u a t i o n f i r s t l y ，t h i st h e s i si n t r o d u c e st h ec o n n o t a t i o no fc o l l a b o r a t i v es e r v i c e s ，a n a l y z e s t h ei n t e r r e l a t e dc o n t e n to fb u s i n e s sp r o c e s sm a n a g e m e n ta n dt h en e w f e a t u r e si nt h e c o l l a b o r a t i v es e r v i c e se n v i r o n m e n t , a n dh a sa ni n d e p t hd i s c u s sa b o u tt h e b a s i c r e a l i z a t i o nt e c h n o l o g i e sa n di n t e r r e l a t e ds t a n d a r d ss u c ha sw e b s e r v i c e s ，s o a ，b p e l ， m v ce t c t h e n ，w i t ht h e s ek e yt e c h n o l o g i e sa sag u i d e ，m o d e l i n gm e t h o db a s e do nb p e l f o rb u s i n e s sp r o c e s sw a sb u i l t ，t h ed e s i g na n di m p l e m e n t a t i o ns t e p so f t h es y s t e ma n d t e c h n o l o g yp r o g r a m sw e r ep r e s e n t e d m e a n w h i l et h i st h e s i sd i s c u s s e sa n de x p a n d s t h eh u m a ni n t e r - a c t i o ni nb p e lm o d e l ，p u b l i s h e sa n d i m p l e m e n t st h eb u s i n e s s p r o c e s s e sa sw e bs e r v i c e s t h eb u s i n e s sp r o c e s sm a n a g e m e n tf r a m e w o r ka n dm o n i t o rt e c h n o l o g yb a s e do n s o ar e a l i z e dt h er e a l t i m es t a t u sm o n i t o r i n gf o rt h er u n n i n g p r o c e s sa n dt h eb u s i n e s s m o n i t o rc o m b i n i n gt h er e a l t i m es t a t u sa n dt h eh i s t o r yd a t a s o a c c o r d i n gt ot h e m o n i t o ri n f o r m a t i o nw ec a na n a l y z ea n de v a l u a t et h ep e r f o r m a n c eo f t h ep r o c e s st o s u p p o r tt h ep r o c e s so p t i m i z a t i o n ，e n s u r et h eh i g hq u a l i t yo ft h eb u s i n e s sp r o c e s sa n d e n h a n c et h ee f f i c i e n c yo ft h em a n u f a c t u r ee n t e r p r i s e s i i a b s t r a c t t h ed e v e l o p e dp r o t o t y p es y s t e mb a s e d0 nt h er e s e a r c ho ft h i st h e s i sw a sb u i l t a n dr u ni nt h ei b m sp l a t f o r mw s a d i e k e yw o r d s ：c o l l a b o r a t i v es e r v i c e s ，b u s i n e s sp r o c e s sm o d e l i n g ，b u s i n e s sp r o c e s s m a n a g e m e n ts y s t e m i i i 学位论文版权使用授权书 本人完全了解同济大学关于收集、保存、使用学位论文的规定， 同意如下各项内容：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版 本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、 扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供目录检索以及提供 本学位论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有 关部门或者机构送交论文的复印件和电子版；在不以赢利为目的的前 提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。 学位论文作者签名：张克幺一j 砷i 年弓刖3 日 同济大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行 研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文 的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的 作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集 体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任 由本人承担。 学位论文作者签名： 张丸柚 2 0 0 丫年3 月i i 了 第l 章引言 1 1 课题研究背景及意义 第1 章引言 随着企业和信息技术的发展，企业规模不断扩大，企业所关注的流程跨越 了组织的边界，延伸到组织的外部。出现跨地域经营和动态联盟。协作生产流 程分布于多个企业，且经常发生变化。在此情况下，产品设计、生产和交付需 经过各企业各部门、供应商、分销商、零售商和顾客之间的协作，设计活动和 生产计划也需要基于设计需求和制造约束，与潜在的制造伙伴共同协商。由于 各种不确定的因素( 如参与人员出差，数据库错误，业务流程服务器停止运行 等) ，一个正在运行着的业务流程实例可能无法继续运行下去。同时，企业对一 个正在运行的业务流程实例也可能会提出新的要求( 如更换参与人员，增加减 少活动节点，改变流程流向等) 【l 】。 以制造业为例，客户需求的变化，产品生命周期的不断缩短，技术不断创 新，企业要在这样一个充满竞争和变化的外部环境下生存和发展，必须随需应 变，不断调整、优化企业的各种业务流程，对流程进行重构；同时，企业还需 要与上下游的供应商、销售商、技术合作伙伴等密切合作，形成具有竞争力的 企业协作联盟来应对市场竞争【2 1 。 基于协同服务的业务流程管理就是充分应用现代i t 技术手段，通过精心设 计、良好管理跨组织的业务流程，使得合作伙伴能够跨越组织边界的鸿沟，及 时、充分沟通信息并实施协作，来共同面对市场变化或市场机遇，实现双赢或 多赢的局面。 业务流程管理对流程整个生命周期都有着非常重要的作用，挖掘和利用监 控数据，一方面可以运用监控数据对流程进行实时监控，有效、客观的监控企 业运营过程，另一方面，使用历史数据进行流程分析，对业务流程进行改善， 保证建立的业务流程的质量。通过流程评价找到优化的对象，并针对管理需求 深入分析和诊断问题，提出对各问题的解决方案，形成诊断报告，然后对流程 进行合并、简化、删除等改进。业务流程监控是处理业务流程运行期各种例外、 保证业务流程实例正确高效执行的有效方法。 第1 章引言 通过业务流程管理技术，协作企业能实时地执行各自流程，当用户需求发 生改变或者预期结果无法实现时，对流程中的信息流程不畅及流程运转不畅等 弊端进行改善。 本文主要以制造业中的铸造业为背景，针对跨组织流程管理主要涉及的跨 组织流程设计、建模、跨组织业务流程管理框架、检测技术等问题依次展开。 提出基于w e bs e r v i c e s 、s o a 、b p e l 以及m v c 技术的业务流程管理框架，并 给出设计和实现业务流程管理系统的步骤和技术方案。基于协同的业务流程管 理代表了一种重要的技术变革，它使得企业内部和企业之间的应用不再孤立， 能够在整个协作链的环境下实现业务流程自动化，最常见的就是实现跨系统流 程的自动化，使得企业间的协作更加敏捷、灵活；不同企业间多个流程可以作 为独立的单元进行输入输出，也可以联合起来形成一个更高层次的流程；能够 用图形来模拟用户的想法，并自动地把这些想法转换为可执行的业务流程，从 而更方便地实现企业间的协作；能实现企业与整条供应链上的所有合作伙伴和 客户之间的整合，使企业与客户、合作伙伴相互依存，提高效率，实现利益最 大化。 1 2 国内外研究现状 跨组织流程管理主要涉及跨组织流程设计、建模，跨组织流程管理检测、 优化重组等问题。根据国内外文献来看，目前主流的流程管理都借助基于w e b 的应用代理，以图形化界面方式为业务流程管理人员提供流程相关情况，使其 可以直观地观察流程实例的运行状态，了解流程运行情况并实施相应的调整、 修改措施等。因此说，监控器提供的流程数据与信息是操作人员进行在线分析 管理，保障流程运行，以及找到流程进一步优化方案的主要依据。同时，流程 监控提供的流程运行分析统计，为企业高层进行企业长期决策规划提供了重要 的参考凭据。 目前，在跨组织协作的日益增多下，企业为了得到致的数据，长期以来 一直面临着不同应用的集成问题，业务流程管理通常都会牵涉到e a i 、w f m s 。 e a i 技术大致可以分为三类：以数据为中心、以应用为中心、以流程为中心。但 这种分类不是绝对的，因为许多以数据为中心的集成工具也具有以流程应用为 中心的集成能力。其中以流程为中心的集成技术通常会牵涉到业务流程管理理 2 第i 章引言 论，而这类集成技术厂商大多原先是工作流提供商，他们在原来工作流产品上 扩展集成功能而得到一个业务流程管理系统。 以数据为中心的集成产品侧重于数据的抽取、转换、传输。这些产品在单 个战术性项目中使用最好，也就是说适合于系统到系统的流程集成，是进行简 单流程整合的好工具，但是不具备流程管理能力，更大的缺点是这些产品通常 与企业的整体开发框架不吻合，需要单独维护。代表性产品有d a t aj u n c t i o n 、 d a t am i r r o rd b x m lt r a n s f o r m 、i w a yx m lt r a n s f o r m a t i o ne n g i n e 。 以应用为中心的集成产品提供流程编制能力，通过面向消息的中间件能快 速处理单步骤的集成，这使得以应用为中心的集成产品在企业i t 基础设施内起 到战略作用。这类产品有i b mw e b s p h e r eb u s i n e s si n t e g r a t i o n 、m i c r o s o f tb i z t a l k s e r v e r 、b e aw e b l o g i ci n t e g r a t i o n 、t i b c oa c t i v ee n t e r p r i s e 、s e e b e y o n db u s i n e s s i n t e g r a t i o ns u i t e 、v i t r i ab u s i n e s sw a r e 、w e b m e t h o d si n t e g r a t i o np l a t f o r m 。一些供 应商还在产品中加入了流程建模、d a s h b o a r d 等功能，这里面包含了一些业务流 程管理的思想。 工作流技术部分可以满足协作企业实时地执行各自流程，但是当用户需求 发生改变或者预期结果无法实现时，流程能够很容易被监控和重新配置，已广 泛应用于企业业务协作的自动化过程1 3 】。然而，由于其在模型定义、执行环境及 接口方面的异构性，以及应用程序接口的匮乏等问题，使其只能用来满足企业 的内部需求，而不适用于跨企业的流程互操作【4 】【5 1 【6 l 。 另外，尽管组织内部流程管理的一些思想方法可以借鉴，但跨组织流程的 管理出现了一些新问题，需要解决的管理问题非常复杂。跨组织流程管理至少 将会遇到如下问题：l 、对跨企业活动的控制复杂性，组织松散，有可能造成企 业私有信息的泄密，以及专有技术的流失，对企业造成一定威胁。2 、跨组织流 程对管理者和基础设施提出了较高要求，如组织间协调，共享信息和流程衔接 的基础设施。3 、在连接过程中，目前的流程可能需要适应性改造或重新配置， 中间流程( 如协作伙伴选择、建立契约关系、合作内容实时监控等) 需要重建。 来自市场的竞争压力迫使企业必须考虑进一步降低成本和压缩价值链环节上的 延迟时间。从文献资料看，国外一些学者已经开始了面向供应链整合的跨组织 流程设计与改造研究，旨在寻求整个供应链的优化。在j o s e p hs a r k i s 的研究中指 出，随着越来越多的制造企业采用虚拟企业形式，原有的跨组织交互方式需要 变革。 3 第l 章引言 跨组织的业务流程管理首先要解决的就是系统异构问题，企业应用集成技 术和中间件技术不断发展，演化出面向服务的架构s o a 。本文以s o a 作为 面向企业流程的支持基础结构，用来提供b p m s 需要的后端功能。以w e b 服务 与b p e l 相结合的技术解决这个问题，w e b 服务的主要特点是跨平台的可操作 性，它是基于x m l 的，独立于平台、独立于具体实现的语言，为各种功能的实 现提供了通用的标准接口，很好的解决了异构的问题，b p e l 为编排w e b 服务 提供了通用的标准，是种强大的业务流程描述工具，随着b p e l 的逐步完善， 基于b p e l 的业务流程管理系统将具有更多的优势 7 1 。 另外，跨组织流程的管理不仅仅是要借助先进技术手段，还需要新的管理 思维的支持。跨组织流程管理的研究覆盖组织协调与运营理论、网络经济与电 子商务理论、跨组织关系管理、流程设计与再造理论、系统建模与模拟仿真技 术、i o s 规划设计技术、工作流技术、跨组织协作标准技术等多个领域，具有极 高的综合性和复杂性，目前总体上还处于初期阶段。 1 3 论文的研究内容及组织结构 1 3 1 论文的研究内容 1 ) 对协同服务的内涵进行了研究，对其中涉及的技术进行了比较深入的探讨。 2 ) 构建一个基于b p e l 的业务流程建模方法，给出相应的设计和实现该系统的 步骤和技术方案，对b p e l 模型中的人工参与活动进行了讨论和扩展，并将 业务流程作为w e b 服务进行发布与执行。 3 ) 业务流程的管理框架的搭建。设计了一个基于s o a 的业务流程管理框架及监 控技术实现了对流程运行的实时状态监控，以及一种流程实时状态与流程历 史数据相结合的流程监测方法。 1 3 2 论文的组织结构 本文共分六章： 第一章引言。简要介绍了课题的研究背景、研究现状及研究意义。 第二章介绍了基于协同服务的业务流程管理的相关技术。 4 第l 章引言 第三章提出了基于b p e l 下的业务流程设计、建模方法及实现，并基于 b p e l 的扩展实现人机交互环节。 第四章基于s o a 的业务流程管理框架及监控技术实现了对流程运行的实时 状态监控，以及一种流程实时状态与流程历史数据相结合的流程监测方法。 第五章应用场景分析及原型实现。给出了制造行业跨企业实施业务流程管 理的具体案例，具体分析了实施业务流程管理的过程，介绍了原型开发的过程 并简单展示了原型系统。 第六章对全文进行总结，并指出需要进一步研究的问题。 第2 章基于协同服务的业务流程管理相关技术 第2 章基于协同服务的业务流程管理相关技术 2 1 协同服务的产生和内涵 信息与通信技术的快速发展对现代社会的各个方面产生深远的影响。借助 日益强大的网络化计算机，分散在不同城市、不同国家的人们能够通过远程协 同工作来完成共同的任务。基于w e b 服务的分布式应用模式正在成为技术发展 的趋势，而相关标准的制定和企业的支持也加速了w e b 服务的发展。然而，单 个w e b 服务的功能毕竟有限，而跨企业的服务协作成为了很多企业快速发展的 关键。企业间日益频繁的商务协作和信息技术发展到集成化阶段的契机，共同 孕育了协同服务的产生。协同服务是对电子商务、供应链管理等理论的扩展和 延伸。供应链管理专注于降低供应链成本和提高供应链的响应时间，而协同商 务不但要关注传统供应链管理中的一些问题，还包括产品的协同设计，企业与 用户之间的交流与协同，与协作伙伴的实时通信等，更多地体现在实现企业整 个价值链增值的潜力。 由于人类活动的灵活性，协同系统之间也应具有一定的灵活性。因而另一 个与协同服务密切相关的研究是虚拟企业，从组织的角度来说，虚拟企业可以 是指为了达到预期目标，通过应用信息网络技术，由两或两个以上的企业组成 的临时性网络组织。一方面在合作过程中各成员彼此独立，互不干涉，另一方 面他们又为组织贡献自己核心的竞争力，共同承担风险，共同分享利益；当预 期目标达到之后，此组织即被解体。 协同服务是利用i n t e r a c t 技术，整合企业的上下游产业，将产业上下游供应 商、物流运输商、服务商、经销商等进行垂直一体化的整合，构成一个动态的、 虚拟的企业网络。它的出现是一种激励具有共同商业利益的价值链上的合作伙 伴的商业战略，它主要通过对于商业周期所有阶段的信息共享来实现。它一方 面实现企业内部信息集成和并行处理，另一方面扩展和整合企业资源计划、客 户关系管理等系统，更好地满足和挖掘客户需求。协同服务按照涉及领域不同， 可分为协同设计制造( 与设计制造产品生产直接相关领域的协同，包括协同设计、 协同制造及其他环节) 、协同商务( 商务领域协同，比如协同采购、协同销售等) 6 第2 章基于协同服务的业务流程管理相关技术 以及协同管理( 对电子商务进行管理领域的协同) 羽。 在本文的制造业实例中，协同服务主要体现为与设计制造产品生产直接相 关领域的协同，包括协同设计、协同制造及其他环节的协同。 2 2 协同服务的核心技术及规范 2 2 1 协同服务的实现基础- w e bs e r vic e s 2 2 1 1w e bs e r v i c e s 的概念与特征 有别于c o r b a ( c o m m o no b j e c tr e q u e s t b r o k e r a r c h i t e c t u r e ) p j ， d c o m ( d i s t r i b u t e dc o m p o n e n to b j e c tm o d e l ) t 1 0 】等老的分布式架构模型，w 曲服 务作为一种新兴的w e b 应用模式，有着其独到之处。w 3 c ( w o r l dw i d ew e b c o n s o r t i u m ) 将w e b 服务定义为“用于支持网络中机器与机器之间进行交互为目 的软件系统 【1 1 1 。这个定义虽然不能够很精确地反映现实中w e b 服务的多种用 途，但至少它能够很好地说明w e b 服务的发点，即是为了建立一个最大程度上 可互操作的分布式应用程序的平台。 对于外部的w e bs e r v i c e s 使用者而言，w e bs e r v i c e s 实际上是一种部署在 w e b 上的对象或组件，他们具备以下特征： 良好的封装性。w e bs e r v i c e s 既然是一种部署在w e b 上的对象，自然具备对 象的良好封装性，而对于使用者而言，仅能看到该对象提供的功能列表。 松散耦合。当一个w e bs e r v i c e s 的内部实现发生变更的时候，调用者是不会 感觉到的。对于调用者来说，只要w e bs e r v i c e s 的调用接口不变，w e bs e r v i c e s 实现的任何变更对他们来说都是透明的。 使用标准协议规范。作为w e bs e r v i c e s ，其所有公共的协约完全需要使用开 放的标准协议进行描述、传输和变换。同时，相比一般对象而言，其界面调 用更加规范化，更易于机器理解。 高度跨平台能力。由于w e bs e r v i c e s 采取简单的、易理解的标准协议作为组 件界面描述，所以完全屏蔽了不同软件平台的差异，无论是c o r b a 、d c o m 还是e j b 都可以通过这一种标准的协议进行互操作，实现了高度的跨平台能 力【1 2 1 。 7 第2 章基于协同服务的业务流程管理相关技术 2 2 1 2w e bs e r v i c e s 的体系结构 w e b 服务体系结构基于三种角色( 服务提供者、服务注册中心和服务请求者) 之间的交互。交互涉及发布、查找和绑定操作。这些角色和操作一起作用于w e b 服务构件：w e b 服务软件模块及其描述。服务提供者定义w e b 服务的服务描述 并把它发布到服务请求者或服务注册中心。服务请求者使用查找操作来从本地 或服务注册中心检索服务描述，然后使用服务描述与服务提供者进行绑定并调 用w e b 服务实现或同它交互。服务提供者和服务请求者角色是逻辑结构，因而 服务可以表现两种特性。图2 1 显示了这些操作、提供这些操作的组件及它们之 间的交互u 引。 图2 1w e b 服务的角色、操作和构件 服务提供者：从企业的角度看，这是服务的所有者。从体系结构的角度看， 这是托管访问服务的平台。 服务请求者：从企业的角度看，这是要求满足特定功能的企业。从体系结 构的角度看，这是寻找并调用服务，或启动与服务的交互的应用程序。服务请 求者角色可以由浏览器来担当，由人或无用户界面的程序( 例如，另外一个w 曲 服务) 来控制它。 服务注册中心：这是可搜索的服务描述注册中心，服务提供者在此发布他 们的服务描述。在静态绑定开发或动态绑定执行期间，服务请求者查找服务并 获得服务的绑定信息( 在服务描述中) 。对于静态绑定的服务请求者，服务注册中 心是体系结构中的可选角色，因为服务提供者可以把描述直接发送给服务请求 者。同样，服务请求者可以从服务注册中心以外的其它来源得到服务描述，例 8 第2 章基于协同服务的业务流程管理相关技术 如本地文件、f t p 站点、w e b 站点、广告和服务发现( a d v e r t i s e m e n ta n dd i s c o v e r y o f s e r v i c e s ，a d s ) 或发现w e b 服务( d i s c o v e r yo f w e bs e r v i c e s ，d i s c o ) 。 2 2 1 3w e bs e r vi c o s 的相关技术标准 w r e b s e r v i c e s 实现所需的核心技术主要包括x m l ( e x t e n s i b l em a r k u p l a n g u a g e ，扩展标记语言) 、s o a p ( s i m p l eo b j e c t a c c e s sp r o t o c o l ，简单对象访问 协议) 、w s d l ( w e bs e r v i c e sd e s c r i p t i o nl a n g u a g e ，w e bs e r v i c e s 描述语言) 、 u d d i ( u n i v e r s a ld e s c r i p t i o n ，d i s c o v e r ya n di n t e g r a t i o n ，通用描述、发现和集成) 垄奎【1 4 】 寸 ( 1 ) x m l ( e x t e n s i b l em a r k u pl a n g u a g e ，扩展标记语言) x m l 是一种用结构化的方法存储数据的纯文本格式，易于建立和分析。虽 然它的数据存储和数据传输不如专用的方法效率高，但是它有较强的可读性和 可移植性。在w e bs e r v i c e s 中使用这种独立于平台的技术进行数据交换。 ( 2 ) s o a p ( s i m p l eo b j e c t a c c e s sp r o t o c o l ，简单对象访问协议) x m l 使数据易于理解和共享，但应用实体之间要发送和接收x m l 文档， 还需对网络协议、访问点等细节达成共识。w e bs e r v i c e s 实体间交互使用的是简 单对象访问协议( s i m p l eo b j e c ta c c e s sp r o t o c o l ，s o a p ) 。它提供了i n t e r n e t 中交 换结构化信息的轻量级机制，实现异构应用之间的互操作性。s o a p 包括三个部 分：封装结构、编码规则和r p c 机制。封装结构为描述信息内容和如何处理内 容定义了框架；编码规则定义了交换应用程序数据的一系列机制，它支持x m l s c h e m a 中全部的简单数据类型、以及结构和数组；r p c 机制定义了远程过程调 用和应答的协定，通过s o a p 绑定可以将s o a p 信封在h t t p 、s m t p 等协议上 进行传送【”】。 ( 3 ) w s d l ( w e bs e r v i c e sd e s c r i p t i o nl a n g u a g e ，w e bs e r v i c e s 描述语言) w s d l 是w e bs e r v i c e s 框架的一部分，使用基于x m l 的语法来描述w e b s e r v i c e s 的规范。w e bs e r v i c e 定义为网络端点的集合，使用类型、消息、端口等 元素来描述服务接口，并描述了w e bs e r v i c e s 和客户机之间的消息处理机制， w e bs e r v i c e s 的位置以及w e bs e r v i c e s 所使用的协议。 ( 4 ) u d d i ( u n i v e r s a ld e s c r i p t i o n ，d i s c o v e r ya n di n t e g r a t i o n ，通用描述、发现 和集成) u d d i 提供了一种独立于平台的基于w e b 的分布式数据库，其中包含了 位置信息和w e bs e r v i c e s 的类目以及位置信息。这使用户可以方便的找到和使用 9 第2 章基于协同服务的业务流程管理相关技术 w e bs e r v i c e s 。 从本质上来讲，u d d i 为已经发布的w e bs e r v i c e s 提供了一个中心注册库， w s d l 描述w e bs e r v i c e s ，s o a p 为w e bs e r v i c e s 提供了传递信息。w ，c bs e r v i c e s 的运行机理可以描述为：离散分布在公开或私有场合的w e bs e r v i c e s ，用w s d l 描述自己，在u d d i 环境中推销自己，寻求协作，通过s o a p 协议，使用x m l 消息传递接受调用参数，在为用户或其它程序、其他w e bs e r v i c e s 提供服务的同 时，也享受了其它w e bs e r v i c e s 所提供的服务。 2 2 2 协同服务的集成平台一0 a 企业的协同服务过程中，技术无关性、松耦合结构和位置透明性成为选择 集成平台和集成技术的重要衡量指标【1 6 j 。而面向服务的体系结构( s e r v i c e o r i e n t e d a r c h i t e c t u r e ，s o a ) 正以这些方面的优势，为有效开发企业级应用和集成 提供了一种可以依赖的方法【1 7 , 1 8 , 1 9 加】。 2 2 2 1 $ 0 a 的基本概念 首先，什么是服务? 从业务的角度说，服务是业务任务的可重复逻辑表现 形式，从技术的角度说，服务是一个可发现的，可供计算机远程访问的独立的、 自包含的应用程序模块，因此服务既是业务概念也是技术概念。 其次，面向服务是一种将业务作为一组相关联的服务集成的方式。由于服 务与具体业务功能非常接近，因此，“面向服务 很可能成为第一个在真正意义 上将技术和业务锁定在同一级别的范例，使技术人员和业务人员可以对等理解 和讨论底层概念【2 1 1 。 再者，什么是s o a ? i b m 说“随需而变 2 2 】就是s o a ，h p 则说“动成长 企业 ( a d a p t i v ee n t e r p r i s e ) 是s o a 企业。s o a 是一种根据需要对资源进行关联 的、分布式计算的企业级i t 架构，这些遍布于企业内外的资源被表示为与业务 一致的服务，这些服务可以参与和包含到价值链、企业或业务线中以满足业务 需求【2 3 】。s o a 的概念最初由g a r t n e r 公司在1 9 9 6 年提出，当时g a r t n e r 公司在描 述实施企业“实时企业( r e a l t i m ee n t e r p r i s e ，r t e ) 的时候，第一次提出了s o a 这个概念，但当时并未受到重用。2 0 0 2 年，g a r t n e r 重新提出了s o a ，倡导对 i n t e m e t 上大量基于w e bs e r v i c e s 的服务组件进行诸如事务、安全等的有效管理。 s o a 基于四个关键的抽象概念：应用程序前端( f r o n t e n d ) 、服务、服务库 1 0 第2 章基于协同服务的业务流程管理相关技术 和服务总线。如图2 2 所示，“应用程序前端 是业务流程的所有者。“服务 提 供业务功能，可供应用程序前端和其他服务使用。服务的“实现 提供业务逻 辑和数据。服务的“合约 为服务客户指定功能、使用和约束。服务的“接口” 物理地公开功能。一个服务包含一个合约、一个或多个接口以及一个实现。“服 务库 存储s o a 中各个服务的服务合约。“服务总线”将应用程序前端和服务 连接起来。其中应用程序前端和服务是s o a 的主要部分1 2 4 j 。 图2 2s o a 的结构 2 2 2 2s o a 的集成模型 企业应用集成技术( e n t e r p r i s ea p p l i c a t i o ni n t e g r a t i o n ，e a i ) 和中间件技术不 断发展，演化出面向企业级服务的架构s o a 。s o a 本身就是一种面向企业 级服务的系统架构，简单来说，s o a 就是一种进行系统开发的新的体系架构， 在基于s o a 架构的系统中，具体应用程序的功能是由一些松耦合并且具有统一 接1 3 定义方式的组件( 也就是s e r v i c e ) 组合构建起来的。因此，基于s o a 的架构 也一定是从企业的具体需求开始构建的。但是，s o a 和其它企业架构的不同之 处就在于s o a 提供的业务灵活性。业务灵活性是指企业能对业务变更快速和有 效地进行响应、并且利用业务变更来得到竞争优势的能力【2 5 】。 利用基于s o a 的系统构建方法，一个基于s o a 架构的系统中的所有的程 序功能都被封装在一些功能模块中，我们就是利用这些已经封装好的功能模块 第2 章基于协同服务的业务流程管理相关技术 组装构建我们所需要的程序或者系统，而这些功能模块就是s o a 架构中的不同 的服务( s e r v i c e s ) 【2 6 1 。 通过w e bs e r v i c e s 的交互，可以实现多个系统的项目协作，集成分布式应用 中的各个组件就有了一个公共的框架，如图2 - 3 所示。 印 协作企业d u 1 ) d i 注册服务 共享业务逻辑 奠嚣 分 s o a p 煳lh t i - p 处理器i( w e 施务) 发现 绑定 一i ：i ai 发布 厂、一 喵 n n h i ；c h ”i n t d h d ttn。d t l 0 、n 、。一 s o a p ，w s d l ，) m 几，h 1 1 甲 服务 务服务 ，弋v s d 卜p s 小简 拶谑配影u 堪配 、攀置堪配 弋7 p ! ) c 矗 应用系统应用系统应用系统 协作企业a协作企业b协作企业c 图2 3 基于服务的企业应用集成模型 2 协同服务的编排组合语言 单个的服务就像是互联网上孤立的逻辑程序单元，不能很好地融合起 来。而协同服务就是冲破这种孤立，将服务的整合而成为一个个的业务流 程，继而形成企业分布式应用系统。 最近几年出现了几种服务组合语言，业务流程规范中的典型有 1 2 第2 章基于协同服务的业务流程管理相关技术 u n p c e f a c t 与o a s i s 的e b x m lb p s s ，m i c r o s o f t 的x l a n g ，i b m 的w s f l 以及新近i b m 、m i c r o s o f t 和b e a 共同提出w s b p e l 以及w 3 c 的w s c i 和h p 的w s c l ，目前最成功的为流程组合语言w s b p e l ( x l a n g 和w s f l 的 结合) 。 目前而言，哪一个流程定义语言能成为服务协同的标准还为时尚早，但种 种迹象表明b p e l 最可能成为服务协同的标准。主要原因有以下几个：1 、b p e l 已被w 3 c 认可，成为w e bs e r v i c e s 技术标准之一，而且大部分的b p m 产品都 大量采用w e bs e r v i c e s 技术，b p e l 和w e bs e r v i c e s 又有着密切的关系；2 、各 大技术联盟纷纷转向b p e l 转移，如w f m c 就将b p m n 转移到b p e l ；3 、b p e l 是可执行的。对跨组织的服务进行协同，业务流程建模时，建模语言的可执行 性就非常重要。 在协同服务组合的语言研究方面，b p e l 是被接受程度最高的语言之一【加。 这也是本文主要采用和研究的该服务组合规范的原因。 2 2 3 1 b p e l 概述 业务流程执行语言( b u s i n e s sp r o c e s se x e c u t i o nl a n g u a g ef o rw e bs e r v i c e s ， b p e l ) 是一种使用x m l 编写的编程语言。b p e l ，结合了基于图形的流程语言 ( w s f l ) 和块结构的流程语言( x l 砧q g ) 的优点，提供了描述业务流程的定义语 言，并对基于w e b 服务的业务流程行为定义了一种表示方法。业务流程执行语 言( b p e l ) 已经成为编排这些服务和管理业务流程的无缺陷执行的事实标准。这 一标准的方法将流程的范围从业务分析落实到技术实现。b p e l 作为一种w e b 服务集成语言协议，是建立在传统的w e b 服务基础上的，w e b 服务的价值就在 于它使各种异构系统得以交互，正是这点使w e b 服务具有极高的商业价值【2 引。 许多组织正从面向对象的业务流程管理范例转移到面向服务的方法，实际上， 服务正在成为业务流程建模的基本元素。但这种交互从某种程度上说还是需要 许多人工干预的：在一个稍复杂的业务流程系统中，一般都是需要人工的衔接 才能完成的。 由于b p e l 的标准性、先进性和自动化的特点，使得b p e l 成为了构建在 b p m 和i t 系统之间的桥梁，并能与s o a 架构技术很好地融合，s o a 中的服务 编排( s e r v i c eo r c h e s t r a t i o n ) 通过对b p e l 的执行来实现b p m 。 第2 章基于协同服务的业务流程管理相关技术 2 2 3 2b p e l 业务流程结构 一个b p e l 业务流程主要有以下几个部分组成：伙伴链接( p a r t n e rl i n k s ) 、变 量( v a r i a b l e s ) 、相关集( c o r r e l a t i o ns e t s ) 、活动( a c t i v i t y ) 、以及补偿处理程序 ( c o m p e n s a t i o nh a n d l e r ) 、故障处理程序( f a u l th a n d l e r s ) 和事件处理程序( e v e m h a n d l e r s ) 等。伙伴链接和伙伴用于定义b p e l 流程与其他w e b 服务之间的交互关 系，与业务流程交互的w e b 服务被描述成伙伴：变量用于保存流程的状态：相 关集包含将消息和会话关联在一起的属性；活动