基于面向服务体系架构的敏捷虚拟企业信息系统框架

1、基于面向效劳体系架构的敏捷虚拟企业信息系统框架第1O卷第8期2004年8月计算机集成制造系统ComputerIntegratedManuacturingSystems文章编号:10065911(2004)08098506基于面向效劳体系架构的敏捷虚拟企业信息系统框架张明宝,夏安邦(东南大学电气工程系企业信息化研究室,江苏南京210096)摘要:为了解决敏捷虚拟企业信息系统的实现问题,提出了一种基于面向效劳体系的敏捷虚拟企业信息系统体系框架.首先,分析了面向效劳体系在敏捷虚拟企业信息系统中应用的局限性并对其作了扩充,在此根底上描绘了敏捷虚拟企业信息系统全生命周期过程,进而描述了基于面向效劳体系的

2、敏捷虚拟企业信息系统体系框架,最后对所涉及的关键技术作了分析.关键词:敏捷虚拟企业;面向效劳体系;敏捷信息系统中图分类号:TP311文献标识码:A0引言敏捷虚拟企业信息系统是建立敏捷虚拟企业的究,比较着名的有美国国家工业信息根底协议工程NIIIPl1,欧洲ESPRIT方案中的VENTO工程和韩国的ELECTROPIA方案.国内在这方面的研究主要有清华大学虚拟企业信息根底设施研究项目,VIPD环境一I=和东北大学的ViaScope.这些研究工程都注重于创立企业间协作环境,解决企业之间的信息集成和过程集成问题,而对企业间的资源发现和效劳共享问题那么很少论及.其次,这些研究都立足于主体企业,其敏捷信

3、息系统缺乏广泛的开放性,不能解决合作目标不确定情况下企业间的紧密协作问题.而且这些研究开展的都比较早,没有采用近年来出现的一些最新的企业计算技术.目前在构建敏捷虚拟企业信息系统的支撑技术方面出现了很多相关的技术,譬如,CORBA,J2EE,DotNet和webService等都能够作为敏捷虚拟企业信息系统的中间件平台;各种工作流技术和商务过程管理技术能够用于企业过程集成;采用MDA和各种体系结构描述语言(ArchitectureDescriptionLanguages,ADL)技术开发的企业应用系统能够保持很好的重用性和开放性;GRID技术能够动态地创立和管理各种企业应用效劳;WBEM技术可支

4、撑技术种类繁多,但是能够将它们综合地应用于类似工作往往局限于某一个方面,例如,张长吴等人ET研究的XML技术在信息交互中的应用,仅属于敏捷信息系统间的连接问题;周航滨等人提出了基于Web效劳的企业信息集成框架,也仅仅解决了异构中间件的集成问题.本文力求在前述各敏捷虚拟企业信息系统研究工作的根底上,紧密结合各类相关的敏捷信息系统支撑技术,提出一种较完整的敏捷虚拟企业信息系MARP的开发之中.1敏捷虚拟企业信息系统的特点21世纪的市场环境日益表现出持续多变和不可预测的特点,它为企业带来了如下挑战:企业必收稿日期:20030730;修订日期:20031017.基金工程:国家863/CIMS主题资助工

5、程(2001AA411340)作者简介:张明宝<1973一),男,江苏省南京市人,东南大学电气工程系企业信息化研究室博士生.主要从事CIMS,XML技术应用,企业建模mail:zmb7381sina.corn.986计算机集成制造系统第1O卷须及时,有效,充分地集成各类企业应用系统,以保持企业的核心竞争力.企业信息系统必须不断跟上市场环境的变化,即企业信息系统必须是可重用,可重构和可扩充的.企业信息系统必须能够跨越企业的边界与外部企业紧密协作以充分利用企业外部资源.企业间协作的不确定性,易变性和时效性要求企业信息系统能够动态地集成并有效管理.当今计算机应用领域的开展为企业信息系统

6、设构计算机环境包含如下几个方面:主流的编程语言有COBOL,VB,c/c+和Java等;流行的操作系统有Unix,Windows(多种不同版本),Linix,MacOS,PalmOS等;重要的数据库有Oracle,SQISever,Informix,Sybase等;常用的网络协议有Ethernet,ATM,IP,802.11b等;占据主流位置的中间件有CORBA,J2EE,WebService,C#/.NET,而且新解决这些不同异构环境间任意组合的互操作性问题.综上所述,有效的敏捷虚拟企业信息系统必须具有如下一些特点:必须采用最开放的技术.企业系统必须是模块化构建的,各模块之间呈松散耦合的关系

7、.企业系统和企业应具有可定制,可配置,可管理的动态生成的机制.必须具有跨越企业防火墙的能力.必须具有很强的系统管理和应用管理的能力.2面向效劳体系架构及其在敏捷虚拟企业信息系统中应用的局限面向效劳体系架构(ServiceOrientedArchitecture,SOA)93思想将企业应用看成是由一些能够跨越企业边界,自我描述,实现某一特殊功能的效劳集合所构成.通过标准化的机理,能够将这些效劳注册于公共数据库之中,并被感兴趣的请求者发现,通过标准化的方法,效劳者和请求者之间能够进行动态绑定和直接交互,实现一定的企业功能逻辑,图1是SOA的示意图.SOA强调标准,跨企业应用,动态性和模块化,这些特

8、点恰恰与前述敏捷虚拟企业信息系统所需的特征一致.所以,基于SOA的敏捷虚拟企业信息系统是一种很有前途的方法.但是,将图1的SOA模型应用于敏捷虚拟企业信息系统还存在如下局限:该模型没有严格区分的,企业系统是指构成企业应用的物理根底,它可以是数据库,操作系统,软件系统,软件组件等有形的实体;企业效劳是指l一发现:2一发布:卜一交互l向效劳的体系架构模型构建于企业系统之上的企业应用,它可以是采购,生统能够承载多种不同的企业效劳,企业效劳也可以通过不同的企业系统实现其功能.SOA模型关注企业应用效劳的动态性,无视了企业系统的动态成的.应该说,企业系统的动态能力直接影响着企业效劳的动态能力.SOA模型

9、仅仅适用于单个应用效劳的水平,它不能解决企业级的应用之间的级应用之间的差异.该模型没有包含任何管理的待,它们都必须同时动态开展,而且单个企业应用与企业级应用的机理是不相同的,所以存在如下几方面的管理:企业系统全生命周期管理,企业效劳全生命周期管理和企业级应用管理.a企缴J片jb单个应用图2个应用和企业级应的比较3基于面向效劳体系架构的敏捷虚拟企业信息系统全生命周期过程SOA所表达的"描述一发布一发现一绑定一交互"企业效劳构建思想,很好地满足了目前以"变"为用于敏捷虚拟企业信息系统,结合前述的SOA局限性的分析,作了几点扩充:将企业系统和企业服务区别对待.

10、同时关注企业系统和企业效劳的动态开展.解决企业级应用的绑定,交互和管理.在此根底上,描述了基于SOA思想的敏捷虚拟企业信息系统全生命周期过程,如图3所示.从图3中可见,敏捷虚拟企业信息系统生命周期是一个不断循环往复的过程,它包含三种不同层过程循环,处于中间层的是企业效劳的全生命周期第8期张明宝等:基于面向效劳体系架构的敏捷虚拟企业信息系统框架987循环,处于最内层的是企业效劳关系的全生命周期循赖于企业效劳,而企业效劳达了企业效劳应用的三种形式:注册于UDDI而被发现和使用,它存在于合作目标不明确的情况.直接被发现和使用,它存在于合作目标明确的情况.直接使用,它存在于专为某一目标企业内部,这三种

11、情况是同时存在的.系统变迁一般指企业建立新系统或者集成原有系企业效劳终结图3敏捷虚拟企业信息系统全牛命周期过稗统,企业采用新技术或者调整企业行为时都会发生业效劳关系的同步变化.系统变迁完成以后,会在新系统的根底上建立各种企业效劳,这些企业效劳必须是自我描述的,以便能被有效发现,识别和应用.目前,UDDI注册库是一种非常有前途的企业发现了可应用的企业效劳以后,需要就效劳的细节展开沟通和协商,它包括传输协议,调用规那么,使用权限等技术上的细节.为了有效地实现沟通,标准的技术细节达成一致以后,双方都需要对自身的交互系统作适当调整,这就要求企业系统必须是可定制和可配置的.在协作开始之前,为加强对企业应

12、用效劳的管理,涉及的企业效劳必须在企业效劳管理系统中注册,接着请求方就可以在效劳管理系统中注册,建立与效劳方的关系,这样企业效劳管理系统就能监督效劳的全过程.在效劳的过程中,效劳方和请求方直接交互,同时效劳过程中的被监测数据是同步传送给企业效劳管理系统的,以便它随时务关系,随后效劳双方可以建立不同的效劳关系,开始新一轮的效劳.如果没有新的效劳关系建立,该效劳也可以终结,它会导致两种结果,即产生新的企业应用效劳或者导致新一轮的系统变迁.4基于面向效劳体系架构的敏捷虚拟企业信息系统解决方案需求分析前述的敏捷虚拟企业信息系统全生命周期过程对实现该过程的解决方案提出了如下要求:整个敏捷虚拟企业信息系统

13、必须由一系列"最小粒度"的企业系统构件,企业效劳单元和企业效劳逻辑关系,以松散耦合的方式集合而成,强调"最小粒度",是因为只有粒度小才可能灵活地进行不同的组合和调整,才能够最大限度地实现重用.对于每一级别的应用单元都能按照标准的方法进行自我描述,这些描述必须是计算机可处理的,只有根据这些描述,才能够进行动态的发布,发现,绑定和管理.必须提供企业系统构件的全生命周期管理系统,管理各种系统构件的测试,仿真,优化组装和演化过程.必须提供企业效劳的全生命周期管理系统,管理企业效劳的动态生成,状态转变,性能监控和效劳中止等活动.必须提供企业级应用管理系统,管理企业

14、效劳的注册,访问,控制和效劳关系终结等活动.必须采用开放的消息传输机理,保证系统构件间最优的连接性.必须提供基于过程集成的企业应用解决方案.必须提供灵活的信息共享机制.5基于面向效劳体系架构的敏捷虚拟企业信息系统体系框架通过上述分析,可建立基于SOA的敏捷虚拟企业信息系统框架(如图4).该框架的特点为:将企业业务组件和通用的根底设施组件别离.将组件与组件间的连接别离.组件都以标准接口的形式参与组件间的协作.建立了功能强大的企业根底设施.业务组件I,Ik务组件"公设施组件f=IF=业应用II企业应用1标准接II标堡壁望I标准接l1.I墼壁!lI塾塑堕l/.00卜谇接器>V

15、VT软件工Jl,I效劳管理Il企业级应用管理ll企业只录II过程锊理I,ilkr藕食,Ill企业级应lI企业元Il食业1【一垒些量她堡堕.4基于S0A的敏捷虚拟业信息系统框架业务组件是指那些能够完成某一企业业务功能的软件组件,如生产方案管理,库存控制,订单管理,一一一一一一飙一一一一一一一一一鹏一一988计算机集成制造系统第10卷设计不同,这里的业务组件设计坚持面向重用的原那么,剥离了各种普遍存在的功能逻辑,仅仅包含完成功能所必需的业务逻辑.当然,业务组件的粒度大遍的功能逻辑被设计成公共设施组件,像平安管理,日志效劳,会话管理,交易效劳等等,它们能够被广想,企业的ERP系统就可以由各种业务组件

16、和公共设施组件组合而成.按照这种体系框架,企业的业务组件是可以自由扩充和调整的,它很好地满足了企业应用动态集成的需要.连接器是一个抽象概念,泛指各种系统之间的交互方法,如基于消息的交互,请求一代理方式,远端程序调用,本机调用,文件流形式,数据库访问等等.因为各类组件都是面向重用的,与该组件交互的其他组件都是不确定的,所以不能将某一类组件间的交互方式固化于组件本身,而应将其与组件分离,在组件合成时再按组件间的交互方式进行定制.组件的重用以及组件与连接器间的动态组合离所示,它的主要功能是将组件包装成适应本体系框架风格的组件.该图包含以下六个局部:(1)标准通讯接口提供组件间相互作用的通道,每一组件

17、除了其自身固有的调用接口以外,还必须拥有各种不同风格的调用接口,以满足与各种不同连接器结合的需要,标准通讯接口为协作目标不确定情况下的组件交互创造了条件.(2)转换器负责完成由组件固有接口到标准通讯接口的转换.(3)封装器是可选构件,只有在集成各类企业遗产系统时才会采用,首先将遗产系统用封装器包装,产生某一类易获得的接口,再由转换器将该接口转换至标准通讯接口,这样会降低对遗产系统集成的难度.(4)组件发布器负责向软件工厂提供本组件的实现技术描述,包括组件构成,接口细节,调用规那么,约束等等内容,软件工厂依此来完成组件的测试,组装,集成和开展等功能.(5)标准管理接口负责与软件工厂交互,传送各类

18、组件运行时的性能参数,状态数据和控制指令.(6)控制器它一方面协调标准接口内各部件的协调运行,另一方面接受软件工厂的控制指令控制组件的工作状态.特别说明,图4中各类企业基础设施都含有标准接口,为了简化描述,没有画出.匝匝囹匝圈圈圈圈图5标准接U结构业务组件与公共设施组件的别离,组件与连接器的别离,以及标准接口的建立,为企业系统的动态集成建立了坚实的根底.由于企业系统的复杂性,还必须建立软件工厂来帮助完成企业系统的动态集成过程.软件工厂的主要职责是采用"流水线"式的生产方式,完成企业系统的测试,仿真,优化,组装和取组件实现技术的标准描述,并将其存人组件数据库中.根据企业应用的

19、需要,用户可以从组件库中调出所需的组件进行动态定制,动态配置,动态组装系统都带有由用户所设定的全生命周期过程中的管理信息,如用户管理规那么,性能最优化控制等,这些信息被逐层分解加到每一构件组件上作为控制规那么,在运行时,软件工厂不断监控各组件标准管理接口中的注册状态信息,并依此发出各类控制指令.企业效劳管理主要完成面向用户的企业效劳的产的企业系统构成了企业效劳的物质根底,企业服务可以是基于某一企业系统的单独应用,也可以是和功能都是所涉及的企业系统已具备的,属企业系感兴趣的企业系统功能信息,对其进行定制,生成的企业效劳被存人企业效劳库,同时产生该效劳的标准化描述,并将其在第三方的公共数据库中注册

20、以时设定的管理信息,如效劳的状态转换规那么,用户使用约束,效劳期限,效劳报警等.效劳准备阶段,用户之间可协商效劳之间的交互协议,假设涉及交互系统调整,企业效劳管理系统可调用软件工厂进行相关操作.在效劳运行阶段,效劳管理系统从软件工厂获取注册的效劳状态数据并据此作出控制决策.企业级应用管理主要解决各种企业效劳关系的创立和全生命周期管理,它表达了"端对端"的企业计算模式.为了有效利用企业级的计算资源,企业效劳之间直接交互的前提是有效管理这些交互关第8期张明宝等:基于面向效劳体系架构的敏捷虚拟企业信息系统框架989系,图2a反映了这种关系.具体地说,企业级应用管理的目标有两个,一

21、是实现企业效劳的平安访问,二是协调企业计算资源使其到达企业级的性能最优.企业级应用管理分为两个方面:企业效劳与企业级应用管理系统间的交互,主要包括企业效劳在企业级管理系统中的注册以及企业级应用管理系统依据最优化应用原那么对企业效劳的动态调度;效劳用户与企业级应用管理系统间的交互,主要包括用户的注册和效劳关系的建立以及用户的查询,删除,关系,它构成了效劳关系全生命周期管理的根底.企业系统,企业效劳和企业效劳关系的动态性,使得各种企业应用数据库之间的信息集成变得非常一数据库可将其用于共享的数据在企业目录中注册并作为拥有者,希望共享这些数据的数据库也可在企业目录中注册作为消费者,拥有者有权更改数据,

22、册信息建立不同数据库之间的映射关系,它实时监信息共享方式可不受企业应用数据库种类和数量的限制,能很好地适应信息快速变化的需求.过程管理提供了通过过程协作来管理企业应用的有效手段.通过标准化的过程描述语言,用户可以定制企业过程,配置企业过程并对其进行管理.过程管理通常被内嵌在企业效劳管理之中,一般涉及不同企业系统的功能定制都离不开过程管理.6实现敏捷虚拟企业信息系统的关键技术基于soA的敏捷虚拟企业信息系统体系框架是在总结现有各类相关支撑技术的根底上提出的,这就使得基于该框架建立敏捷虚拟企业信息系统获得了强大的技术支持.(1)分布式计算技术目前存在四种分布式计算技术,即Microsoft的DCO

23、M技术,SUN的RMI技术,OMG的CoRBA技术以及由W3C主持的信息系统不能够确定具体的协作信息系统,所以应可以以一种分布式计算技术为主,同时实现对其他用来描述这些组件和接口的结构特征,它可以作为各种分布式计算技术映射的桥梁.(2)组件粒度最小化实现组件粒度最小化的前提是各软件系统必须向外暴露自身的功能调用接口.伴随着组件技术的开展,越来越多的软件供应商在发布产品时同步发布其软件接口.可以说,目前追求组件粒度的最小化正在成为各管理软件供应商的首选战略.例如,全球最大ERP供应商SAP为其R/3发布了BAPI接口标准_1,紧随其后的PeopleSoft制定了oIF战略,开放其业务软件功能接口

24、EIP_1.只要能够获得这些接口,就可以将它们封装成各种级别的功能组件.(3)软件工厂实现软件工厂实现的前提是获得组件的结构描述,采用标准化的方法描述组件性框架和J2EE效劳器只具备了软件工厂的雏形,但还存在如下欠缺:对组件结构描述仅限于接口级别,不涉及任何拓扑结构,这就使得EJB组件必须境,组件缺乏真正意义上的开放性.它们对组件状态和性能的配置描述还太简单.它们的组件接口尽管是可控的,但专用性太强,移植性差.因此,可以引入ADLs技术和基于网络的企业管理(webbasedEnterpriseManagement,WBEM)技术.(4)企业效劳管理企业效劳管理可以采用UDDI技术和GRID_1

25、技术,UDDI关注于企业服务的注册与发现,而GRID关注于企业效劳的全生.Net和J2EE都提供对WebService的支持,这就为技术实现铺平了道路.(5)企业级应用管理企业级应用管理需要面对企业用户和企业效劳,由于这二者都极具不确定性,所以企业级应用管理必须采用最开放的技术,服务供应标记语言(ServiceProvisioningMarkupLanguage,SPML)_1技术可以满足这个要求.SPML基于XML技术,不存在任何平台和编程语言等限制,并能自然地和webService技术结合.(6)企业目录企业目录需要解决元数据的表述,元数据注册,数据同步化和数据管理性能优化等问题,目前尚无

26、完整的开放技术或标准出台,但是DirXM¨提供了一整套解决方案,可以作为参考.99O计算机集成制造系统第10卷(7)过程管理关于过程管理方面的研究工作捷虚拟企业信息系统来说,主要的问题是解决这些不同过程描述语言之间的互解释问题.7结束语本文所建立的敏捷虚拟企业信息系统体系框架,其根本思想是使企业应用实现组件化,自表述,要各类技术来支撑,包括组件化软件设计技术,软件体系结构描述技术,企业应用效劳描述技术,企业应用效劳全生命周期管理技术,企业供应管理技术,企业多种数据库动态集成技术,商务过程管理技术等.尽管这些技术都在逐渐走向成熟,但是它们都是孤立并行开展的,将它们统一应用于一个整体,还

27、面临融合性,使它们能够无缝地应用于所提出的敏捷虚拟企业信息系统体系框架之中.参考文献:1NIIIPINC.IntroductiontoNIIIPconceptsEB/OL. :/ ,200202.E23345port-EB/OI,. :/prosoma.1u/sh0wcase/Results,200208.769500013/99.formationinfrastructureofvirtualenterpriseJ puterIntegratedManufacturingSystems,2002,8(3):182187(in施框架研究J.计算机集成制造系统,2002,8(3

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