企业间协作业务流程表研讨论文

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编者按：本文主要从本体和Web服务；电子商务环境下柔性流程管理模型；基于语义的服务匹配与组合；应用实例；结论进行论述。其中，主要包括：电子商务时代的企业间协作具有动态性、开放性、柔性、集成性等基本特征、柔性流程管理作为电子商务环境下企业协作中的一个重要课题、一个典型的本体由有限个概念以及它们之间的关系组成、Web服务是部署在Web上的软件构件、业务需求驱动了企业业务流程的运行、流程由特定的活动组成,这些活动提供了完成不同任务的功能、根据客户的要求,采用UML活动图描述业务需求、根据规则库中的组合规则,进行服务的匹配与组合,以满足用户的需求、柔性流程管理中Web服务的语义组合将不同于传统的工作流设计、服务请求者可以通过语义信息,自动选择服务、供应链包括从采购、研发、生产制造到产品销售得诸多环节、生产部门根据需求编制物料请购单,经主管批准后交采购部门等，具体请详见。

摘要:随着信息技术和电子商务的发展,企业业务流程表现出敏捷和动态变化的特点,使传统的业务流程管理无法适应外部环境的快速变化。只有基于本体和Web服务的柔性流程管理,才能使业务流程管理从设计到运行管理都得以柔性化,从而适应电子商务时代企业间协作的动态性、开放性、柔性、集成性等基本特征。

关键词:流程柔性;Web服务;电子商务

自20世纪90年代,以Internet为代表的信息技术极大地促进了电子商务的发展,全球经济格局也随着信息技术的迅猛发展产生了急剧的变化。越来越多的企业意识到仅靠自己的资源与能力难以适应快速变化的市场需求,无法承担客户需求各异、产品生命周期缩短所带来的竞争压力。在电子商务时代,企业通过合作来实现共同的目标,其为客户提供的最终产品和服务也是通过企业间的合作流程来创造。

电子商务时代的企业间协作具有动态性、开放性、柔性、集成性等基本特征,企业业务流程必须能够适应这些基本特征的需要,面对外部环境的快速变化,通过各成员企业的协作来获得客户、赢得竞争优势。在现代企业管理中,由于流程模式改进、客户需求改变等原因促使流程经常发生变迁。当今企业处于经常变化的业务环境中,企业必须能够依据业务需求,快速、灵活地实现业务流程管理,才能适应这种变化。

柔性流程管理作为电子商务环境下企业协作中的一个重要课题,国内外许多专家学者都对此进行了深入的研究。但多集中在对流程变更的适应性的衡量,未能考虑电子商务环境下企业的动态智能行为和动态协作关系,而流程自身的可适应性才是企业是否能够真正应对市场变化的最关键因素,需要从柔性的角度来分析和设计企业业务流程。

为了实现流程在企业之间和各个应用系统的共享和重用,这里在业务流程管理领域引入了本体和Web服务。本体能够在语义层次上定义某一领域的一系列概念以及概念之间的关系,通过使用本体描述语言来形式化描述业务流程,使业务需求在没有信息丢失的情况下被正确清晰地表达。当业务流程发生改变时,系统通过动态地组合已有的Web服务,就无须重构单一的复杂服务,同时很好地适应现代企业业务环境中的多变性和动态性。

一、本体和Web服务

本体(Ontology)一词来源于语义学,它是一系列描述的集合,使用RDF、OWL等标记语言写成,它定义了概念和相关逻辑规则之间的联系。由T.R.Gruber提出、后经R.Studer改进的定义:一个本体是一个概念体系的显示的形式化规范。这个定义包含四层含义:概念模型、明确、形式化和共享。一个典型的本体由有限个概念以及它们之间的关系组成,还包括属性、值约束、不相交描述和对象间逻辑关系的规定。本体提供了对给定领域的一种共识,这种共识对于消除概念差别是必要的。本体通过信息内容及其语义的结合,将网络资源的处理从信息处理的层面提高到了知识处理的层面。根据应用领域的不同可以创建不同的本体,例如本体A可以把“矛盾”定义成包括内涵和外延的逻辑概念,本体B就可能把它定义成发生在春秋战国的历史典故。

简单地说,Web服务是部署在Web上的软件构件。W3C给出的Web服务的定义是:Web服务是支持网络上不同机器与机器共同操作的软件系统,它提供接口,这样的接口由能被机器处理的格式(WSDL)所描述。使用Web服务,通过松散的应用集成,一个企业可以仅仅实现应用集成的一个子集,即能取得实效。Web服务能够快速、低代价地开发、、发现和动态绑定应用。企业的信息系统要求具有高度的灵活性,可以按照企业的具体需求,快速灵活地生成应用软件系统,并且在企业业务过程发生变化时,迅速地进行重组来满足客户需求。面向服务的体系结构(SOA)是一种基于服务来组织计算资源,具有松耦合和间接服务寻址能力的软件体系结构。服务提供者通常用WSDL来描述它所提供的Web服务,然后将该WSDL描述;服务请求者可以通过UDDI或其他注册苦劳获取WSDL描述,并通过向服务提供者发送一个SOAP消息来请求执行服务。

二、电子商务环境下柔性流程管理模型

基于本体和Web服务的思想,将柔性流程管理架构表示为由需求、流程、服务、本体、数据等层次组成:

需求层:业务需求驱动了企业业务流程的运行。随着企业面临的市场竞争越来越激烈,企业必须更快地对不断变化的市场环境做出响应,以获取竞争优势,这就要求企业以客户为中心,根据业务需求和市场环境的变化迅速调整业务流程。需求层包括业务需求的描述。

流程层:业务流程由一系列在逻辑上相关的活动组成,并根据恰当的业务规则执行这些活动。将业务流程逻辑从应用程序代码中分离出来,通过改变过程逻辑,可以更好地完成或者适应任务处理的变化。流程层包括流程的设计、建模与优化等。

服务层:流程由特定的活动组成,这些活动提供了完成不同任务的功能。很多功能被实现成应用程序代码并可以在多个流程中重用。如果把服务与功能对应,流程可被看成是将多个服务联合完成一定功能。每个业务流程由一个或多个服务共同来实现,业务流程经过编排来支持企业的不同需求。服务层包括业务运营服务、可重用于多个业务领域的可重用技术服务等。

本体层:基于本体对服务进行形式化描述,使服务定义、发现和组合具有丰富的语义和机器解读性,使业务流程管理具有更大的灵活性。W3C的Web服务本体语言OWL-S可以为基本Web服务以及复合Web服务添加语义信息,从而支持Web服务的自动组合编码。本体层包括本体的创建、实例化和本体库的建立。

数据层:企业的IT基础设施和信息系统使用了大量数据,这些数据支持了企业的业务流程,也供管理者决策使用。

建立的基于本体和Web服务的柔性流程管理架构的实现过程如图1所示。

(1)根据客户的要求,采用UML活动图描述业务需求;

(2)分析和设计流程,建立流程模型,并采用流程重构的方法进行流程的优化。匹配相应的业务流程,如果流程案例库中有匹配的案例,就根据需求修改流程;如果流程案例库中没有,则创建新的流程案例,并存储到流程案例库中;

(3)在本体库和服务库中进行基于语义的服务查询,查找满足要求的服务;

(4)根据规则库中的组合规则,进行服务的匹配与组合,以满足用户的需求;

(5)调用工作流管理系统,根据服务的自动组合,建立图形化的工作流模型;

(6)工作流引擎导入工作流模型,执行和管理企业运行所需的业务流程实例,流程监控工具可以对业务流程进行监督和控制。

随着客户需求的不断变化,用户的有效需求必须能快速反映到服务流程上来。因此如何进行服务的有效组合,重用现有的服务流程就显得十分有意义。

三、基于语义的服务匹配与组合

柔性流程管理中Web服务的语义组合将不同于传统的工作流设计。对于Web服务来说,它通过使用本体作为语义基础,从而提高面向服务的应用的智能程度和互操作能力,这将使服务流程的建立更加地自动化,以及更好解决服务流程在组合过程中的异构问题。没有语义理解能力的应用只能在语法层面实现互操作,而在本体技术的支持下,面向服务的应用可以在语义层面互操作,而且在本体的支持下,服务发现的准确度会有很大提高。

语义网络的概念是由万维网的奠基人Berners-Lee在2000年12月的XML2000会议上提出的,目标是在计算机和人类理解的语义之间建立一种联系,用以满足智能软件对互联网上异构和分布信息的有效访问和检索。在语义Web中,Ontology具有非常重要的地位,是解决语义层次上信息共享和交换的基础。结合语义网技术,柔性业务流程管理系统通过服务的语义信息,完成自动服务发现、自动服务匹配、自动服务组合。通过服务提供者对服务语义的描述,使得服务的请求者可以通过服务的语义信息,查找满足自身功能要求和分类标准、质量要求等评价标准的服务。服务匹配包括名字和文本描述匹配、语义匹配过程。服务请求者可以通过语义信息,自动选择服务,并根据一些复杂任务的要求对服务进行自动服务组合,以满足用户的业务需求。

-S是用本体来描述Web服务的标记语言。OWL-S中,一个服务由三部分来描述:服务简档(ServiceProfile),服务模型(ServiceModel)和服务基点(ServiceGrounding)。服务简档描述服务做什么,服务模型描述服务怎么做,服务基点描述怎么访问服务。可以从Web服务的输入(input)、输出(output)、Web服务执行的前提条件(precondition)和Web服务执行之后的结果(effect)等四个方面来描述服务,统称为IOPE,通常由ServiceProfile来描述。

Web服务组合将包括服务查找、服务匹配和服务组合等主要过程:

(1)添加Web服务的语义标注。对具体实现的Web服务进行语义注释,在标注时采用OWL-S语言。

(2)Web服务的查找。根据用户需求描述来在服务注册库中查找符合要求的服务。

(3)Web服务的匹配。服务查找的结果是往往会有多个web服务符合用户的要求,这时,就需要根据web服务的语义描述,按照一定的选择策略从中选择出最符合用户需求的Web服务。

(4)Web服务的组合。利用Web服务的语义信息,在不同Web服务之间通过OWL-S服务本体的映射,使用可组合性规则将选择得到的Web服务组合成为满足用户需求的组合方案,产生用户所需要的复合web服务。

四、应用实例

供应链包括从采购、研发、生产制造到产品销售得诸多环节,敏捷高效的供应链体系可以提高企业竞争力。在电子商务环境下,需要对供应链管理相关流程进行重整,构筑起一条以客户为中心的、成本最低供应链,并通过提高灵活性和快速反应能力建立竞争优势。采用基于本体和Web服务的柔性业务流程管理架构能够降低企业间业务流程模块之间的耦合性,使业务流程根据市场变化进行快速调整。

以制造企业的采购流程为例,生产部门根据需求编制物料请购单,经主管批准后交采购部门,采购部门根据库存信息、供应商档案以及价格信息,选择合适的供应商,并填写采购订单,经主管确认后交供应商。供应商得到订单后,进行发货处理。质检员对货物进行质量检验,库管员进行入库处理。企业采取一体化的运作体系,把采购、生产、分销以及物流整合成一个统一的系统。由以前的库存驱动模式转变为根据客户需求来确定整个供应链的管理,从而来调整从采购、生产到销售。当销售发生调整或者供应商的状况发生变化的时候,企业可以迅速调整供应商的计划,加快了对市场反映的变化和应对的能力。

通过采用本体描述Web服务,提供语义性描述以支持服务发现、组合过程中的自动推理。当企业业务流程因客户、合作伙伴和供应商的需求变化而改变的时候,Web服务组合过程能够从现有服务中,自动组合出满足抽象业务流程需要的实际服务,并确定它们之间的交互。基于松散的Web服务组合,企业更容易实现与合作伙伴的跨企业业务流程集成,突出自己的核心业务,加强与合作伙伴的交互,以进一步提高企业的竞争优势。通过基于本体和Web服务的柔性业务流程管理,企业可以比较准确地把握市场的变化和用户的需求,可以更好地协调在供应市场和这种销售市场发生变化时的应对,另外通过客户自动的配置系统,来更好的满足客户差异化的需求。

五、结论

电子商务环境下虚拟企业中的流程需要跨越多个不同企业,提供客户满意产品和服务的流程需要集成各合作伙伴的价值链,并根据成员企业和市场环境的变化进行调整。因此,企业业务流程的柔性和对市场变化的响应速度成为了影响企业间协作是否成功的主要因素。基于本体和Web服务的柔性业务流程管理,企业设计具有柔性协作能力业务流程,提高与其他企业协作能力,改善流程的敏捷响应能力,从而提供满足顾客需要的产品或服务,提高企业协作效率。

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