開放SaaS產業服務平臺模型與體系結構

國艷群， 韓 敏， 孫林夫

開放SaaS產業服務平臺模型與體系結構

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.西南電子設備研究所，四川成都610036）

為解決企業用戶對信息系統服務化、可編程等多樣化需求，將開放系統設計思想與SaaS（軟件即服務）平臺技術相結合，提出了開放SaaS產業服務平臺（OSISP）的概念，設計了產業服務平臺業務架構，并對平臺角色、業務集成模型進行了抽象與形式化建模；在此基礎上，按照分層體系結構的設計思想，設計了由基礎層、平臺層、系統層、用戶層以及系統管理和標準體系構成的系統體系結構.通過系統設計，將產業服務平臺模型與體系結構應用于汽車供應鏈協同平臺，提高了系統的開放性、用戶參與系統建設及使用的積極性.

SaaS（軟件即服務）；產業服務平臺；模型；體系結構

隨著現代經濟的多樣化、全球化發展，產業間、產業內的協同與信息交互已經離不開計算機信息系統的支持.ASP應用服務平臺［1-2］和SaaS（軟件即服務）協同服務平臺［3-4］的研究與應用，為中小企業解決了信息系統與應用軟件支撐的難題.然而，ASP和SaaS系統的開發均以平臺提供商的開發為主，雖然實現了企業信息系統的快速構建，但難以滿足用戶實時、多樣的信息系統需求［5-6］，存在“建用脫節”的問題.

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

開放SaaS產業服務平臺（OSISP）是基于開放系統設計思想［11］，使企業用戶既可作為系統的使用者，又可作為開發者，根據自身的需要，依托平臺完成自身個性化系統的開發、部署及應用.

1 需求分析

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

（1）系統可擴展.系統可在基礎平臺之上，通過平臺提供商或用戶的應用開發，不斷豐富、擴展系統功能，并保持系統架構的相對穩定；

（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.用戶可依托基礎平臺，通過相應的服務接口，完成企業自身個性化應用的開發、部署及維護.

本文重點圍繞構建動態、開放的企業信息化服務平臺開展研究，針對企業信息化的特點及開放體系結構設計要求，對平臺架構進行分析與建模，并對體系結構進行細化設計.

2 平臺建模

SaaS［12-13］是一種云計算［14-15］應用模式，將SaaS應用于產業服務平臺構建，在提供基礎信息系統服務的同時，向用戶提供系統開發、部署與維護服務，并通過統一的服務接口規范、約束系統構建，逐步形成架構統一、接口規范、無縫集成、面向服務的應用系統平臺，滿足用戶多樣化與個性化需求.

2.1 平臺業務架構

根據應用需求，系統業務架構可劃分為平臺層、系統層與用戶層3層，見圖1.

圖1 平臺業務架構設計Fig.1 Operation architecture design of the OSISP

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

（2）系統層.由各類應用系統構件按照一定的業務關系組合構成，可由平臺開發者開發，也可以由應用系統用戶開發.

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

2.2 平臺業務角色

根據業務需求分析及平臺業務架構，系統業務角色可歸結為構件、平臺、系統和用戶4類.

定義1 構件：構成平臺和系統的基本組成單元，可用五元組表示為C＝（cid，cname，ctype，cserviceset，cdes）.其中，C代表構件；cid和cname分別代表構件的系統內統一標識和字符串描述的名稱；ctype為用戶構件或平臺構件，即ctype＝＜user，system＞；cserviceset＝｛cs1，cs2，…，csi｝，為構件所提供的服務接口的集合；cdes為構件描述字符串.

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

定義3系統：是指遵循平臺體系規范、利用平臺基礎服務開發的應用系統，可用四元組表示為S＝（sid，sname，scom，sserviceset），其中，S代表應用系統，sid和sname分別代表構件的系統內統一標識和字符串描述的名稱；scom＝｛sc1，sc2，…，sci｝，代表系統構件的集合；sserviceset＝｛ss1，ss2，…，ssi｝，代表系統提供服務的集合.

定義4用戶：是系統開發及使用的主體，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內統一標識和字符串描述的名稱；utype為企業用戶（開發用戶）或應用用戶（商業用戶），即utype＝＜enterprise，cusumer＞；udes為用戶描述字符串.

2.3 平臺業務集成模型

按照SaaS設計理念，構件與構件、構件與平臺／系統、系統與平臺、系統與使用用戶之間通過“服務”產生關聯，下面重點就以上服務與開發關系對系統業務集成邏輯進行建模.為方便起見，定義以下3種關系的符號化描述：

（1）部署關系 是一種二元關系，記作D＾?，服務產生關系為

式中：Ci為構件變量；“∧”代表服務之間的接口匹配與連接運算.

（2）發布關系 是一種一元關系，記作R＾?，服務產生關系為

（3）集成關系 是一種二元關系，記作I＾?，服務產生關系為

式中，Ci和Cj均為構件變量.

平臺業務集成步驟：

步驟1（CiD＾?P）R＾?，將平臺構件部署于平臺并且發布；

步驟2Ck＝CiI＾?CjoP，通過平臺P，以服務集成的方式實現構件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，將構件集成到公共服務平臺P；

步驟4Si＝［CjI＾?Ck］n，應用構件通過服務集成，構成應用系統；

步驟5（SiD＾?P）R＾?，將應用系統部署于平臺并且發布；

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

3 體系結構

3.1 構建原則

根據上述體系模型，構建開放SaaS產業服務平臺，平臺構建遵循以下原則：

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

（2）規范集成標準，建立統一的構件集成、應用集成與數據集成體系.構件的開發、應用系統的構建及系統數據的存儲、交互、同步均需要建立統一的標準體系.

（3）平臺為基礎，實現系統的調度與管理.開發基礎應用平臺，基于SaaS方式提供構件、系統的管理與調度服務，并負責系統數據的同步與統一.

3.2 系統體系結構

在平臺模型的基礎上，按照分層體系結構，系統由基礎層、平臺層、系統層、用戶層以及系統管理和標準體系構成，見圖2.

（1）基礎層：由計算資源、存儲資源、網絡資源

圖2 平臺體系結構Fig.2 Architecture of the OSISP

（2）平臺層：為OSISP服務層，由平臺開發者提供，為系統提供服務部署、訪問、數據管理及用戶管理等服務.

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

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

（5）系統管理：對系統提供統一的維護與管理，包括系統開發、集成管理、安全管理和數據管理等.

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

4 系統應用

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

（1）平臺開發者：實現OSISP基礎平臺的開發、部署及管理；

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

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

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

圖3 汽車供應鏈協同平臺Fig.3 Platform of automobile supply

5 結束語

本文提出了開放SaaS產業服務平臺（OSISP）模型，并在分析平臺業務架構的基礎上，對OSISP體系結構進行了分析與設計.最后，將開放SaaS產業服務平臺體系結構應用于汽車及其零部件產業鏈中，實現了各級信息系統的快速構建與開放、靈活應用，提高了系統建設與用戶的使用效率.對于平臺的內部集成與管理機制，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業鏈協同商務平臺解決方案［J］.計算機集成制造系統，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的產業鏈協作公共服務平臺數據安全解決方案［J］.計算機集成制造系統，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.支撐產業鏈協同的SaaS平臺自適應演化技術［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中的應用探討［J］.技術與創新管理，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.企業信息系統業務構件設計研究［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的業務流程重組［J］.計算機研究與發展，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.支持個性化優化的業務過程建模［J］.計算機集成制造系統，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.面向產業鏈協同SaaS平臺的業務流程定制技術［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：系統實例與研究現狀幸［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、關鍵技術與應用［J］.計算機集成制造系統，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）；四川省制造業產業鏈協同與信息化支撐技術重點實驗室項目（2013002）

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

韓敏（1970－），女，副研究員，博士，研究方向為產業鏈協同、云計算等，E-mail：15908180960＠163.com

國艷群，韓敏，孫林夫.開放SaaS產業服務平臺模型與體系結構［J］.西南交通大學學報，2014，49（6）：1068-1072.