基于SOA的物流信息系统架构研究，本文主要内容关键词为：信息系统论文,架构论文,物流论文,SOA论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
1 引言
在物流活动中，人们为了及时准确地反映物流活动的内容、形式、过程及发展变化情况，定义了各种物流信息。人们通过对物流信息进行收集、整理、存储、传播和利用，从而实现物流信息从分散到集中、从无序到有序，从产生，传播到利用的变化——即物流信息管理，进一步，人们借助于物流信息的管理对涉及物流活动的各种要素，包括人员、技术、设备、设施、资金等进行控制，从而实现物流资源的合理配置以及物流活动的正常进行。由此可见，物流信息管理是整个物流系统运作的核心。作为实现物流信息管理的唯一手段，物流信息系统 (LIS,Logistics Information System)不但是物流系统的重要组成部分，更是实现整个物流系统高效率、高质量、低成本运作的基础和关键，因而受到从业者的高度关注，成为物流研究的热点之一。
在物流信息系统实现过程中，一般要经历需求分析、高层设计、详细设计、编码、测试和运行维护等几个阶段。在诸多阶段中，高层设计是重要的一环，它的核心任务就是通过规划信息系统架构，从而搭建衔接用户和系统开发人员沟通的“桥梁”。架构规划是对构成系统的各构件的行为模式，构件之间的接口和协作关系等问题的决策总和，它不仅规定信息系统的结构与行为，而且还会对信息系统的性能，可重用性，经济性和技术约束，甚至是美学进行探讨，可以说，它是信息系统详细设计等阶段的先导和基础，是信息系统详细设计人员的工作指南，一旦确定，将决定整个物流信息系统的面貌和信息系统运作效率的上限，因而一直是物流信息系统研究的重点。
企业中的物流信息系统，尤其是大型企业的系统历经多年的建设，已经颇具规模，但是也存在一些突出的共性问题，如集成效果不理想、适应业务变化的能力差和系统总拥有成本高等。为了解决上述问题，设计人员依次采用了结构化、客户机／服务器、3层、N层、分布式对象、组件等多种信息系统架构[1]，这些架构虽然在一定范围、一定程度上减轻了问题的压力，但并没有在根本上解决问题。面向服务架构（SOA,Service Oriented Architecture，也叫面向服务的体系结构，以下简称SOA）的出现为这些问题提供了终极的解决方案。SOA是一个组件模型，它将应用程序的不同功能单元（称为服务）通过这些服务之间定义良好的接口和契约联系起来。接口是采用中立方式进行定义，独立于实现服务的硬件平台、操作系统和编程语言。这使得构建在各种这样的系统中的服务可以以一种统一和通用的方式进行交互。
采用SOA架构的信息系统能够为企业在业务上带来多方面的提升，因而受到市场的广泛认同。SOA是Gartner在1996年首先提出的，到了2002年12月，Gartner又提出了SOA是“现代应用开发领域最重要的课题”，并预计到 2008年，SOA将成为占有绝对优势的软件工程实践方法。它将结束传统的整体软件体系架构长达40年的统治地位。届时，将有60%的商业公司在进行信息化建设时会转向SOA[2]。
因此，本文将以基于SOA的物流信息系统架构作为主要研究对象。第二节将研究SOA的技术特点；第三节将研究物流信息系统的传统架构；第四节将研究基于SOA的物流信息系统架构，并通过与传统架构的比较探究其优势和影响；最后总结上述研究内容。
2 SOA的技术特点
SOA广阔的应用前景来自于其卓越的技术特点，而这些技术特点分别体现在它的组成成分、基本特征和应用原则等方面。
2.1 SOA的组成成分
总的来说，SOA的组成成分可以划分成两大范畴：功能和服务质量[1]，并且它们还可以进一步细分，SOA组成成分示意图参见图1。
图1 SOA的组成示意图
其中，在功能的范畴里，SOA包括：
(1)传输。传输是一种用来将服务请求从用户发送至服务提供者，将服务响应从服务提供者发送至用户的机制。
(2)服务通讯协议。服务通讯协议是一个在服务请求者和用户之间达成一致的，关于所传输的服务请求内容和服务响应内容的规定。
(3)服务描述。服务描述是一个取得共识的Schema文件，这个文件将描述服务的内容、服务在不同情况下怎样被调用、需要何种数据才能成功调用服务等。
(4)服务。服务是一个可以被请求者调用的独立功能实体。
(5)业务流程。业务流程是一组依照特定规则和特定顺序调用的服务，它能满足某种特定的业务需求。业务流程自身也可被视作服务，进一步地，业务流程可以被认为是由不同粒度服务组成的服务。
(6)服务注册处。服务注册处是一个关于服务和数据描述的仓库，服务提供者可以在这里通过服务描述发布服务，而用户可以通过这些描述找寻所需的可得服务。此外，这个仓库也可提供调用服务所需的其它功能。
在服务质量范畴，SOA包括：
(1)规章。规章是一组条件和规则，应用这些条件和规则，用户能够调用所需的服务。规章既涉及功能范畴的内容，也涉及服务质量范畴的内容。
(2)安全。安全是用户在调用服务时，对用户识别、授权和控制访问等方面所采用的规则。
(3)事务处理。事务处理，类似于数据库中的事务处理，即确保一组服务被调用时要么完全成功，要么完全失败的特性。
(4)管理。管理是一组提供和调用服务时所应用的规则。
2.2 SOA的基本特征
由于设计理念上的先进性，SOA具有以下基本特征[2]：
(1)松藕合性。服务之间只需能够识别彼此即可，尽量减少相互依赖。
(2)自治性。服务是一个独立的功能实体，除了控制自身的业务逻辑从而实现特定功能外，还具有自我管理和恢复能力。
(3)抽象性。除了在服务描述中的内容之外，所有业务逻辑都被服务封装起来，不为外部所知。
(4)可复用性。服务中的业务逻辑被合理细分从而便于未来复用。
(5)可组合性。数目不等的服务可以相互协同和拼装从而形成组合式服务。
(6)无状态性。服务将针对一种具体活动的特定信息最小化。
(7)可发现性。服务通过有效的设计可以借助发现和访问机制从而方便用户查找和调用。
2.3 SOA的应用原则
如果说组成成分和基本特征都是 SOA技术特点的静态描述的话，应用原则就是SOA技术特点的动态描述。SOA和其它架构模式的不同之处在于SOA能够提供业务敏捷性——企业对变更快速和有效地进行响应，并且利用变更来得到竞争优势的能力。因此，SOA的应用原则也是围绕业务敏捷性制定的。
(1)业务驱动服务，服务驱动技术。从本质上说，在抽象层次上，服务位于业务和技术中间。应用SOA一方面必须理解在业务需求和可以提供的服务之间的动态关系，另一方面，也要理解服务与提供这些服务的底层技术之间的关系。
(2)业务敏捷是基本的业务需求。应用SOA时，应该把“业务敏捷性”作为服务设计新的“元需求”，而不是仅仅处理一些业务上固定不变的需求。
(3)一个成功的SOA总在变化之中。 SOA的应用环境既包括信息技术环境，也包括业务应用环境，两种环境都处在不断的变化中。一个SOA的成功应用意味着SOA的设计工作永远不会结束——永远依照环境的变化调整SOA。
3 物流信息系统传统的系统架构研究
对于一个物流信息系统设计人员来说，物流信息系统的架构可以分成三种：物理架构，逻辑架构和系统架构[3]。其中，物理架构主要涉及各种硬件，如路由器、交换机、数据库服务器等计算设备和条形码阅读器、自动堆垛机、无人牵引小车等物流设备之间的配置和连接关系应如何设定。逻辑架构是指物流信息系统软件应用——逻辑部件之间的关系，包括数据库软件、操作系统、应用服务器软件、应用系统等部件如何相互作用，特别是物流信息系统之中的专业应用系统内部的各个构件之间的相互作用关系等。系统架构指的是逻辑部件如何与物理部件连接和互动，以取得整个信息系统所需要的功能。
分析上述三种结构，可以发现，系统架构更能全面的描述物流信息系统。因此，下面将着重讨论物流信息系统的系统架构。由于本文侧重于对传统架构与采用SOA的系统架构进行比较，因此对于两者之间相同的部分将不做深究。
一个典型的物流信息系统传统的系统架构一般可以归并为两层[4]，即基础设施层和业务应用层，它们的关系如图2所示。
基础设施层主要由软件基础设施和硬件基础设施组成，其中硬件基础设施包括各种网络通讯设备、各种计算机、服务器等计算设备和条形码阅读器、自动堆垛机、RFID阅读器等物流设备组成。软件基础设施主要由操作系统、数据库、网络／应用服务器等中间件组成。
业务应用层主要由各种物流业务应用系统组成，主要的系统包括仓库管理系统(WMS,Warehouse Management System)、运输管理系统(TMS,Transportation Management System)、供应管理系统(SMS,Sourcing Management System)、客户响应系统(CRS,Customer Response System)和库存管理系统(IMS,Inventory Management System)等[5]。有些企业的物流信息系统并不是遵从独立构建的原则，而是采用ERP集成上述全部或部分独立的系统。
在传统的系统架构下，物流信息系统通常很难实现通畅的业务运作（只有在ERP环境下能够部分实现），企业遗留的业务应用系统之间很难实现无缝集成，物流信息系统也不能针对新的业务模式做出迅速有效的调整。
4 基于SOA的物流信息系统架构研究
图2 基于SOA的物流信息系统系统架构示意图
4.1 基于SOA的物流信息系统架构
与传统物流信息系统的系统架构不同，基于SOA的新架构在传统架构基础上增加了两层：业务流程层和业务服务层。
业务服务层由特定的业务服务族、可复用的服务以及Web Service平台组成。其中业务服务族是针对特定业务领域的一族服务及其相应的数据模型。可复用的服务是指能够在不同业务领域共享的一些服务。Web Service平台则为服务的定义和使用提供一个独立于业务应用平台和技术平台的环境[6]。
业务流程层由众多跨部门的、端到端的业务流程和业务活动监督机制组成。一个业务流程是由一组逻辑相关，按照合理顺序执行，并产生相应业务成果的任务组成，这些任务须符合规定的业务原则。业务流程层同时具有业务流程管理的职能，承担着识别、建模、开发、部署和管理业务流程的职责。业务流程是通过对不同领域的业务服务族和可复用服务进行编排(Orchestration)或编制 (choreography)而得。业务流程层的出现标志着基于SOA的物流信息系统真正以业务流程为核心，而恰恰是SOA的出现为这种定位提供了技术上的可能[7][8]。
业务流程层和业务服务层之间通过服务紧密联系在一起。业务服务族提供了粗粒度的业务功能，它们能够映射成业务流程中的任务；服务描述则为业务服务族提供了定义明确合理的接口，从而使业务流程不必了解业务应用和技术平台的细节就可方便调用；业务服务层中的服务注册处确保业务流程层可以在必要的时候动态地定位和访问所需服务。服务之间的通讯采用XML格式的数据，独立于业务应用系统。
4.2 基于SOA的物流信息系统优点
基于SOA的物流信息系统架构具有诸多优点，大体表现在两个方面——业务方面和信息技术方面。
(1)在信息技术方面，优点表现在：
①更高的开发效率，将业务流程从“烟囱”状的、重复的流程向维护成本较低的高度利用、共享服务应用转变。此外，基于标准的兼容性，与点到点的集成相比降低了复杂性，也提升了开发的效率。
②更多的重用，通过重用以前开发和部署的共享服务，实现了更有效的应用程序／项目开发和交付。
③更方便的遗留集成，采用可重用服务包装的遗留应用程序降低了信息系统维护和集成的成本。
(2)在业务方面，优点表现在：
①更高的业务敏捷性，迅速适应和传送关键业务服务来满足市场需求，为客户、雇员和合作伙伴更高水准的服务。
②更高的客户满意度，由于高效的业务敏捷性带来服务的高质量和高可靠性。
③更高的投资回报率，SOA技术便于遗留应用程序的集成，能够取得更高的开发效率和更多的复用，降低了集成的成本，从而提高了信息化建设的投资回报率。
④更灵活的信息化采购决策，SOA技术可以减少对信息系统供应商的依赖，降低信息系统切换成本。
4.3 采用SOA对物流信息系统的影响
采用SOA将对物流信息系统建设和运营带来诸多的影响和变化。
(1)物流信息系统建设策略的变化。在企业物流信息系统研究领域，一直存在两种鲜明对立的系统建设策略，即最优组合(Best of Breed)和企业资源计划系统(ERP)。前者强调在物流信息系统建设过程中，针对各个关键业务领域采用独立的最优业务信息系统，然后组合成一个完整的物流信息系统。这种建设策略的问题在于集成的难度大。而ERP则相反，它强调用统一的信息系统来管理企业的相关业务，尽管集成的难度消除了，但是实施的难度增大了。SOA的出现，至少在理论上消除了上述两者之间区别，使两者之间的权衡失去了必要。
(2)业务与技术的融合问题。在物流信息系统建设过程中，如何融合物流业务与信息技术的问题是难点也是重点。业务部门是需求最初提出部门与最终的使用部门，信息技术部门则是技术实现与后期技术保障部门，组织和人员专业知识的差异影响着二者的融合。SOA的出现在传统的业务和技术之间建立了一个“服务层”，使业务部门不必了解技术细节，从而将技术与业务更加紧密地粘合在一起，提高技术与业务的融合度，并使技术很有希望成为各种业务创新的载体、手段和工具。
5 结语
目前SOA已脱离完全的理论研究阶段，尽管配套的技术实现手段尚未完全成熟，但这并不妨碍我们利用SOA理论体系的思想，因地制宜地思考一下如何建立基于SOA的物流信息系统架构，如何提高信息技术与物流业务融合度，从而提高企业在物流领域的竞争力。基于SOA的物流信息系统架构能够实现更多的复用和集成，因而具有很高的业务敏捷性和投资回报率，是未来物流信息系统的发展方向。但是也应当注意，当前SOA理论的推动者、倡导者主要集中在IT行业，物流业务部门并未真正介入其中，因而，应用SOA的实践总是围绕着信息技术解决方案来做文章，这是 SOA实践过程中局限性的具体表现。相信随着SOA理论和技术实现的完善和成熟，越来越多的物流业务人员会投身其中，基于SOA的物流信息系统架构也会大行其道。
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