羅小利,吳清烈

(東南大學(xué)管理工程研究所 南京211189)

1 引言

“軟件即服務(wù)”（software as a service，SaaS）是基于互聯(lián)網(wǎng)的軟件服務(wù)交付和提供模式，用戶不用購買軟件，改向軟件服務(wù)商租賃，以“按需使用，按需費用”方式消費[1]。SaaS的兩大亮點是基于Internet的提供和服務(wù)形式的托管[2]，是未來軟件發(fā)展的一大趨勢。

大規(guī)模定制以批量生產(chǎn)成本和交貨期限來滿足用戶個性化需求[3]。隨著世界經(jīng)濟一體化，用戶需求差異也越來越明顯，企業(yè)面臨的挑戰(zhàn)也越來越嚴(yán)峻：滿足用戶個性化需要的同時也要注重低成本，高效率。大規(guī)模定制的對象既可以是產(chǎn)品，又可以是服務(wù)[4]。大規(guī)模定制為SaaS軟件服務(wù)提供強有力的支撐。

在全球化的市場環(huán)境下，為了優(yōu)化業(yè)務(wù)過程，很多企業(yè)經(jīng)常會進行業(yè)務(wù)流程重組，這就造成業(yè)務(wù)過程的動態(tài)不穩(wěn)定，對各種軟件的需求也會發(fā)生變化，這就要求SaaS模式的各種軟件能動態(tài)適應(yīng)持續(xù)變化的業(yè)務(wù)過程，具備可定制性和柔韌性。在提供個性化軟件服務(wù)的前提下，為了降低成本、提高效率，SaaS軟件服務(wù)大規(guī)模定制是SaaS應(yīng)用的一個重要突破口。為此，本文提出SaaS軟件服務(wù)基于大規(guī)模定制的業(yè)務(wù)邏輯框架，當(dāng)面對不同客戶的需求或者其需求發(fā)生變化時，只需要更改相應(yīng)的軟件構(gòu)件，通過事先定義好的構(gòu)件接口，快速組裝應(yīng)用軟件，體現(xiàn)SaaS軟件服務(wù)的柔性以及企業(yè)的柔性，對SaaS應(yīng)用具有重要意義。

本文首先分析SaaS軟件服務(wù)應(yīng)用大規(guī)模定制的必要性，提出SaaS軟件服務(wù)基于大規(guī)模定制的業(yè)務(wù)邏輯框架，解決SaaS軟件服務(wù)批量定制問題；接著對此框架進行分析，詳細(xì)描述如何尋找個性化定制點集以及應(yīng)用軟件的定制生成算法；最后用案例證明SaaS軟件服務(wù)大規(guī)模定制業(yè)務(wù)邏輯框架的可行性。

2 SaaS軟件服務(wù)大規(guī)模定制業(yè)務(wù)邏輯框架的設(shè)計思路

不同行業(yè)、不同管理模式對同一軟件的需求是不一樣的，但是相同行業(yè)、相同管理模式、相同規(guī)模所需要同一應(yīng)用軟件卻大體相同，所以軟件生產(chǎn)不是面向單個客戶的需求，而是面向特定行業(yè)市場的需求[5]，這為SaaS軟件服務(wù)采用大規(guī)模定制提供了可能性。

大規(guī)模定制的重要特點就是規(guī)模經(jīng)濟效率，而SaaS軟件服務(wù)商與客戶是一對多的關(guān)系。每個企業(yè)對應(yīng)用軟件的需求是不同的，即使是同一企業(yè)，由于市場的變化，企業(yè)的產(chǎn)品或服務(wù)結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)規(guī)模以及業(yè)務(wù)過程都會發(fā)生變化，其對應(yīng)用軟件的需求也會發(fā)生變化，這就要求SaaS軟件服務(wù)商提供的軟件服務(wù)不僅要滿足客戶各式各樣的需求，而且要動態(tài)適應(yīng)不斷變化的業(yè)務(wù)過程[6,7]。

根據(jù)以上兩點，本文提出SaaS軟件服務(wù)大規(guī)模定制的業(yè)務(wù)邏輯框架，確保企業(yè)所租賃的軟件能緊密匹配企業(yè)經(jīng)常改動的業(yè)務(wù)流程模型，增加應(yīng)用軟件的柔性。其實現(xiàn)途徑為：對企業(yè)進行業(yè)務(wù)流程建模，將企業(yè)業(yè)務(wù)過程抽象成軟件業(yè)務(wù)構(gòu)件，存儲在軟件構(gòu)件庫中，當(dāng)為客戶定制軟件時，以客戶需求為基礎(chǔ)，選擇適合客戶的軟件業(yè)務(wù)構(gòu)件，通過業(yè)務(wù)構(gòu)件的組裝或重組，生成滿足客戶個性化需求的應(yīng)用軟件，實現(xiàn)軟件的敏捷生產(chǎn)。這種方式，既降低了軟件生產(chǎn)成本，又可以為廣大客戶提供個性化軟件服務(wù)。

SaaS軟件服務(wù)大規(guī)模定制的業(yè)務(wù)邏輯框架可使客戶或其管理員以熟悉的方式快速構(gòu)建動態(tài)業(yè)務(wù)流程模型或?qū)ζ湔{(diào)整，把企業(yè)的業(yè)務(wù)流程作為輸入，在標(biāo)準(zhǔn)的企業(yè)參考業(yè)務(wù)流程模型基礎(chǔ)上，迅速地將業(yè)務(wù)流程映射到所需的軟件系統(tǒng)上，該系統(tǒng)就會自動配置，能夠按企業(yè)的需求來運行，這是一個動態(tài)過程，是自動完成的，不需要客戶手工維護和安裝一系列的驅(qū)動。當(dāng)客戶的業(yè)務(wù)流程發(fā)生變化時，基于大規(guī)模定制的SaaS軟件服務(wù)不需要對原有租賃軟件的全盤否決，只需更改業(yè)務(wù)流程模型，就可以自動生成客戶所需軟件，這有利于提高軟件的適應(yīng)性和柔性，降低成本提高效率，以期在競爭激烈的市場環(huán)境中求得生存和發(fā)展。

3 SaaS軟件服務(wù)基于大規(guī)模定制的業(yè)務(wù)邏輯框架設(shè)計

SaaS軟件服務(wù)大規(guī)模定制的業(yè)務(wù)邏輯框架的整體結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括面向客戶需求分析的動態(tài)業(yè)務(wù)流程模型、配置文檔、配置引擎、建模資源庫、軟件構(gòu)件庫、應(yīng)用系統(tǒng)文檔。

根據(jù)上述框架，業(yè)務(wù)邏輯的定制過程可以分為如下幾步。

3.1 建立面向客戶需求的動態(tài)業(yè)務(wù)流程模型

面向客戶需求分析的動態(tài)業(yè)務(wù)流程模型包括客戶初始訂單、客戶需求分析、動態(tài)業(yè)務(wù)流程模型。需求分析輸入的是企業(yè)的初始訂單（即客戶需要租賃的軟件類型）。需求分析主要輸出的是動態(tài)業(yè)務(wù)流程模型。

（1）客戶需求分析

客戶需求分析主要包括以下步驟：①軟件運營環(huán)境分析；②用戶需求和業(yè)務(wù)狀況調(diào)查；③業(yè)務(wù)狀況分析、強化用戶需求；④確定軟件的總體目標(biāo)和評價標(biāo)準(zhǔn)。

（2）動態(tài)業(yè)務(wù)流程模型

動態(tài)業(yè)務(wù)流程模型是對企業(yè)基本過程進行可視化描述，是在企業(yè)參考業(yè)務(wù)流程模型基礎(chǔ)上建立的。企業(yè)參考業(yè)務(wù)流程模型代表某個領(lǐng)域的業(yè)務(wù)流程模型，存放在建模資源庫中，為建立動態(tài)業(yè)務(wù)流程模型提供強有力的支持。同時根據(jù)客戶自身的需求特點，動態(tài)業(yè)務(wù)流程模型也包括可定制的業(yè)務(wù)元及其之間的約束和依賴關(guān)系。其中業(yè)務(wù)元是由一系列活動及活動之間的連接符組成，是具有一定意義的相對獨立的最基本成分；依賴是業(yè)務(wù)元之間存在的值與規(guī)則互為條件不可分離的關(guān)系；約束是業(yè)務(wù)元對輸入值、輸入規(guī)則的域值要求。當(dāng)添加或刪除業(yè)務(wù)元時須定義或刪除與這個業(yè)務(wù)元相關(guān)聯(lián)的約束和依賴關(guān)系。

3.2 生成配置文檔

根據(jù)建立的動態(tài)業(yè)務(wù)流程模型，運用動態(tài)個性化定制算法尋找個性化定制點集以及它們之間的時序關(guān)系[8]，并把它翻譯成配置引擎能夠識別的格式，生成配置文檔。個性化定制點集是客戶根據(jù)自身的特點需要向軟件服務(wù)商進行定制的元素集合。

3.3 選擇合適的軟件構(gòu)件組裝或重組成應(yīng)用系統(tǒng)

以軟件構(gòu)件庫為基礎(chǔ)，將動態(tài)業(yè)務(wù)流程模型映射到軟件構(gòu)件庫中，根據(jù)配置文檔在軟件構(gòu)件庫中選擇合適的軟件構(gòu)件，如果沒有合適的軟件構(gòu)件，則定義新構(gòu)件并把它加入構(gòu)件庫中，把檢索到的構(gòu)件進行集成組裝或重組生成客戶所需要的租賃軟件。

軟件構(gòu)件既可獨立運行，也可與其他構(gòu)件重構(gòu)成一個新的軟件系統(tǒng)[3]。軟件構(gòu)件分為領(lǐng)域共性構(gòu)件和個性構(gòu)件。領(lǐng)域共性構(gòu)件是對特定行業(yè)、特定領(lǐng)域進行分析，剝離出一些個性的需要做大量更新的軟件成分，產(chǎn)生出在一定領(lǐng)域應(yīng)用系統(tǒng)共同具有的架構(gòu)。個性構(gòu)件是客戶的需求以及應(yīng)用系統(tǒng)的個性、變化成分。

3.4 生成應(yīng)用系統(tǒng)文檔

對客戶定制的租賃軟件進行描述，生成應(yīng)用系統(tǒng)文檔，以便以后查詢、優(yōu)化，保存在數(shù)據(jù)庫中。

此框架把大規(guī)模定制的管理理念應(yīng)用到SaaS模式，在滿足客戶個性化需求的前提下，降低成本，實現(xiàn)應(yīng)用軟件的敏捷成產(chǎn)，有如下優(yōu)勢。

（1）應(yīng)用系統(tǒng)具有柔性和靈活性，能適應(yīng)企業(yè)的不斷發(fā)展變化

動態(tài)業(yè)務(wù)流程模型抽象描述了客戶的業(yè)務(wù)處理過程，反映了客戶對租賃軟件的特殊需求，通過個性構(gòu)件實現(xiàn)。動態(tài)業(yè)務(wù)流程模型能隨著市場環(huán)境的變化而變化，從而使其映射的應(yīng)用系統(tǒng)動態(tài)滿足客戶新需求。

（2）充分利用資源，實現(xiàn)應(yīng)用軟件的敏捷生產(chǎn)

在建模資源庫中抽取客戶所在領(lǐng)域的企業(yè)參考業(yè)務(wù)流程模型，確定其所對應(yīng)的構(gòu)件，在軟件構(gòu)件庫中檢索，對于領(lǐng)域共性構(gòu)件可以直接復(fù)用或者修改后復(fù)用。這樣可以大大降低成本，提高應(yīng)用軟件的生產(chǎn)效率。

（3）定制操作簡單

客戶或者客戶的管理員不需要具備代碼編程能力，只需要確定企業(yè)的業(yè)務(wù)流程模型，就會自動映射客戶所需求的應(yīng)用系統(tǒng)。

（4）應(yīng)用系統(tǒng)易于維護和升級

動態(tài)業(yè)務(wù)流程模型與軟件構(gòu)件相互隔離，領(lǐng)域共性構(gòu)件升級不會影響客戶的個性化定制，客戶的個性化定制也不會影響到其他客戶的正常使用，更有利于應(yīng)用系統(tǒng)的維護和升級。

4 SaaS軟件服務(wù)基于大規(guī)模定制的業(yè)務(wù)邏輯框架的實現(xiàn)

基于大規(guī)模定制的SaaS軟件服務(wù)首先需要找到個性化定制點集，然后在軟件構(gòu)件庫中檢索相應(yīng)的構(gòu)件，對這些構(gòu)件進行組裝生成客戶所需要的應(yīng)用系統(tǒng)。

4.1 動態(tài)個性化定制算法

動態(tài)個性化定制算法就是找到個性化定制點集以及它們之間的時序關(guān)系。本文以業(yè)務(wù)元為單位研究業(yè)務(wù)元及其約束依賴關(guān)系的改變對應(yīng)用系統(tǒng)造成的影響。

企業(yè)的業(yè)務(wù)流程可以抽象為一個有向圖，業(yè)務(wù)元是有向圖的頂點，業(yè)務(wù)元之間的約束依賴關(guān)系是有向圖的弧，記為D=（V，A）。在介紹動態(tài)個性化定制算法前，先定義如下定理作為此算法的依據(jù)。

定理1業(yè)務(wù)元和其約束依賴關(guān)系組成的圖D為簡單有向連通圖。

證明 假設(shè)業(yè)務(wù)元和其約束依賴關(guān)系組成的圖不是簡單有向連通圖。則可以分如下幾種情況來討論。

（1）D不是有向連通圖

如果D不是有向連通圖，即存在兩頂點u、v，它們之間不存在一條鏈，即業(yè)務(wù)元u和v之間沒有約束與依賴關(guān)系。這與企業(yè)的業(yè)務(wù)流程圖相悖，任兩個業(yè)務(wù)元之間都可以通過中間業(yè)務(wù)元以及它們的約束依賴關(guān)系相連接。所以有向圖D是連通圖。

（2）D存在回路或者多重弧

如果D存在回路，即至少存在一條回路,（u1,a1,u2,a2,…,ai,ui）,a1∈A。如果 D 存在多重弧，即堝a1,a2,a1∈A,a2∈A，且a1,a2的起點和終點相同。這與客觀現(xiàn)實不符，因為任何高效企業(yè)都不存在著循環(huán)或者重復(fù)操作。所以有向圖D是簡單圖。

綜上所知，有向圖D是一個簡單有向連通圖。證畢。

根據(jù)定理1，動態(tài)個性化定制算法如下：

S表示個性化定制點集，P標(biāo)號表示此頂點屬于S，T標(biāo)號表示此頂點不屬于 S，d(vi)表示頂點 vi的入度，d′(vi)表示頂點vi的出度，λ(vi)=m表示頂點vi的前一個頂點是vm。

(i=0)令 Si={vs},P(vs)=0，λ(vs)=0,對每一個 v≠vs，令T(v)=∞,λ(v)=M,k=s。

（1）如果 d′(vi)=0，vi∈Si，算法終止，這時對每個 vi∈Si,d(vi)=0；否則轉(zhuǎn)入(2)。

（2）考查每個使(vk,vj)∈A，且 vi埸Si的點。如果 d(vj)>0，則把 d(vj)=d(vj)-1,T(vj)=d(vj),λ(vj)=k；否則轉(zhuǎn)入(3)。

（3）令 T(vji)=min(T(vj)),vi埸Si。如果 T(vji)=0，則把 vji的T標(biāo)號變成 P 標(biāo)號，P(vji)=T(vji)。令 Si+1=Si∪{vji},k=j,i=i+1，轉(zhuǎn)入(1)；否則終止，有向圖D存在回路或多重弧。

根據(jù)此算法可以找到所有的個性化定制點及其之間的時序關(guān)系。

4.2 配置引擎實現(xiàn)算法

根據(jù)動態(tài)個性化定制算法的輸出結(jié)果，配置引擎主要負(fù)責(zé)解析配置文檔、調(diào)用構(gòu)件庫和添加新構(gòu)件的工作。解析及調(diào)用構(gòu)件過程涉及到的主要算法包括模糊查找、最優(yōu)匹配等。配置引擎根據(jù)配置文檔，將對其每一個命令進行解析，并查找構(gòu)件庫，根據(jù)關(guān)鍵字匹配情況，即優(yōu)先級以及該構(gòu)件以往的調(diào)用情況，選出最優(yōu)解。當(dāng)最優(yōu)解與命令完全匹配時直接輸出該構(gòu)件；當(dāng)匹配程度較小，則對最優(yōu)構(gòu)件進行修改、繼承、補充等生成滿足命令要求的新構(gòu)件，將其輸出；當(dāng)在軟件構(gòu)件庫中找不到匹配程度相符的構(gòu)件，則根據(jù)命令的要求開發(fā)新構(gòu)件，并將其標(biāo)準(zhǔn)化添入構(gòu)件庫中，輸出該構(gòu)件。具體算法如下：

void main()

{read file1;

componentlist list1;

foreach command command1 in file1//根據(jù)配置文檔命令檢索構(gòu)件庫，把最優(yōu)匹配的構(gòu)件加入鏈表list1

{component component1=function_add(command1);

list1.add(component1);

}

}

componentfunction_add (command command1) //function_add()即對命令行解析查找構(gòu)件，并輸出最優(yōu)結(jié)果

{component component1;

componentlist list2;

foreach component component2 in componentlib//遍歷構(gòu)件庫中的所有構(gòu)件

{ //若構(gòu)件component2的關(guān)鍵字與命令的關(guān)鍵字相同，則設(shè)置該構(gòu)件的優(yōu)先級為2，并加入鏈表list2

if component2.keyword equals command1.keyword

{component2.priority=2;

list2.add(component2);

}

//若構(gòu)件component2的關(guān)鍵字與命令并非完全匹配，則設(shè)置該構(gòu)件的優(yōu)先級為1，并加入list2

else if component2.keyword incomplete_matching command1.keyword

{ component2.priority=1;

list2.add(component2);

}

}

foreach component component3 in list2//遍 歷 list2 的所有備選構(gòu)件。找到最匹配的構(gòu)件并輸出

{ if component1 equals null//component1若為空，則把list2中的第一個構(gòu)件賦值給component1

{ component1=component3; }

//如果component3的優(yōu)先級高于component1，則把component3賦值給component1

else if component3.priority>component1.priority

{ component1=component3; }

else if component3.priority equals componet1.priority

{ //若二者優(yōu)先級一樣，且component3的以往調(diào)用次數(shù)高于component1，將其賦值給component1

if component3.invokingcount>component1.invokingcount

{ component1=component3; }

}

}

//如果要輸出的構(gòu)件的優(yōu)先級為1，說明該構(gòu)件與命令只是部分匹配，則需要對該構(gòu)件進行相應(yīng)的修改或添加新構(gòu)件，同時將修改后的構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)化作為新構(gòu)件添加到構(gòu)件庫

if component1.priority equals 1

{ Modify (component1,command); //修改構(gòu)件component1，使其滿足command對構(gòu)件的要求

Addtolib(component1); //將修改后的構(gòu)件作為新構(gòu)件添加到構(gòu)件庫里

}

return component1;

}

配置引擎實現(xiàn)算法可以生成客戶所需求的應(yīng)用系統(tǒng)。

5 SaaS軟件服務(wù)大規(guī)模定制業(yè)務(wù)邏輯框架舉例

以某學(xué)校向軟件服務(wù)商租賃能滿足其要求的考試系統(tǒng)為例，驗證SaaS軟件服務(wù)基于大規(guī)模定制的業(yè)務(wù)邏輯框架的可行性。

5.1 建立面向?qū)W校需求的動態(tài)業(yè)務(wù)流程模型

在領(lǐng)域分析方法確定的考試系統(tǒng)參考業(yè)務(wù)流程模型基礎(chǔ)上，根據(jù)此學(xué)校的需求，快速建立的動態(tài)業(yè)務(wù)流程模型如圖2所示：

在圖2中，每個業(yè)務(wù)元都由一系列的活動及連接符組成，例如登錄包括注冊、用戶名驗證、密碼驗證等活動及其之間的連接符。每個業(yè)務(wù)元也有依賴與約束關(guān)系，像在線測試，它必須在規(guī)定的時間范圍內(nèi)答題，依賴于隨機組卷。增加或刪除業(yè)務(wù)元時，必須增加或刪除與其相關(guān)的一系列因素。當(dāng)刪除某個業(yè)務(wù)元及其依賴關(guān)系后，若存在著沒有依賴關(guān)系的業(yè)務(wù)元，則必須定義新的依賴關(guān)系，例如刪除閱讀注意事項這個業(yè)務(wù)元及其依賴關(guān)系后，必須定義登錄與隨機組卷之間新的依賴關(guān)系。通過建立動態(tài)業(yè)務(wù)流程模型來生成考試系統(tǒng)，客戶管理員或客戶不需要具備編程知識，只需詳細(xì)了解該學(xué)校的業(yè)務(wù)流程，非常的簡單方便。

5.2 尋找個性化定制點集，生成配置文檔

在動態(tài)業(yè)務(wù)流程模型的基礎(chǔ)上，根據(jù)動態(tài)個性化定制算法，可以找出所有的個性化定制點以及它們之間的時序關(guān)系，結(jié)果為：登錄、閱讀注意事項、隨機組卷、在線測試、提交答卷、評分與分析、成績查詢、退出。把這些業(yè)務(wù)元按照順序翻譯成計算機能夠識別的語言，生成配置文檔。

5.3 生成考試系統(tǒng)

配置引擎實現(xiàn)算法根據(jù)配置文檔，在軟件構(gòu)件庫中檢索相應(yīng)的構(gòu)件，有些領(lǐng)域共性構(gòu)件可以直接復(fù)用，像退出構(gòu)件；有些構(gòu)件必須進行修改才能輸出，像登錄構(gòu)件；有的則需要重新開發(fā)，像評分與分析。把這些輸出構(gòu)件進行集成組裝，即可生成滿足學(xué)校要求的考試系統(tǒng)。

5.4 存儲考試系統(tǒng)的信息

對生成的考試系統(tǒng)進行描述，包括考試系統(tǒng)屬性、該學(xué)校名字、升級時間、啟用日期等，以便以后查詢，保存在數(shù)據(jù)庫中。

6 結(jié)束語

本文提出了SaaS軟件服務(wù)基于大規(guī)模定制的業(yè)務(wù)邏輯框架。將企業(yè)的業(yè)務(wù)過程抽象成軟件業(yè)務(wù)構(gòu)件，存儲在軟件構(gòu)件庫中，通過對客戶進行需求分析建立動態(tài)業(yè)務(wù)流程模型，運用動態(tài)個性化定制算法找出所有個性化定制點及其之間的時序關(guān)系，并把它翻譯成計算機能夠識別的語言，形成配置文檔，配置引擎實現(xiàn)算法根據(jù)配置文檔，在軟件構(gòu)件庫中檢索相應(yīng)的構(gòu)件，并將其組裝或重組生成滿足客戶個性化需求的應(yīng)用軟件。這種方式既降低了生產(chǎn)成本又能快速地滿足客戶的個性化需求。

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