唐玄昭，余 陽(yáng)，吳荊璞，潘茂林

(中山大學(xué) 數(shù)據(jù)科學(xué)與計(jì)算機(jī)學(xué)院，廣東 廣州 510006)

0 引言

業(yè)務(wù)流程協(xié)同，如供應(yīng)鏈協(xié)同，可以幫助企業(yè)充分利用供應(yīng)商和客戶的資源，產(chǎn)生協(xié)同優(yōu)勢(shì)。借助這種優(yōu)勢(shì)，企業(yè)可以達(dá)到更好的績(jī)效[1]。但當(dāng)這種協(xié)同發(fā)生在組織之間時(shí)，協(xié)同方之間的信任問(wèn)題將阻礙供應(yīng)鏈的創(chuàng)新，從而間接或直接地影響供應(yīng)鏈的績(jī)效[2]。解決信任問(wèn)題的一個(gè)重要的方法就是事先對(duì)業(yè)務(wù)流程協(xié)同達(dá)成共識(shí)，但該方法要求在執(zhí)行過(guò)程中有一個(gè)可信的第三方來(lái)控制跨組織的業(yè)務(wù)流程協(xié)同的進(jìn)行。因此，這種方式仍然建立在對(duì)第三方信任的基礎(chǔ)上，并不能很好地解決信任問(wèn)題。

區(qū)塊鏈技術(shù)的出現(xiàn)則有助于解決信任問(wèn)題。無(wú)需借助第三方組織，區(qū)塊鏈就可以保證協(xié)同過(guò)程產(chǎn)生的數(shù)據(jù)不可篡改。這是因?yàn)閰^(qū)塊鏈的概念起源于比特幣[3]，存儲(chǔ)在區(qū)塊鏈上的數(shù)據(jù)被打包成塊并通過(guò)鏈的方式組織成一個(gè)記賬賬本或記錄序列，從而確保存儲(chǔ)在其上的數(shù)據(jù)很難被修改。而后隨著智能合約的出現(xiàn)，用戶可以通過(guò)編碼的方式自動(dòng)地轉(zhuǎn)移存儲(chǔ)在區(qū)塊鏈上的資源[4]。因此，可以借助智能合約確保業(yè)務(wù)流程協(xié)同按照事先約定的順序進(jìn)行，并使用區(qū)塊鏈對(duì)協(xié)同過(guò)程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)及協(xié)同的過(guò)程進(jìn)行存儲(chǔ)，從而保證協(xié)同的過(guò)程信息不可篡改，進(jìn)而避免企業(yè)間的信任對(duì)協(xié)同效率的影響。

通常情況下，企業(yè)內(nèi)部使用業(yè)務(wù)流程管理系統(tǒng)(Business Process Management System ，BPMS)對(duì)流程進(jìn)行管理，本文使用工作流管理聯(lián)盟(Workflow Management Coalition ,WfMC)提出的Wf-XML2.0協(xié)議，使得不同組織的BPMS可以通過(guò)該協(xié)議實(shí)現(xiàn)互操作，確保企業(yè)間合作可以自動(dòng)化地進(jìn)行。但由于該協(xié)議采用的是P2P(peer-to-peer)模式，意味著互操作雙方直接交互，導(dǎo)致互操作的過(guò)程無(wú)法被客觀地記錄，這會(huì)在合作發(fā)生沖突時(shí)產(chǎn)生影響，從而降低企業(yè)之間的信任。除此之外，該模式也為多方合作帶來(lái)了許多復(fù)雜性。因此，本文基于區(qū)塊鏈對(duì)該協(xié)議進(jìn)行了擴(kuò)充，使得企業(yè)間的BPMS可以輕松地完成互操作，并保證可信性，從而提高企業(yè)間協(xié)同的效率，同時(shí)降低協(xié)同成本。

本文提出了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的流程互操作服務(wù)框架，并使用了區(qū)塊鏈技術(shù)來(lái)保證互操作過(guò)程透明可信。具體來(lái)說(shuō)，使用區(qū)塊鏈來(lái)提供流程互操作服務(wù)[5]，使本文提出的框架可以支持可信的流程互操作，為BPMS和區(qū)塊鏈提供了操作代理，該代理使用WfMC提出的Wf-XML 2.0協(xié)議進(jìn)行交互，同時(shí)屏蔽了區(qū)塊鏈和企業(yè)內(nèi)部BPMS的操作細(xì)節(jié)，以提供標(biāo)準(zhǔn)化的互操作方案，提高企業(yè)間協(xié)作的自動(dòng)化水平。

1 相關(guān)工作

早期關(guān)于業(yè)務(wù)流程協(xié)同的研究中，WfMC提出了各種標(biāo)準(zhǔn)用以支持不同的工作流系統(tǒng)間的互操作。文獻(xiàn)[6]中給出了工作流參考模型，其中包含了一個(gè)接口(接口四)用以支持互操作。文獻(xiàn)[7]對(duì)接口四的功能進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，隨著Web技術(shù)的發(fā)展，新的互操作標(biāo)準(zhǔn)被提出，包括Wf-XML 2.0[8]，BPEL4WS以及WS-BPEL。這些方法將流程抽象成webservice，使得工作流管理系統(tǒng)的訪問(wèn)變得更加簡(jiǎn)便和標(biāo)準(zhǔn)，從而促進(jìn)了互操作。

雖然這些模型和方法為流程互操作提供了可行的方案，但沒(méi)有考慮到企業(yè)間合作可能存在的各種問(wèn)題，其中包括信任問(wèn)題，而后針對(duì)信任問(wèn)題又有了一些深入的研究。文獻(xiàn)[9-11]通過(guò)身份驗(yàn)證和授權(quán)、加密等方式來(lái)管理企業(yè)協(xié)同中資源的共享，通過(guò)保護(hù)隱私的方式來(lái)增強(qiáng)信任。文獻(xiàn)[10, 12]通過(guò)提供信任評(píng)估的方法來(lái)幫助評(píng)估企業(yè)間的信任水平，使得企業(yè)可以選擇更值得信任的合作對(duì)象。

區(qū)塊鏈技術(shù)的出現(xiàn)，吸引了許多研究者來(lái)解決合作中可能存在的欺詐問(wèn)題。文獻(xiàn)[5]將業(yè)務(wù)流程建模標(biāo)記 (Business Process Modeling Notation，BPMN) 語(yǔ)言編排圖轉(zhuǎn)化成智能合約，并使用區(qū)塊鏈來(lái)記錄協(xié)同中流程實(shí)例狀態(tài)的變化，同時(shí)確保協(xié)同的有序執(zhí)行。文獻(xiàn)[13]提出一種基于動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的BPMN流程模型解釋器，該方法不再基于模型生成智能合約，從而使得業(yè)務(wù)流程的執(zhí)行更加靈活。區(qū)塊鏈的加入使得業(yè)務(wù)流程協(xié)同的過(guò)程更加透明，從而增強(qiáng)了協(xié)同方之間的信任。但考慮到實(shí)際情況，跨組織的流程協(xié)同是通過(guò)各自BPMS之間的互操作完成的，而以上工作只提供了可信性的方法，卻缺乏一個(gè)統(tǒng)一的互操作標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)并沒(méi)有將區(qū)塊鏈和互操作之間進(jìn)行對(duì)應(yīng)。因此，本文提供了一套標(biāo)準(zhǔn)化的框架來(lái)支持企業(yè)的BPMS間的互操作，并使用區(qū)塊鏈技術(shù)來(lái)確保流程協(xié)同的可信性。

2 基于區(qū)塊鏈的工作流引擎互操作服務(wù)框架

基于企業(yè)的BPMS，給出了一套完整的互操作框架，框架使用區(qū)塊鏈來(lái)提供流程互操作服務(wù)，并使用Wf-XML 2.0協(xié)議進(jìn)行交互，從而確?？缃M織的流程協(xié)同的有序進(jìn)行[5]。同時(shí)，本文使用基于區(qū)塊鏈的互操作服務(wù)對(duì)互操作的過(guò)程進(jìn)行記錄，以確保流程協(xié)同過(guò)程不可篡改。本文對(duì)一次協(xié)同的過(guò)程進(jìn)行了論述，并在該過(guò)程中展現(xiàn)了在一組確定的參與方之間合作的場(chǎng)景下，該框架的組成，以及它是如何為各方提供可信的互操作服務(wù)的。

2.1 互操作服務(wù)框架

本文提出的框架本身不關(guān)心企業(yè)BPMS對(duì)于內(nèi)部流程支持的能力，只是在此基礎(chǔ)上增強(qiáng)參與者之間的流程互操作能力。為提供這種能力，本文的框架需要完成以下任務(wù)：

(1)為BPMS提供標(biāo)準(zhǔn)化的交互方式，以提高流程交互的自動(dòng)化水平，同時(shí)降低多組織場(chǎng)景下的復(fù)雜性。不同企業(yè)使用的BPMS不同，使得企業(yè)之間互相溝通的成本變得十分昂貴，因此BPMS需要使用同一套互操作協(xié)議，而該協(xié)議必須足夠通用，使得各個(gè)參與者的BPMS無(wú)需過(guò)多適配即可支持。

(2)為BPMS提供可信的互操作環(huán)境。自動(dòng)化可以提高企業(yè)間合作的效率，企業(yè)間的信任也對(duì)效率具有很大的影響。因此，互操作框架還需要提供可信的互操作環(huán)境。

為確保過(guò)程可追溯，本文框架使用了Client-Sever架構(gòu)。過(guò)程可追溯意味著互操作過(guò)程不可篡改，它是確保可信性的一個(gè)重要因素。因此，需要有一個(gè)服務(wù)來(lái)對(duì)交互過(guò)程進(jìn)行記錄，這可以保證當(dāng)合作的過(guò)程中發(fā)生糾紛時(shí)，由于互操作過(guò)程是不可篡改的，合作方可以快速定位問(wèn)題所在。在保證交互過(guò)程公開(kāi)的同時(shí)，還需要保證參與合作的企業(yè)的隱私不被暴露，因此流程的執(zhí)行應(yīng)該放在合作方處進(jìn)行?；诖?，本文設(shè)計(jì)了如圖1所示的流程互操作框架。該框架包括工作流互操作服務(wù)和企業(yè)BPMS兩部分。

2.1.1 工作流互操作服務(wù)

WfMC提出的接口四標(biāo)準(zhǔn)定義了工作流引擎要實(shí)現(xiàn)互操作所需要具備的能力，在此之上，Wf-XML 2.0定義了一個(gè)互操作的模型，并提供了用以互操作的接口，但該協(xié)議是P2P模型的，意味著互操作的雙方直接進(jìn)行交互，而對(duì)于多方合作的場(chǎng)景，則需要每一個(gè)參與者都明確自己需要交互的對(duì)象是誰(shuí)，應(yīng)該如何完成互操作等，這使得互操作變得異常復(fù)雜。除此之外，采用這種方式的合作并不利于對(duì)互操作的過(guò)程進(jìn)行控制和追溯，因此事先定義的協(xié)同模型并不能很好地對(duì)互操作過(guò)程進(jìn)行制約，且合作發(fā)生問(wèn)題時(shí)，追責(zé)變得異常困難。

因此，本文引入的服務(wù)需要提供互操作的能力。為解決信任問(wèn)題，該服務(wù)使用智能合約來(lái)協(xié)調(diào)參與方BPMS之間的互操作，基于區(qū)塊鏈的互操作服務(wù)可以使被記錄的交互過(guò)程不可篡改，從而確保交互的公開(kāi)透明，增強(qiáng)合作的可信性；該服務(wù)的引入也同樣解決了交互的復(fù)雜性問(wèn)題，協(xié)同的參與者不再一對(duì)一地進(jìn)行互操作，而是和服務(wù)之間進(jìn)行交互，互操作服務(wù)則會(huì)根據(jù)事先定義的協(xié)同流程來(lái)推進(jìn)合作過(guò)程的進(jìn)行。為了使工作流互操作服務(wù)實(shí)現(xiàn)以上目標(biāo)，本文設(shè)計(jì)如下模塊，以實(shí)現(xiàn)工作流互操作服務(wù)：

(1)交互接口 本文的工作流互操作服務(wù)旨在提供企業(yè)間BPMS互操作的能力，因此服務(wù)的調(diào)用者是BPMS?？紤]到Wf-XML 2.0提出的資源模型仍然符合現(xiàn)有工作流的資源模型，因此本文采用該協(xié)議作為框架內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)化交互協(xié)議。該接口屏蔽區(qū)塊鏈的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，其內(nèi)部將區(qū)塊鏈的事件和Wf-XML 2.0協(xié)議進(jìn)行了對(duì)應(yīng)，其中關(guān)鍵的互操作資源和事件與區(qū)塊鏈操作間的映射關(guān)系如表1所示。

(2)流程控制模塊 該模塊基于區(qū)塊鏈，它通過(guò)智能合約確保了流程協(xié)同的有序進(jìn)行[5]。協(xié)同流程的模型將被事先注冊(cè)到工作流互操作服務(wù)，并翻譯成智能合約用以控制流程協(xié)同的有序執(zhí)行。當(dāng)BPMS通過(guò)交互接口進(jìn)行交互狀態(tài)的同步時(shí)，流程控制模塊將首先檢查該狀態(tài)是否符合流程協(xié)同的模型定義，并根據(jù)檢查結(jié)果決定是否接受該狀態(tài)變更。

(3)協(xié)同狀態(tài)記錄模塊 該模塊使用區(qū)塊鏈對(duì)流程協(xié)同中的狀態(tài)變更進(jìn)行記錄，以便對(duì)流程協(xié)同的過(guò)程進(jìn)行檢查。其本質(zhì)還是存儲(chǔ)在區(qū)塊鏈上的交易事件，因此保證了存儲(chǔ)在其上的狀態(tài)信息不會(huì)被輕易篡改。

(4)協(xié)同數(shù)據(jù)記錄模塊 該模塊負(fù)責(zé)記錄交互過(guò)程中的數(shù)據(jù)。在實(shí)際的互操作過(guò)程中，不僅需要確保協(xié)同的狀態(tài)不可被篡改，還需要確保互操作過(guò)程中包含的數(shù)據(jù)記錄不可被篡改，因此在必要的情況下，數(shù)據(jù)同樣需要被記錄到工作流互操作服務(wù)上。由于數(shù)據(jù)作為企業(yè)的隱私，需要對(duì)訪問(wèn)權(quán)限進(jìn)行限制，在該模塊中只記錄數(shù)據(jù)的摘要，而實(shí)際內(nèi)容的管理交給流程協(xié)同的參與方。從而在保證隱私的基礎(chǔ)上，確保了互操作包含的數(shù)據(jù)不可篡改。

2.1.2 企業(yè)的BPMS

為保證合作方的隱私，企業(yè)內(nèi)的業(yè)務(wù)流程在各自的BPMS上執(zhí)行，同時(shí)與工作流互操作服務(wù)進(jìn)行交互來(lái)推動(dòng)協(xié)同的進(jìn)行。Wf-XML 2.0協(xié)議被用來(lái)與工作流互操作服務(wù)進(jìn)行交互，因此本文框架還提供了一個(gè)適配器，用以將BPMS上使用的BPMN模型轉(zhuǎn)化成標(biāo)準(zhǔn)的互操作接口。

借助該框架，可以實(shí)現(xiàn):①不同企業(yè)的BPMS間可以自動(dòng)地完成流程互操作;②企業(yè)間流程協(xié)同可以按照事先定義的順序進(jìn)行;③互操作的過(guò)程可以得到記錄，且該記錄不可被篡改;④企業(yè)自己的流程作為隱私不會(huì)被外界獲取。接下來(lái)通過(guò)介紹企業(yè)間互操作的步驟，來(lái)對(duì)這兩個(gè)模塊的內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，同時(shí)介紹不同的參與者間是如何在該框架下完成協(xié)同的。

雖然工作流互操作服務(wù)作為各方BPMS互操作的中心，但它仍然是一個(gè)分布式的框架。這是由區(qū)塊鏈的特性決定的，節(jié)點(diǎn)除了運(yùn)行了區(qū)塊鏈相關(guān)服務(wù)之外，還運(yùn)行了一個(gè)將區(qū)塊鏈操作映射成工作流接口的服務(wù)。因此，上述提到的工作流互操作服務(wù)的各個(gè)模塊都是分別運(yùn)行在分布式的節(jié)點(diǎn)之上，基于區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)提供服務(wù)，并依賴區(qū)塊鏈保證一致性。因此本文框架中的互操作服務(wù)只作為一個(gè)理論上的中心，但實(shí)際環(huán)境則是分布式服務(wù)。

表1 Wf-XML 2.0中概念與區(qū)塊鏈間的映射

2.2 互操作流程說(shuō)明

為了幫助讀者理解該框架，本文將基于圖3的協(xié)作模型，按照企業(yè)間進(jìn)行協(xié)作的順序，對(duì)該框架的互操作流程進(jìn)行說(shuō)明。

(1)構(gòu)建協(xié)同工作流

業(yè)務(wù)流程協(xié)作發(fā)生在合作方之間，合作者通過(guò)彼此之間信息和資源的交換完成合作，為了對(duì)該過(guò)程進(jìn)行約束，需要將協(xié)同過(guò)程進(jìn)行建模，同時(shí)為了控制合作的順序按照約定進(jìn)行，該模型將被部署到工作流互操作服務(wù)上，從而作為后續(xù)合作的約束。因此有需要建立兩種模型：①利用BPMN編排圖建模的協(xié)同流程，該模型將被用來(lái)控制企業(yè)間的協(xié)同過(guò)程;②運(yùn)行在企業(yè)內(nèi)部工作流引擎上的業(yè)務(wù)流程，它對(duì)企業(yè)內(nèi)部的業(yè)務(wù)進(jìn)行建模，這類流程是不要求公開(kāi)的，它只需要在某些關(guān)鍵點(diǎn)上與協(xié)同流程交互即可，從而在確保過(guò)程透明的前提下，保護(hù)企業(yè)的隱私。

合作方在完成對(duì)協(xié)同流程的商討和建模后，需要將協(xié)同流程的模型注冊(cè)到工作流互操作服務(wù)上，后續(xù)合作過(guò)程的開(kāi)展都是基于該模型進(jìn)行的。除此之外，還需要將內(nèi)部的業(yè)務(wù)流程部署到各自的BPMS上，保證合作開(kāi)始后可以正常地進(jìn)行流程的執(zhí)行。

(2)合作開(kāi)始時(shí)的狀態(tài)同步

在(1)中，參與方已經(jīng)就流程協(xié)同的順序達(dá)成一致，并對(duì)協(xié)同流程進(jìn)行了建模。為了提高流程協(xié)同的自動(dòng)化水平，參與方的工作流引擎間需要進(jìn)行狀態(tài)同步，從而可以在約定的流程之下高效地完成合作。在(1)中提到，在本文提出的框架下的協(xié)同，其本質(zhì)是參與方的BPMS和工作流互操作服務(wù)之間的互操作，通過(guò)執(zhí)行任務(wù)來(lái)推動(dòng)協(xié)同的進(jìn)行，因此需要為BPMS提供標(biāo)準(zhǔn)的與工作流互操作服務(wù)交互的協(xié)議，從而為協(xié)同提供自動(dòng)化的能力。

但正如上面所提到的，工作流互操作服務(wù)本身需要與多方進(jìn)行互操作，且參與方可能需要同時(shí)參與多次協(xié)同，這也就意味著BPMS間需要在合作開(kāi)始前就合作過(guò)程進(jìn)行狀態(tài)同步。本文采用下面描述的流程來(lái)完成狀態(tài)的同步，該過(guò)程的一個(gè)示例如圖2所示。

1)發(fā)起一次協(xié)同。每一次流程協(xié)同都有其起始點(diǎn)，一次業(yè)務(wù)流程協(xié)同是以負(fù)責(zé)執(zhí)行起始點(diǎn)任務(wù)的參與者向工作流互操作服務(wù)發(fā)送CreateInstance請(qǐng)求開(kāi)始的，該請(qǐng)求意味著在工作流互操作服務(wù)上創(chuàng)建一個(gè)協(xié)同流程來(lái)控制本次協(xié)同。

2)其他參與方創(chuàng)建業(yè)務(wù)流程。工作流互操作服務(wù)收到創(chuàng)建請(qǐng)求后，將根據(jù)(1)中注冊(cè)的協(xié)同流程自動(dòng)部署智能合約來(lái)控制一次協(xié)同。除此之外，工作流互操作服務(wù)還負(fù)責(zé)將協(xié)同同步到其他的參與方。工作流互操作服務(wù)將向參與方發(fā)送CreateInstance請(qǐng)求，這意味著參與方的本地流程將要被創(chuàng)建。

3)參與方向工作流互操作服務(wù)同步狀態(tài)。流程的創(chuàng)建是一個(gè)異步的過(guò)程，當(dāng)工作流互操作服務(wù)收到響應(yīng)時(shí)，并不意味著流程已經(jīng)完成創(chuàng)建。因此，當(dāng)流程完成創(chuàng)建后，參與方需要向工作流互操作服務(wù)發(fā)送StateChanged消息，以告知流程創(chuàng)建的完成。

4)工作流互操作服務(wù)響應(yīng)StateChanged。在完成上述過(guò)程后，工作流互操作服務(wù)的流程創(chuàng)建則正式完成，這意味著參與方之間可以開(kāi)始合作，此時(shí)，工作流互操作服務(wù)將發(fā)送StateChanged消息給各個(gè)參與方以告知流程協(xié)同可以開(kāi)始。

經(jīng)過(guò)上述過(guò)程，一次協(xié)同流程便得到了同步，同步意味著參與協(xié)同的多方之間就合作達(dá)成了一致，且經(jīng)過(guò)工作流互操作服務(wù)的協(xié)調(diào)，參與方本地都已經(jīng)啟動(dòng)了對(duì)應(yīng)的業(yè)務(wù)流程以共同執(zhí)行協(xié)同任務(wù)。與此同時(shí)，CreateInstance響應(yīng)中所包含的唯一ID，則可以幫助參與方關(guān)聯(lián)本次協(xié)同的流程實(shí)例以及互操作服務(wù)的流程實(shí)例，使得參與方可以同時(shí)進(jìn)行多項(xiàng)合作任務(wù)而不會(huì)發(fā)生沖突。

(3)合作過(guò)程中的互操作

為了使用Wf-XML2.0協(xié)議，除了需要在工作流互操作服務(wù)的交互接口處和區(qū)塊鏈對(duì)應(yīng)，還需要在BPMS一側(cè)進(jìn)行轉(zhuǎn)化?？紤]到現(xiàn)有工作流引擎大多支持BPMN 2.0，因此本文也將BPMN 2.0的概念和Wf-XML 2.0進(jìn)行了對(duì)照，從而方便將現(xiàn)階段的大部分工作流引擎接入到本文框架內(nèi)。

由表2可知，本文框架對(duì)于互操作的支持是基于BPMN 2.0中的各種事件的，這是由于在BPMS處，主要的行為是企業(yè)內(nèi)部業(yè)務(wù)流程的執(zhí)行，而為了不對(duì)企業(yè)內(nèi)部流程進(jìn)行過(guò)多的改造，需要通過(guò)模型中暴露出的各個(gè)事件進(jìn)行溝通。除此之外，BPMN協(xié)作圖用于對(duì)企業(yè)間流程協(xié)作建模，而該模型同樣采用事件的方式完成流程間的互操作。因此，需要有一個(gè)網(wǎng)關(guān)將BPMN中的各種事件轉(zhuǎn)換成為接口四的行為，在Wf-XML 2.0的資源模型中，除了異步服務(wù)之外，還有一個(gè)重要的資源就是Observer，它可以協(xié)助完成上述功能。

表2 Wf-XML2.0和BPMN2.0在客戶端的關(guān)系映射

(4)協(xié)同結(jié)束后的工作

在上述3個(gè)步驟中，企業(yè)間的協(xié)同經(jīng)歷了協(xié)同模型的構(gòu)建、協(xié)同開(kāi)始前的狀態(tài)同步以及協(xié)同過(guò)程中的互操作過(guò)程。在協(xié)同執(zhí)行到最后一個(gè)任務(wù)時(shí)，此次合作便接近尾聲。但是協(xié)同過(guò)程的結(jié)束并不意味著合作的結(jié)束，本文開(kāi)頭提到，可信性是企業(yè)間協(xié)同的重要前提。為了提供更高的可信性，方法引入了區(qū)塊鏈來(lái)對(duì)過(guò)程進(jìn)行記錄，同時(shí)為了提高效率，引入了Wf-XML 2.0這一標(biāo)準(zhǔn)化接口來(lái)減輕企業(yè)間合作中適配的負(fù)擔(dān)。但是這些仍不足以提供足夠的信任，本文的場(chǎng)景僅針對(duì)事先確定了的合作方，但并未考慮不確定的多方之間的合作場(chǎng)景，例如眾包。在這一類場(chǎng)景下，合作的參與方不僅需要在合作過(guò)程中保證過(guò)程不可篡改，還需要在協(xié)同一開(kāi)始就提供對(duì)方信任度的評(píng)估。除此之外，工作流服務(wù)的能力還需要擴(kuò)展，從固定的參與方到不固定的參與者需要有額外的支持。由于篇幅限制，將不在本文中進(jìn)行探討。

3 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

3.1 實(shí)驗(yàn)環(huán)境

為了驗(yàn)證本文提出的框架對(duì)于WfMC給出的4種互操作場(chǎng)景的支持，基于Activiti工作流引擎實(shí)現(xiàn)了一個(gè)支持工作流互操作的原型。該原型使用實(shí)驗(yàn)性的私有以太坊提供互操作服務(wù)，并通過(guò)運(yùn)行在以太坊上的智能合約控制協(xié)同的有序進(jìn)行。由于智能合約的生成是基于BPMN編排圖的，在實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前，先將該流程轉(zhuǎn)換成BPMN編排圖，再將轉(zhuǎn)換后的BPMN編排圖注冊(cè)到工作流互操作服務(wù)，由工作流互操作服務(wù)將編排圖翻譯成智能合約。每個(gè)參與方本身都擁有一個(gè)工作流引擎用以執(zhí)行各自的業(yè)務(wù)流程，本實(shí)驗(yàn)中采用activiti，因?yàn)樵撘婺壳霸跇I(yè)界使用范圍更廣，所以具有更好的代表性。activiti本身并不支持跨流程協(xié)同，因此實(shí)現(xiàn)了observer來(lái)監(jiān)聽(tīng)工作流實(shí)例執(zhí)行的過(guò)程，并對(duì)外部事件進(jìn)行響應(yīng)，從而在原有工作流引擎的基礎(chǔ)上來(lái)支持這種互操作性。

由于區(qū)塊鏈本身涉及多方之間的狀態(tài)同步，性能問(wèn)題會(huì)比傳統(tǒng)的協(xié)同流程更值得關(guān)注。但業(yè)務(wù)流程協(xié)同本身更關(guān)注準(zhǔn)確性，而并不太關(guān)注性能問(wèn)題，因此本文的性能數(shù)據(jù)也僅僅是被用來(lái)作為一種展示，從而說(shuō)明本文方法可以滿足跨組織協(xié)同的基礎(chǔ)要求，而并不作為這個(gè)工具好壞的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。與之相比更為重要的則是該框架對(duì)可信性的支持，因此本實(shí)驗(yàn)中加入了一組特殊的案例，用以表現(xiàn)合作中的某一方不按照要求進(jìn)行協(xié)同的場(chǎng)景，并對(duì)工作流互操作服務(wù)的響應(yīng)進(jìn)行展示，從而說(shuō)明該框架對(duì)流程協(xié)同順序的控制能力。

3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

本文在使用以太坊作為工作流互操作服務(wù)的具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，對(duì)交互過(guò)程所花費(fèi)的時(shí)間進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)。局域網(wǎng)環(huán)境下，采用隨機(jī)的延時(shí)來(lái)模擬執(zhí)行任務(wù)的過(guò)程，因?yàn)楸疚膮^(qū)塊鏈運(yùn)行在本地機(jī)器上，所以區(qū)塊鏈的狀態(tài)同步時(shí)間幾乎可以忽略不計(jì)。但是基于以太坊公有鏈的交易的時(shí)延會(huì)隨著交易數(shù)量的增多而變長(zhǎng)[15]，因此大量互操作的場(chǎng)景下，時(shí)延問(wèn)題仍然是后面需要解決的問(wèn)題。

為了驗(yàn)證本文框架對(duì)流程合法性的要求，設(shè)計(jì)了一個(gè)對(duì)照實(shí)驗(yàn)，該實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景下，Supplier在receiverequests之后跳過(guò)providedetails這一任務(wù)(Task)而直接執(zhí)行providewaybill。以此驗(yàn)證合作中某一方不遵守約定執(zhí)行任務(wù)時(shí)，工作流互操作服務(wù)的處理能力。在執(zhí)行到這一步時(shí)，工作流互操作服務(wù)并沒(méi)有繼續(xù)，而是仍舊等待providedetails這一流程，并且查看交易記錄可以發(fā)現(xiàn)區(qū)塊鏈的賬本中新增了對(duì)于Supplier這一行為的記錄。該記錄可以被用來(lái)進(jìn)行追責(zé)和信任評(píng)級(jí)，從而為下一次合作中對(duì)合作方的信任度進(jìn)行考核。

3.3 討論

3.3.1 通用性

為了驗(yàn)證4種模型，本文對(duì)圖3[5]所示的協(xié)作模型進(jìn)行了分析，對(duì)于Connected Discrete和Hierarchical兩種模式都是較為簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)，B流程只需要完成A流程在某一點(diǎn)給出的任務(wù)即可，區(qū)別只在于A是否需要等待返回。在BPMN協(xié)同圖中，Middleman的forwardorder即滿足Connected Discrete模型，Middleman在此處發(fā)送消息到Supplier，而后續(xù)兩者之間不會(huì)有任何同步的過(guò)程。Manufacturer的placeorder和receiveorder過(guò)程則滿足Hierarchical模型，在placeorder處將任務(wù)交給middleman而之后在receiveorder處，SpecialCarrier完成了任務(wù)并返回。對(duì)于Parallel Synchronised這種場(chǎng)景，SpecialCarrier的requestdetails和receivedetails則符合描述，通過(guò)這兩次事件，SpecialCarrier和Supplier實(shí)現(xiàn)了同步，完成了對(duì)details的協(xié)商。最后則是場(chǎng)景Connected Indiscrete，在該場(chǎng)景下，參與協(xié)同的多方共同解析并完成同一個(gè)流程。這是一種比較特殊的場(chǎng)景，因?yàn)樵谠搱?chǎng)景下，參與協(xié)作的多方實(shí)際上是在執(zhí)行同一個(gè)流程實(shí)例，因此Task執(zhí)行狀態(tài)的轉(zhuǎn)移發(fā)生在各參與方之間。由于本文框架需要對(duì)整個(gè)協(xié)同流程進(jìn)行建模，可以將該流程作為協(xié)同流程，各個(gè)參與方內(nèi)部解析執(zhí)行同一個(gè)流程，從而解決該問(wèn)題。

3.3.2 信任

文獻(xiàn)[15-16]的研究發(fā)現(xiàn)，開(kāi)放的溝通以及更多的規(guī)則和程序正義的透明度會(huì)帶來(lái)更多的信任。本文提出的框架在確保企業(yè)的隱私不被影響的情況下，為企業(yè)間的協(xié)同提供更高的透明度。與此同時(shí)，區(qū)塊鏈的加入，則使得這些被公開(kāi)的數(shù)據(jù)變得不可篡改。通過(guò)提高合作間的透明度，為企業(yè)間的合作提供了一個(gè)可信的環(huán)境，從而提高了合作的效率。

3.3.3 隱私

本文提出的框架只對(duì)協(xié)同的順序進(jìn)行了控制，而協(xié)同順序則是在協(xié)同開(kāi)始前通過(guò)各方商議形成的。運(yùn)行在企業(yè)內(nèi)部的流程本質(zhì)上則是一個(gè)灰盒，只需要暴露出來(lái)的活動(dòng)滿足事先商議的順序即可，并不需要將整個(gè)執(zhí)行過(guò)程暴露出來(lái)。以圖中給出的協(xié)同圖為例，Supplier只需要在providedetails前完成receiverequest即可，在這兩個(gè)活動(dòng)中間的任務(wù)的執(zhí)行是不受限制的。

另一個(gè)值得關(guān)注的則是數(shù)據(jù)問(wèn)題，由于區(qū)塊鏈天生不適合存儲(chǔ)大批量數(shù)據(jù)，而Wf-XML 2.0協(xié)議也明確說(shuō)明該協(xié)議并不關(guān)心數(shù)據(jù)。但數(shù)據(jù)本身也關(guān)系著協(xié)同的進(jìn)展，同時(shí)又帶有一定的隱私性。因此，本文框架在工作流互操作服務(wù)中加入了數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，但這并不意味著合作方之間的數(shù)據(jù)交換必須通過(guò)該框架進(jìn)行。Wf-XML 2.0協(xié)議推薦采用統(tǒng)一資源標(biāo)識(shí)符(Uniform Resource Identifier ，URI)的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳遞，但考慮到可信性的要求，推薦使用數(shù)據(jù)的摘要來(lái)代表數(shù)據(jù)本身進(jìn)行傳遞，同時(shí)采用非對(duì)稱加密的方式來(lái)確保數(shù)據(jù)安全。這樣不僅可以滿足隱私性的要求，還可以確保在發(fā)生問(wèn)題時(shí)，可以通過(guò)摘要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行審查。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文旨在為企業(yè)間的流程協(xié)同提供一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化和可信的環(huán)境，從而提高企業(yè)間協(xié)同的效率，降低企業(yè)間協(xié)同的成本。為了實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)，本文基于WEBER[5]的工作，對(duì)區(qū)塊鏈進(jìn)行了包裝，使其成為一個(gè)提供標(biāo)準(zhǔn)化服務(wù)的互操作服務(wù)，并通過(guò)代理對(duì)外提供標(biāo)準(zhǔn)化的工作流互操作服務(wù)，屏蔽了區(qū)塊鏈和企業(yè)內(nèi)BPMS的具體細(xì)節(jié)。同時(shí)，工作流互操作使用星形架構(gòu)，簡(jiǎn)化了跨組織的流程互操作的過(guò)程，同時(shí)確保了協(xié)作過(guò)程的可信性。最后，通過(guò)實(shí)現(xiàn)一個(gè)SupplyChain的案例，說(shuō)明了本文提出的框架對(duì)于多方的跨組織流程協(xié)同的支持。

區(qū)塊鏈集群內(nèi)節(jié)點(diǎn)數(shù)量的增加，將會(huì)帶來(lái)交易速度的下降。因此，后續(xù)將對(duì)區(qū)塊鏈底層性能進(jìn)行考慮，來(lái)解決區(qū)塊鏈系統(tǒng)的效率問(wèn)題。除此之外，后續(xù)的工作將會(huì)基于協(xié)作模型的類別，通過(guò)對(duì)交互模式的研究，使得本文的框架可以支持更多的場(chǎng)景。