徐紅霞，杜彥華，董紹華

（北京科技大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院 物流工程系，北京 100083）

基于SOA的區(qū)港聯(lián)動(dòng)集成信息系統(tǒng)

徐紅霞，杜彥華，董紹華

（北京科技大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院 物流工程系，北京 100083）

針對當(dāng)前區(qū)港聯(lián)動(dòng)各異構(gòu)系統(tǒng)間互操作性及交互性較差的問題，提出了基于SOA的區(qū)港聯(lián)動(dòng)集成系統(tǒng)框架，分析了各層實(shí)現(xiàn)的具體功能。在此基礎(chǔ)上，闡述了遺留系統(tǒng)的封裝方法，并通過一個(gè)應(yīng)用實(shí)例證明了基于SOA的區(qū)港聯(lián)動(dòng)集成系統(tǒng)及遺留系統(tǒng)封裝方法的可行性及有效性。通過本系統(tǒng)可以有效實(shí)現(xiàn)異構(gòu)系統(tǒng)的無縫集成，有助于提高遺留系統(tǒng)的重用性，從而提升整體運(yùn)作效率并加快新業(yè)務(wù)的發(fā)展。

區(qū)港聯(lián)動(dòng)；SOA；Web服務(wù)；面向服務(wù)工作流

1 引言

在物流服務(wù)過程中，港口在運(yùn)輸方式轉(zhuǎn)換與銜接方面有著無可替代的地位，已在國際貿(mào)易及物流中發(fā)揮著重要作用。隨著港口的發(fā)展，其腹地必定需要大型的物流園區(qū)作為其后援。縱觀世界港口城市的發(fā)展，港區(qū)伴生發(fā)展己成為國際通行的自由貿(mào)易區(qū)的常見模式，如：德國漢堡自由貿(mào)易區(qū)設(shè)在漢堡港內(nèi)、美國的新奧爾良對外貿(mào)易區(qū)設(shè)在新奧爾良港內(nèi)等。區(qū)港聯(lián)動(dòng)作為向自由貿(mào)易區(qū)轉(zhuǎn)型的前奏，是我國根據(jù)世界自由貿(mào)易區(qū)的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)和前景趨勢，結(jié)合我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的現(xiàn)狀和國情而推進(jìn)的新興事物，是提升我國港口在國際貿(mào)易與物流中的核心競爭力、推進(jìn)國際航運(yùn)中心建設(shè)的有力舉措，目前已經(jīng)在國內(nèi)八個(gè)重點(diǎn)口岸進(jìn)行試點(diǎn)運(yùn)行，包括：上海外高橋、天津、青島、大連、寧波、張家港、廈門象嶼、深圳鹽田港[1]。

在這種業(yè)務(wù)模式下,目前區(qū)港聯(lián)動(dòng)各業(yè)務(wù)實(shí)體，包括：港口、保稅物流園、海關(guān)、國檢以及企業(yè)等，基本形成了各自的應(yīng)用系統(tǒng)。然而，各應(yīng)用系統(tǒng)的異構(gòu)性使得跨組織信息交互不暢，進(jìn)而導(dǎo)致運(yùn)作效率低，物流成本居高不下。因此，有效地整合異構(gòu)的應(yīng)用系統(tǒng)，消除“信息孤島”，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)、功能、流程和各種系統(tǒng)資源上的集成，已成為推進(jìn)區(qū)港聯(lián)動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級并加速與國際接軌的有效途徑之一，也將為向自由貿(mào)易區(qū)轉(zhuǎn)型奠定良好的基礎(chǔ)。

信息領(lǐng)域中的面向服務(wù)架構(gòu)（SOA）具有松散耦合、極高的靈活性、以及有助于提高企業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)的可擴(kuò)展性和互操作能力等優(yōu)點(diǎn)[2]，可以很好地應(yīng)用于區(qū)港聯(lián)動(dòng)集成信息系統(tǒng)中。本文針對區(qū)港聯(lián)動(dòng)業(yè)務(wù)及應(yīng)用系統(tǒng)的現(xiàn)狀，提出基于SOA的區(qū)港聯(lián)動(dòng)集成系統(tǒng)框架，分析了各層實(shí)現(xiàn)的具體功能，并闡述了遺留系統(tǒng)的封裝方法。最后，通過一個(gè)應(yīng)用實(shí)例證明了基于SOA的區(qū)港聯(lián)動(dòng)集成系統(tǒng)及遺留系統(tǒng)封裝方法的可行性及有效性。

2 區(qū)港聯(lián)動(dòng)業(yè)務(wù)及信息系統(tǒng)現(xiàn)狀分析

所謂“區(qū)港聯(lián)動(dòng)”，即在毗鄰保稅區(qū)的港區(qū)劃出專門供發(fā)展倉儲(chǔ)物流產(chǎn)業(yè)的區(qū)域（不含碼頭泊位），為了充分發(fā)揮保稅區(qū)的政策優(yōu)勢和港口企業(yè)的區(qū)位優(yōu)勢，形成“前港后區(qū)”格局的一種聯(lián)系緊密的區(qū)域經(jīng)濟(jì)安排[1]。具體如圖1所示，區(qū)港聯(lián)動(dòng)主要業(yè)務(wù)模式包括:一是國際中轉(zhuǎn)，即對國際、國內(nèi)貨物在園區(qū)內(nèi)進(jìn)行分拆、集拼后,轉(zhuǎn)運(yùn)至境內(nèi)外其他目的港；二是國際配送，對進(jìn)口貨物進(jìn)行分揀、分配或進(jìn)行簡單的臨港增值加工后,向國內(nèi)外配送；三是國際采購，對采購的國際貨物和進(jìn)口貨物進(jìn)行綜合處理和簡單的臨港增值加工后,向國內(nèi)外銷售；四是國際轉(zhuǎn)口貿(mào)易，進(jìn)口貨物在園區(qū)內(nèi)存儲(chǔ)后不經(jīng)加工即采取轉(zhuǎn)口貿(mào)易方式直接出口到其他國家和地區(qū)。

經(jīng)過近幾年的建設(shè),區(qū)港聯(lián)動(dòng)在應(yīng)用系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、信息集成等方面均有較大提高，信息化框架已經(jīng)基本形成。具體如圖2所示，就是國際轉(zhuǎn)口貿(mào)易中的保稅物流園內(nèi)倉儲(chǔ)企業(yè)的入境進(jìn)區(qū)業(yè)務(wù)流程：海關(guān)確認(rèn)企業(yè)申報(bào)的轉(zhuǎn)入清單，并將核放信息發(fā)送至園區(qū)；園區(qū)將信息發(fā)送園區(qū)卡口及港區(qū)卡口；企業(yè)港口提貨，港區(qū)卡口核放載貨車輛及貨物；園區(qū)卡口核實(shí)抵達(dá)的載貨車輛的轉(zhuǎn)入信息，車輛進(jìn)入園區(qū)；企業(yè)確認(rèn)貨物入庫，并根據(jù)轉(zhuǎn)入清單形成進(jìn)境備案清單后向海關(guān)申報(bào)、放行，增加電子賬冊庫存數(shù)據(jù)。

可以看出：區(qū)港聯(lián)動(dòng)涉及港口、保稅物流園區(qū)、海關(guān)、國檢以及企業(yè)等多個(gè)實(shí)體，應(yīng)用系統(tǒng)種類繁多，導(dǎo)致跨平臺(tái)之間的數(shù)據(jù)難以共享以及系統(tǒng)間的信息交互和互操作性困難等問題，具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1）各應(yīng)用系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性及靈活性較低，對業(yè)務(wù)的響應(yīng)不夠及時(shí)；未形成實(shí)時(shí)的供應(yīng)鏈一體化管理。同時(shí)，隨著各應(yīng)用系統(tǒng)對業(yè)務(wù)信息數(shù)據(jù)的統(tǒng)一查詢、提取及共享需求的提升，跨平臺(tái)、跨系統(tǒng)、跨領(lǐng)域之間的數(shù)據(jù)交換越來越頻繁，而異構(gòu)系統(tǒng)間的兼容性及集成性已成制約；

（2）當(dāng)組織機(jī)構(gòu)或人員權(quán)限發(fā)生變化、工作流程優(yōu)化升級或新增工作流程時(shí)，多個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)的對外接口發(fā)生變化，需要對所有相關(guān)系統(tǒng)的軟件模塊、數(shù)據(jù)源及消息逐個(gè)進(jìn)行修改，重用性較差；

（3）各應(yīng)用系統(tǒng)的銜接較多采用API接口，超出系統(tǒng)邊界流程時(shí)，經(jīng)常需要開放特殊的接口；另外，當(dāng)一個(gè)客戶端需要同時(shí)使用多個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)，需頻繁地切換用戶，跟蹤每一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)部運(yùn)轉(zhuǎn)的情況，使得操作及應(yīng)用較為繁瑣。

因此，如何利用現(xiàn)代IT技術(shù)集成區(qū)港聯(lián)動(dòng)內(nèi)外部的異構(gòu)系統(tǒng)、應(yīng)用以及數(shù)據(jù)源，從而滿足各系統(tǒng)間無縫共享和交換數(shù)據(jù)的需要，已成為區(qū)港聯(lián)動(dòng)信息化發(fā)展亟待解決的問題。

3 基于SOA的系統(tǒng)體系架構(gòu)

構(gòu)建基于SOA的區(qū)港聯(lián)動(dòng)集成信息系統(tǒng)涉及海關(guān)、國檢、港口、保稅物流園區(qū)、企業(yè)等多個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)，集成系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)服務(wù)在不同的環(huán)境和平臺(tái)下方便地共享，使異構(gòu)系統(tǒng)達(dá)到無縫集成和交互。也就是說，遺留的企業(yè)應(yīng)用在不修改原有系統(tǒng)架構(gòu)的情況下，可以迅速將現(xiàn)有系統(tǒng)應(yīng)用打包成服務(wù)進(jìn)行系統(tǒng)交互，從而快速響應(yīng)企業(yè)變化[3]。

如圖3所示，基于SOA區(qū)港聯(lián)動(dòng)集成系統(tǒng)可分為五層：信息源層、應(yīng)用連接層，應(yīng)用整合層，業(yè)務(wù)編排層和用戶交互層。

信息源層：由區(qū)港聯(lián)動(dòng)各應(yīng)用系統(tǒng)信息平臺(tái)及數(shù)據(jù)庫組成，具體包括:（1）海關(guān)系統(tǒng)包括各聯(lián)檢單位應(yīng)用系統(tǒng)，包括海關(guān)的H2000系統(tǒng)、國檢的CIQ2000系統(tǒng)以及作為海關(guān)及國檢的公共數(shù)據(jù)庫和企業(yè)電子申報(bào)信息平臺(tái)的電子口岸系統(tǒng)；（2）園區(qū)系統(tǒng)是保稅物流園區(qū)業(yè)務(wù)及行政管理的綜合信息平臺(tái)；（3）港區(qū)系統(tǒng)包括與區(qū)港聯(lián)動(dòng)聯(lián)系較為緊密的卡口管理、生產(chǎn)管理等功能模塊；（4）企業(yè)系統(tǒng)包括園區(qū)內(nèi)企業(yè)及涉及區(qū)港聯(lián)動(dòng)業(yè)務(wù)的區(qū)外企業(yè)等各類異構(gòu)的ERP、SCM、CRM及WMS等應(yīng)用系統(tǒng)。

應(yīng)用連接層：該層要解決的是應(yīng)用集成服務(wù)器與被集成系統(tǒng)間的連接和數(shù)據(jù)接口問題，包括用于通信服務(wù)的消息代理和適配器服務(wù)。其中，適配器主要是把包含輸入變量的標(biāo)準(zhǔn)格式文件轉(zhuǎn)成相應(yīng)應(yīng)用程序能夠識(shí)別的文件格式，同時(shí)亦可以把應(yīng)用程序產(chǎn)生的結(jié)果文件轉(zhuǎn)化成標(biāo)準(zhǔn)的文件格式（例如XML），供客戶查看和更改。所有適配器的通信操作都通過應(yīng)用連接層，負(fù)責(zé)在各個(gè)應(yīng)用服務(wù)間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和交換。

應(yīng)用整合層：該層的主要功能是數(shù)據(jù)整合服務(wù)與目錄服務(wù)。它作為一個(gè)中介層,用來整合不同的應(yīng)用、數(shù)據(jù)和其他服務(wù)。應(yīng)用整合層數(shù)據(jù)模型是在服務(wù)請求者和服務(wù)提供者間共享的，為請求者和提供者提供了一種雙方都能理解的交換格式與結(jié)構(gòu)[4]。應(yīng)用整合層交互模式有請求/響應(yīng)、請求/回調(diào)、單項(xiàng)/存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)的消息傳遞、發(fā)布/訂閱等[5]。應(yīng)用整合層的服務(wù)注冊庫與服務(wù)發(fā)現(xiàn)設(shè)施確保了業(yè)務(wù)編排層可以根據(jù)需要?jiǎng)討B(tài)找到并訪問服務(wù)；應(yīng)用整合層的數(shù)據(jù)模型也是根據(jù)服務(wù)業(yè)務(wù)領(lǐng)域定義的，而且獨(dú)立于特定應(yīng)用的數(shù)據(jù)模型；應(yīng)用整合層安全模型提供了單點(diǎn)登錄和基于角色的訪問控制，這確保了任務(wù)可以使用服務(wù)的授權(quán)，并令業(yè)務(wù)編排層免于處理各種下層應(yīng)用及技術(shù)平臺(tái)提供的安全接口；應(yīng)用整合層還提供目錄服務(wù)，為各類應(yīng)用服務(wù)的存儲(chǔ)、查找提供功能。

業(yè)務(wù)編排層：主要是對區(qū)港聯(lián)動(dòng)的信息進(jìn)行綜合管理應(yīng)用,進(jìn)行協(xié)同工作，包括業(yè)務(wù)過程建模、流程控制、性能監(jiān)控和事務(wù)控制。也就是說，根據(jù)區(qū)港聯(lián)動(dòng)的業(yè)務(wù)需求，以園區(qū)系統(tǒng)功能為主線，將業(yè)務(wù)劃分為企業(yè)基礎(chǔ)信息、出入庫管理、運(yùn)輸車輛及卡口管理、通關(guān)申報(bào)、減免稅備案等模塊。各不同模塊之間可通過業(yè)務(wù)層接口,使區(qū)港聯(lián)動(dòng)各組織成員間的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)集中起來,保證當(dāng)某個(gè)企業(yè)需要園區(qū)、海關(guān)、港區(qū)或其他企業(yè)或機(jī)構(gòu)的數(shù)據(jù)時(shí)可以及時(shí)獲取,從而達(dá)到信息資源的共享和交互。同時(shí),當(dāng)其他實(shí)體需要訪問、調(diào)用企業(yè)信息時(shí),通過提供對外開放的Web服務(wù),供請求者調(diào)用,從而為企業(yè)數(shù)據(jù)提供了一層保護(hù)壁壘,保證了私有數(shù)據(jù)的安全。

用戶交互層：包括區(qū)港聯(lián)動(dòng)用戶統(tǒng)一管理、權(quán)限管理、以及單點(diǎn)登陸等功能，在界面上為用戶提供一個(gè)統(tǒng)一的信息服務(wù)功能入口，保證用戶能夠從統(tǒng)一的渠道訪問其所需的信息。

總之，區(qū)港聯(lián)動(dòng)應(yīng)用集成的實(shí)現(xiàn)實(shí)際就是各層服務(wù)之間的相互調(diào)用以及各層之間交互的結(jié)果，各種Web服務(wù)的相互組合形成了業(yè)務(wù)的邏輯執(zhí)行過程，具體如圖4所示。

4 遺留系統(tǒng)的封裝

對于SOA環(huán)境下以重用為目的的系統(tǒng)集成而言，服務(wù)化封裝作為一種輕量級技術(shù)成為實(shí)現(xiàn)遺留系統(tǒng)重用的首選方法[6]。封裝是在遺留系統(tǒng)基礎(chǔ)上開發(fā)新的對外接口，使系統(tǒng)對外呈現(xiàn)新的特性，而保持其本質(zhì)結(jié)構(gòu)不變[7]。SOA環(huán)境下的遺留系統(tǒng)封裝中的“黑箱技術(shù)”（Black-box）是一種通過封裝遺留的編碼及數(shù)據(jù)的適配器使應(yīng)用可以作為服務(wù)來調(diào)用而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)集成的方法，能夠在保持系統(tǒng)原有平臺(tái)不變的前提下最大限度地實(shí)現(xiàn)遺留系統(tǒng)功能和數(shù)據(jù)再用，因而成為目前實(shí)現(xiàn)遺留系統(tǒng)封裝的主流技術(shù)[8]。

具體如圖5所示，“黑箱技術(shù)”中服務(wù)的實(shí)現(xiàn)不是通過一個(gè)簡單請求/響應(yīng)接口，而是由遺留系統(tǒng)需暴露的一項(xiàng)Web Service提供此項(xiàng)功能，它需要將原來系統(tǒng)的接口轉(zhuǎn)化為一個(gè)請求/響應(yīng)接口，這一轉(zhuǎn)化過程需要一個(gè)“封套”將使用者接口與遺留系統(tǒng)進(jìn)行有效地封裝[9]。

以園區(qū)系統(tǒng)中報(bào)關(guān)申請服務(wù)的封裝為例（如圖6所示），首先是對園區(qū)遺留系統(tǒng)進(jìn)行“黑箱分析”的細(xì)粒度服務(wù)及狀態(tài)的抽取，從而產(chǎn)生遺留系統(tǒng)的交互模型。這一分析是通過儲(chǔ)存在應(yīng)用系統(tǒng)的輸入數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)狀態(tài)的運(yùn)行而輸出所有可能交互的情況。交互的情況是通過交互狀態(tài)（Interaction State）、變遷（Transition）、屏幕模板（Screen Template，即Interface）表示。我們可以得出：過程包含19個(gè)交互狀態(tài)、22個(gè)變遷以及13個(gè)不同的屏幕模板。屏幕模板少于交互狀態(tài)是因?yàn)橛幸恍┙换顟B(tài)（如13、14、15、16、17）采用相同屏幕模板。

關(guān)于園區(qū)系統(tǒng)中的報(bào)關(guān)申請服務(wù)封裝的詳細(xì)描述見表1。

通過上述封裝方法形成的報(bào)關(guān)申請服務(wù)既可以被企業(yè)或海關(guān)等實(shí)體獨(dú)立地調(diào)用，也可以組合成更大的服務(wù)以實(shí)現(xiàn)重用。也就是說，區(qū)港聯(lián)動(dòng)各遺留系統(tǒng)中的每一項(xiàng)需暴露或交互的服務(wù)均可以通過上述方法進(jìn)行封裝，這些可重用、可組合的服務(wù)使得各遺留系統(tǒng)間的交互變得具有彈性和靈活性，對于流程上的各種變化，均可通過新增、刪減或變更封裝的服務(wù)實(shí)現(xiàn)快速響應(yīng)，而無需關(guān)注系統(tǒng)底層實(shí)現(xiàn)。

5 應(yīng)用示例

下面仍以圖2所示的入境進(jìn)區(qū)業(yè)務(wù)流程為例進(jìn)行分析，在基于SOA的區(qū)港聯(lián)動(dòng)集成信息系統(tǒng)中，這一流程的實(shí)現(xiàn)就是依次調(diào)用已封裝的Web服務(wù)而實(shí)現(xiàn)的，具體見表2。

上述流程調(diào)用Web服務(wù)的示意圖如圖7所示。首先可由企業(yè)的報(bào)關(guān)員登陸區(qū)港聯(lián)動(dòng)集成系統(tǒng)的統(tǒng)一操作界面，以觸發(fā)整個(gè)業(yè)務(wù)流程的運(yùn)行；集成系統(tǒng)將按業(yè)務(wù)流程依次調(diào)用相應(yīng)的已封裝的Web服務(wù)，協(xié)同其他使用者共同完成整個(gè)業(yè)務(wù)流程。Web服務(wù)的封裝及執(zhí)行的細(xì)節(jié)對于操作者來說是不可見的，而只是得到預(yù)期的結(jié)果。

集成后的區(qū)港聯(lián)動(dòng)應(yīng)用系統(tǒng)在保持系統(tǒng)原有平臺(tái)不變的前提下最大限度地實(shí)現(xiàn)了遺留系統(tǒng)功能和數(shù)據(jù)再用，克服了異構(gòu)系統(tǒng)間的兼容性及互操作性等瓶頸問題，實(shí)現(xiàn)了跨組織、跨平臺(tái)的交互，從而使區(qū)港聯(lián)動(dòng)業(yè)務(wù)的各項(xiàng)KPI指標(biāo)有了明顯的改善。目前，區(qū)港聯(lián)動(dòng)信息集成系統(tǒng)已初步完成，其中部分項(xiàng)目已在秦皇島港、保稅區(qū)及部分企業(yè)進(jìn)行了試運(yùn)行。從近三個(gè)月的運(yùn)行數(shù)據(jù)分析來看：物流效率提高15%；通關(guān)效率提高20%；客戶滿意提升5%；客戶投訴率降低12%。

6 結(jié)論

隨著全球性港口競爭的日益加劇，區(qū)港聯(lián)動(dòng)在我國的國際貿(mào)和物流中越來越發(fā)揮著舉足輕重的作用。本文針對區(qū)港聯(lián)動(dòng)應(yīng)用系統(tǒng)繁多、跨組織信息交互不暢的現(xiàn)狀，研究了基于SOA的區(qū)港聯(lián)動(dòng)集成系統(tǒng)框架,提出了遺留系統(tǒng)的封裝方法，為區(qū)港聯(lián)動(dòng)的業(yè)務(wù)綜合處理、信息集成等提供了新的思路和技術(shù)手段。以面向服務(wù)的設(shè)計(jì)思想,融合Web Service及封裝等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了跨區(qū)域異構(gòu)系統(tǒng)的綜合集成,屏蔽各系統(tǒng)內(nèi)部的變化,突破了平臺(tái)、語言、防火墻等約束,其中服務(wù)資源管理調(diào)度、服務(wù)質(zhì)量管理以及流程異常處理仍需進(jìn)一步完善。在區(qū)港聯(lián)動(dòng)信息化需求的強(qiáng)大推動(dòng)下，基于SOA的應(yīng)用集成系統(tǒng)將會(huì)繼續(xù)得到完善，并成為未來重要的應(yīng)用模式。

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Integrated Information System of Port-Bonded Zone Collaboration Based on SOA

XU Hong-xia,DU Yan-hua,DONG Shao-hua
（School ofMachinery Engineering,Beijing University of Science&Technology,Beijing100083,China）

In view of the poor interoperability and interactivity between the heterogeneous systems in port-bonded zone collaboration（PBZC）,the paper proposes an SOA-based framework of system integration and analyzes the specific functions of each layer,on the basis of which,it elaborates on the web service encapsulation of the legacy systems and,through a case study,illustrates the feasibility and effectiveness of the system integration and encapsulation.It is found that the system presented in the paper can realize the seamless integration of heterogeneous systems,improve the reusability of the legacy systems,and enhance the overall operation efficiency and the development of new businesses.

port-bonded zone collaboration;SOA;web service;service-oriented workflow

TP315;TP391

A

1005-152X（2010）16-0132-04

10.3969/j.issn.1005-152X.2010.16.040

2010-06-24

徐紅霞（1972-），女，山東煙臺(tái)人，北京科技大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院物流工程系博士研究生，主要從事面向服務(wù)架構(gòu)、工作流、供應(yīng)鏈管理等的研究。