馬 斌，馬天福，張 超，張 毅

(1.國網(wǎng)新疆電力公司信息通信公司，新疆 烏魯木齊 830002;2.新疆信息產(chǎn)業(yè)有限責任公司，新疆 烏魯木齊 830026)

0 引言

隨著信息技術(shù)在企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營過程中的深化應(yīng)用，業(yè)務(wù)系統(tǒng)中產(chǎn)生了越來越多的生產(chǎn)、項目、資金和物資等數(shù)據(jù)，對這些數(shù)據(jù)長期、持續(xù)性變化形成的數(shù)據(jù)流的監(jiān)控和分析［1］，能夠有效幫助企業(yè)的經(jīng)營決策，也逐漸受到企業(yè)的重視。

目前對數(shù)據(jù)流的監(jiān)控主要從2個層面實現(xiàn):(1)業(yè)務(wù)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)監(jiān)控，主要是針對單獨業(yè)務(wù)，例如，在項目管理系統(tǒng)中對項目進度、項目質(zhì)量等的數(shù)據(jù)流監(jiān)控，對影響項目進度和質(zhì)量的其他相關(guān)因素(例如，資金、設(shè)備、施工環(huán)境等因素)沒有綜合監(jiān)控分析;(2)獨立的數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)，其監(jiān)控目的是針對數(shù)據(jù)交換的完整性、正確性、實時性［2］，而不是從業(yè)務(wù)角度來實現(xiàn)深度數(shù)據(jù)監(jiān)控和分析。

隨著企業(yè)生產(chǎn)管理的集約化發(fā)展，這種傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)監(jiān)控方式已經(jīng)不能滿足業(yè)務(wù)需求，主要體現(xiàn)在:忽視了業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)隱含的信息關(guān)聯(lián)性、數(shù)據(jù)流變化的聯(lián)動性，沒有建立數(shù)據(jù)流之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，從而缺少支持集約化管理的跨業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的綜合統(tǒng)計分析［3］。因此，需要一種可建立數(shù)據(jù)流之間關(guān)聯(lián)關(guān)系，能夠?qū)崿F(xiàn)基于時間段的聯(lián)動性數(shù)據(jù)流監(jiān)控方法。

1 管道模型

要想實現(xiàn)對關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)長期變化的監(jiān)控，需要解決3個問題:(1)從業(yè)務(wù)流程中找出數(shù)據(jù)之間隱含的關(guān)聯(lián)性，從中抽象出關(guān)鍵監(jiān)控項，建立可長期存儲數(shù)據(jù)變化的實體結(jié)構(gòu)［4］;(2)構(gòu)建一種由關(guān)鍵監(jiān)控項集合組成的封閉性實體，該實體能夠建立關(guān)鍵監(jiān)控項之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，為訪問監(jiān)控項提供接口;(3)提供一套實時更新、查詢機制，實現(xiàn)長期監(jiān)控。

1.1 數(shù)據(jù)流概念

本方法中的數(shù)據(jù)流，是一種存儲數(shù)據(jù)的實體，在實現(xiàn)上要滿足2個需求:

(1)可自定義數(shù)據(jù)類型:例如，以項目進度為一個數(shù)據(jù)流單位，則至少具有時間、百分比2種數(shù)據(jù)類型;以資金收支為一個數(shù)據(jù)流單位，則具有時間、金額等數(shù)據(jù)類型。

(2)可存儲持續(xù)性數(shù)據(jù)變化:例如，項目進度以狀態(tài)變遷數(shù)據(jù)在時間點上的分布為存儲值，實現(xiàn)可遞增的存儲特性。

數(shù)據(jù)流具有名稱標識、編碼標識、描述、監(jiān)控項集合等靜態(tài)屬性，同時具有數(shù)據(jù)訪問、監(jiān)控項遞增等動態(tài)屬性，數(shù)據(jù)流可以用一個四元組表示:Ds(N，C，S，M(d))，其中:Ds表示一個業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)流集合;N表示數(shù)據(jù)流的名稱;C表示數(shù)據(jù)流的編碼;S表示數(shù)據(jù)流的描述信息;M(d)表示監(jiān)控項集合，包含若干個監(jiān)控項d;d表示控制項，是業(yè)務(wù)流程中的一個數(shù)據(jù)項，用于實時記錄數(shù)據(jù)的變化和時間點，也是用戶關(guān)注和監(jiān)控的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。監(jiān)控項可以表示為一個二元組d(h，dv(v，t))，其中:h表示監(jiān)控項的頭部，包括名稱、編碼、數(shù)據(jù)類型等屬性，每個監(jiān)控項有一個頭部;dv(v，t)表示監(jiān)控項的數(shù)值部分，可表示為一個二元組，可以用鏈表結(jié)構(gòu)實現(xiàn)，每個鏈表的節(jié)點包括數(shù)據(jù)值v、時間點t兩個屬性，數(shù)值集合可以遞增。

數(shù)據(jù)流結(jié)構(gòu)對外提供的數(shù)據(jù)訪問接口包括2個函數(shù):Fr(d)和Fw(d)。Fr(d)表示監(jiān)控項的訪問函數(shù)，輸入?yún)?shù)是監(jiān)控項編碼;Fw(d)表示監(jiān)控項的遞增函數(shù)，輸入?yún)?shù)包括監(jiān)控項編碼、數(shù)據(jù)值、時間點。這2個函數(shù)只提供給管道訪問。

1.2 管道概念

在本方法中，管道［5］特指一個約束若干個數(shù)據(jù)流的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，具有如下特性:

(1)能夠添加用戶定義的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流，在方法運行后提供業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流的存取管理;

(2)為管道內(nèi)數(shù)據(jù)流之間建立關(guān)聯(lián)關(guān)系，在方法運行后保存、管理、維護這種關(guān)系;

(3)提供管道中數(shù)據(jù)流的訪問方法，包括數(shù)據(jù)更新、存儲、獲取等操作。

管道包括一個數(shù)據(jù)流鏈表、數(shù)據(jù)流關(guān)聯(lián)關(guān)系表，數(shù)據(jù)流關(guān)聯(lián)關(guān)系表包括數(shù)據(jù)流關(guān)系對、數(shù)據(jù)流監(jiān)控項的關(guān)系對。管道可以表示為一個五元組P(N，C，S，Mt，Mr)，其中:P表示一條管道，由管道編碼標識 C唯一識別;N表示管道定義名稱;S表示對管道的解釋性描述;Mt表示管道中裝載的數(shù)據(jù)流鏈表，每一條數(shù)據(jù)流至少有一個關(guān)聯(lián)關(guān)系;Mr表示數(shù)據(jù)流關(guān)聯(lián)鏈表，保存數(shù)據(jù)流關(guān)系對，可以用一個二元組表示Mr(Rm，Rd)，其中:Rm表示2條數(shù)據(jù)流之間的影響關(guān)系，Rd表示數(shù)據(jù)流關(guān)系對Rm中監(jiān)控項之間的具體關(guān)聯(lián)關(guān)系。

管道具有封閉性，只能添加或刪除數(shù)據(jù)流及其關(guān)系對，對數(shù)據(jù)流中監(jiān)控項的數(shù)據(jù)訪問通過對外提供的接口實現(xiàn)，并且只對算法中的其他模塊提供，而不能直接與外部系統(tǒng)連接。管道結(jié)構(gòu)提供了3個訪問接口函數(shù):Fm(M)、Fd(Rm)、Fr(Rd)，其中:Fm(M)表示管道中數(shù)據(jù)流鏈表訪問函數(shù)，返回所有的數(shù)據(jù)流編碼;Fd(Rm)表示數(shù)據(jù)流關(guān)聯(lián)表的訪問函數(shù)，返回所有的數(shù)據(jù)流關(guān)聯(lián)對;Fr(Rd)表示某一個數(shù)據(jù)流關(guān)系對中監(jiān)控項關(guān)聯(lián)對的訪問函數(shù)，返回該數(shù)據(jù)流關(guān)系對中所有監(jiān)控項的關(guān)系對。

1.3 管道構(gòu)造方法

構(gòu)造一個管道模型，其過程主要包括:(1)構(gòu)造與業(yè)務(wù)相關(guān)聯(lián)的若干數(shù)據(jù)流的模型;(2)為管道命名，并建立一個管道的唯一標識;(3)在管道中加入已經(jīng)定義好的數(shù)據(jù)流;(4)為管道中的數(shù)據(jù)流添加相互之間的約束，即定義數(shù)據(jù)流關(guān)系。其原理如圖1所示。

圖1 管道構(gòu)造模型

管道模型構(gòu)建好以后，保存在管道數(shù)據(jù)庫中，用戶可以同時構(gòu)建多條管道。管道并不能直接應(yīng)用于實時監(jiān)控，需要在監(jiān)控流程中加載和實例化才能應(yīng)用，當監(jiān)控流程接收到其他系統(tǒng)通過接口傳入的參數(shù)后，加載相應(yīng)的管道并注入實時接收的數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)流的監(jiān)控項中，此時，管道數(shù)據(jù)將保存在監(jiān)控數(shù)據(jù)庫中，直到該管道關(guān)閉。管道的關(guān)閉，有2種方式:(1)正常方式，即在設(shè)定的時間段到期后自動關(guān)閉，從實時監(jiān)控流程和監(jiān)控數(shù)據(jù)庫中移除;(2)非正常停止正在監(jiān)控的管道，將管道置于停止狀態(tài)，如需繼續(xù)監(jiān)控還可以激活停止狀態(tài)的管道，否則將停止狀態(tài)的管道移除。

2 基于管道的數(shù)據(jù)流監(jiān)控構(gòu)件

基于管道方式的數(shù)據(jù)流監(jiān)控算法，被封裝為一個獨立的構(gòu)件［8］，其功能模塊包括:應(yīng)用系統(tǒng)接口、監(jiān)控引擎、數(shù)據(jù)流構(gòu)造器、管道構(gòu)造器、聯(lián)動性自適應(yīng)模塊和曲面監(jiān)控輸出模塊。

2.1 數(shù)據(jù)流監(jiān)控流程

當監(jiān)控算法被封裝為獨立的構(gòu)件后，通過應(yīng)用系統(tǒng)接口構(gòu)建了各類應(yīng)用系統(tǒng)的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)集成通道，由數(shù)據(jù)流構(gòu)造器和管道構(gòu)造器建立數(shù)據(jù)流監(jiān)控的數(shù)據(jù)實體，監(jiān)控引擎將業(yè)務(wù)變化的數(shù)據(jù)裝載到數(shù)據(jù)流和管道中，實時監(jiān)控各業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流變化的聯(lián)動性，聯(lián)動性自適應(yīng)模塊則根據(jù)數(shù)據(jù)流中監(jiān)控項的變化頻率、對其他數(shù)據(jù)流中監(jiān)控項的影響順序，動態(tài)調(diào)整數(shù)據(jù)流中關(guān)聯(lián)關(guān)系的優(yōu)先級和監(jiān)控項的優(yōu)先級，最后將一個時間段內(nèi)形成的具有聯(lián)動關(guān)系的數(shù)據(jù)流節(jié)點的變化情況展示到輸出模塊。該方法的流程說明如圖2所示。

圖2 基于管道方式的數(shù)據(jù)流監(jiān)控流程

數(shù)據(jù)流構(gòu)造器用于構(gòu)造一個存儲業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，通過數(shù)據(jù)流標識確認一條業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流。管道構(gòu)造器用于構(gòu)造一個管道，通過管道標識唯一識別一條管道，每條管道可以添加多條有業(yè)務(wù)關(guān)聯(lián)關(guān)系的數(shù)據(jù)流。通過構(gòu)造器構(gòu)建的數(shù)據(jù)流和管道，是一個沒有實際數(shù)據(jù)的模型，保存在管道數(shù)據(jù)庫中。

監(jiān)控引擎從管道數(shù)據(jù)庫裝載一個管道，接收應(yīng)用系統(tǒng)接口傳遞的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，啟動管道并加載業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)到各數(shù)據(jù)流的監(jiān)控項中，將實時接收的數(shù)據(jù)保存在監(jiān)控數(shù)據(jù)庫中，并實時監(jiān)控數(shù)據(jù)流中監(jiān)控項的變化，記錄變化的聯(lián)動性、時間點。

聯(lián)動性自適應(yīng)模塊會根據(jù)監(jiān)控數(shù)據(jù)的實際聯(lián)動性、時間段的大小，來自動調(diào)整監(jiān)控項的關(guān)聯(lián)關(guān)系。由于管道中數(shù)據(jù)流的關(guān)聯(lián)關(guān)系是在模型中設(shè)置的，在監(jiān)控引擎啟動管道、加載數(shù)據(jù)后，自適應(yīng)模塊會根據(jù)監(jiān)控數(shù)據(jù)庫中，實際監(jiān)控項的狀態(tài)變化、聯(lián)動變化情況而修正關(guān)聯(lián)關(guān)系中的優(yōu)先級、關(guān)聯(lián)順序。

曲面監(jiān)控輸出模塊用于輸出一個管道中所有數(shù)據(jù)流聯(lián)動變化的一個狀態(tài)，該狀態(tài)是一個管道中所有數(shù)據(jù)流的監(jiān)控項在不同時間點形成的數(shù)值變化的關(guān)聯(lián)表。

2.2 基于時間段的曲面監(jiān)控

基于管道方式的數(shù)據(jù)流監(jiān)控算法，其目的是通過業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)狀態(tài)變化的監(jiān)控，揭示在一個時間段內(nèi)業(yè)務(wù)流中隱含的關(guān)聯(lián)性，最終輸出的是一個基于時間點序列的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)狀態(tài)變化關(guān)聯(lián)表。由于數(shù)據(jù)變化引起的聯(lián)動性具有延遲性，所以發(fā)起變化的監(jiān)控項的時間點較早，引起其他監(jiān)控項的數(shù)值變化的時間點較晚，基于業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)狀態(tài)變化的時間點序列通過關(guān)聯(lián)關(guān)系，構(gòu)成一個曲面，因此，形象化地稱之為基于時間段的曲面監(jiān)控。

圖3 基于時間段的曲面監(jiān)控原理

如圖3 所示，由4 條數(shù)據(jù)流 D1、D2、D3、D4構(gòu)建的一個管道，在時間點t0監(jiān)控到D1中的數(shù)據(jù)首先發(fā)生變化，其后監(jiān)控到D2、D3、D4中的數(shù)據(jù)依次在時間點t1、t3、t2發(fā)生變化，從而構(gòu)成一個以時間點ti序列為頂點，以業(yè)務(wù)流Di的關(guān)聯(lián)關(guān)系為邊的曲面。如果用xi表示業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)變化的程度，例如，項目進度在t0時刻增加了10%，則x0=10%，最終形成如表1所示的關(guān)聯(lián)表。

表1 基于時間點序列的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)狀態(tài)變化關(guān)聯(lián)表

結(jié)合表1和圖3可以分析得出:業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的聯(lián)動性是以 D1、D2、D3、D4序列為順序;D1是發(fā)起變化的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，D4是最后受影響的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù);時間點ti序列之間的差值越小，則在該時間段對應(yīng)的業(yè)務(wù)流Di之間的聯(lián)動性越強;受影響的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)變化的程度xi越大，則與發(fā)起變化的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)性越緊密。由于發(fā)起變化的監(jiān)控項可能不同，通過對發(fā)起監(jiān)控項、引起變化監(jiān)控項的持續(xù)性觀測，能夠有效幫助用戶找到業(yè)務(wù)流程中數(shù)據(jù)變化的規(guī)律。

3 應(yīng)用實例

基于管道方式的數(shù)據(jù)流監(jiān)控構(gòu)件，與現(xiàn)有信息系統(tǒng)的集成包括2個層次:界面層次的集成，將構(gòu)件的功能頁面以iframe方式二次加載到信息系統(tǒng)的主界面中;數(shù)據(jù)訪問層次的集成，在信息系統(tǒng)中創(chuàng)建加管道數(shù)據(jù)庫，引入監(jiān)控構(gòu)件的數(shù)據(jù)訪問方法，通過監(jiān)控構(gòu)件的應(yīng)用程序接口實現(xiàn)與信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交互。

基于管道方式的數(shù)據(jù)流監(jiān)控方法已經(jīng)應(yīng)用于企業(yè)的業(yè)務(wù)系統(tǒng)，對跨應(yīng)用系統(tǒng)、業(yè)務(wù)交叉場景下的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)性具有良好的監(jiān)控效果。方法的應(yīng)用，有效幫助了企業(yè)對業(yè)務(wù)流程中隱含的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)性、數(shù)據(jù)流變化的規(guī)律性進行監(jiān)測，輔助企業(yè)實施業(yè)務(wù)流程重組、改善經(jīng)營管理活動。圖4是該方法在統(tǒng)計分析中的應(yīng)用。

圖4 應(yīng)用實例

4 結(jié)束語

業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)產(chǎn)生的項目、產(chǎn)品、資金、物資設(shè)備等數(shù)據(jù)信息，對企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營活動很重要，當前企業(yè)信息化建設(shè)沒有統(tǒng)一規(guī)劃，無法實現(xiàn)信息共享，使得對這些數(shù)據(jù)長期、持續(xù)性變化和關(guān)聯(lián)關(guān)系的監(jiān)控缺少有效方法。為解決目前存在的問題，本文論述了一種基于管道方式的數(shù)據(jù)流監(jiān)控方法，詳細闡述了數(shù)據(jù)流、管道的概念和構(gòu)建方法，介紹了該方法的監(jiān)控流程、基于時間段的曲面監(jiān)控效果，最后給出了應(yīng)用實例。

在完成上述算法功能和應(yīng)用場景的基礎(chǔ)上，對算法的性能提升、應(yīng)用領(lǐng)域的拓展將是下一階段的重點工作。提升性能的主要方法有:(1)加載管道數(shù)據(jù)實現(xiàn)局部數(shù)據(jù)的載入，即發(fā)生變化的監(jiān)控項數(shù)據(jù)的載入，改變當前整個管道全部加載的過程;(2)改進自適應(yīng)模塊的算法模型，提升算法對關(guān)聯(lián)關(guān)系的修正精度。應(yīng)用領(lǐng)域的拓展將考慮增加用戶自定義監(jiān)控項的功能，以適應(yīng)更多的業(yè)務(wù)領(lǐng)域，并且積極推廣算法在更多企業(yè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)中的應(yīng)用。

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