供水服务链工作流管理中信息系统的集成
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[摘 要] 本文首先提出了供水服务链的工作流顶层模型，分析了供水服务链中各节点信息化建设的现状及问题，然后从供水行业服务的整体角度，探讨了供水服务链工作流管理中的管理思想、信息系统集成方案、管理架构及管理流程的设计，以全面提高供水服务管理信息化的水平。
[关键词] 供水服务链；工作流；系统集成
doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2014 . 06. 016
[中图分类号] C931.9 [文献标识码] A [文章编号] 1673 - 0194（2014）06- 0022- 03
1 引 言
目前，我国在水资源利用方面，水务管理部门和供水企业存在着水资源利用效率低下、水资源污染严重，生活用水将越来越少等问题。为了解决这些问题，我国的供水行业进行了信息化建设，利用IT技术提高水资源使用效率，为广大居民提供更好的供水服务。但不可否认的是在信息化建设中，还存在不少问题，比较典型的有供水各个环节信息独立、开发水平低下、缺乏专业的人才进行信息化管理、信息化建设缺乏长期的规划等。
因此，必须利用先进的管理思想，利用现代先进的信息技术强化水资源管理，构建现代水务管理信息系统，做到全面和实时监控供水服务中各个环节的信息，及时发现问题并解决问题，合理地配置社会水资源，提供优质的供水服务。
2 城市供水服务链工作流模型
我国城市供水服务主要包括了3个参与主体，分别为终端用户，供水企业，政府水务管理部门，这三者之间存在着一定的工作逻辑关系。
政府水务管理部门为供水企业提供服务，供水企业又为终端用户提供服务。终端用户有问题可反馈给供水企业，供水企业有问题可反馈给政府水务管理部门。因此，这三者之间实际构成了一个供水服务链，其工作流的顶层模型如图1所示。
在供水服务管理过程中政府水务管理部门的功能主要是管理着水源，即监控和收集水源信息，调控供水量与供水区域等，并给供水企业传达相关政策。
供水企业要根据政府水务管理部门的政策制定供水服务策略并为终端用户提供服务。
在这个供水服务链上主要涉及的服务项目有城市用水不同用户的划分、不同用户用水量的调度、不同时段和不同地点社会用水供应量的调度、查表机制、用户缴费与收费机制、故障检测机制、用户报修与维修机制、客户服务机制（包括用户投诉即问题反馈机制）、问题收集与处理机制、信息公开与查询机制、信息通知机制、数据传递与使用机制。
从供水服务链的业务流程分析可以得知终端用户信息上报与查询系统与供水公司及水务管理部门的信息公开系统、信息收集与传递系统中数据是相通的。
供水服务链上各节点行业内管理系统大体上都是为了当时的业务需求而建立的，并未从长远和效率角度规划信息化的建设。传统的供水服务管理系统从业务流程处理角度来看，水务管理部门、供水公司的管理系统以及为终端用户部署的管理系统都是相互分离的。
从资源使用角度来看，每个系统单独分开即单独处理每一个模块，单独用一套数据格式在数据库存储各类数据。毫无疑问，这会产生很多数据冗余，相应地也就造成了很多存储资源与计算资源的浪费。而且随着需求也会增多，会造成业务逻辑的复杂化，在这种情况下，若还用传统的系统架构，只会造成系统架构越来越臃肿，效率越来越低，浪费越来越多，由此可以看出，传统的系统架构方案已经不再适用现在的大环境。
针对这些问题，应设计新的系统架构，使系统之间相互联系，减少数据冗余与资源浪费。目前，水务管理部门和供水企业在局部已经开始了系统直接相连，但从整个服务链上所涉及的所有部门的大局上来看，这种整体有效的系统架构还未形成。
3 供水服务链工作流管理的实施
3.1 供水服务链工作流管理概述
工作流要解决的问题就是在多个参与者之间按照某种预定义的规则自动传递消息，实现预期的业务目标。而工作流管理系统的作用，就是将现实世界中的业务流程转化成计算机化的表示形式，并在此表示形式的驱动下完成工作流的执行和管理[1]。
供水服务链工作流管理则在上述工作流管理定义的基础上拓展了工作流管理的范围，是对整个供水服务链上的业务流程做标准化的工作流管理，跨越了多个不同性质的部门，主要涉及到水务管理部门、供水企业以及社会终端点。此处的社会终端点主要是社会终端用户设备参与到供水服务管理系统中的部分，主要有智能报修、收费及抄表点。在现在智能报修、收费、抄表还未完全覆盖城市的各个角落的情况下，社会终端点也是不完善的，但这将会是未来智慧生活的一个趋势，因此在此处将社会终端点也加入到服务链工作流管理中。
利用供水服务链工作流管理系统可以实现将供水业务的一些标准化流程通过计算机自动进行，其中与用户服务有关的有水源监控信息传递、管网等设备检测信息的传递、供水调度与分配流程、抄表与水费收费、报修与维修、信息与收集流程，这些流程都可以整合到供水服务链工作流管理系统内。
实施服务链工作流管理系统的关键就是利用信息技术自动、正确、无碍地执行整合在工作流管理系统内部的流程，以提高服务执行的效率，减少人工操作带来的失误。信息系统执行流程过程中要按照标准接收和产生数据，便于其他系统的调用，方便实行数据共享策略。
供水服务链工作流管理系统执行的流程涉及到多个方面，如水源监控信息的传递涉及到水务管理部门的系统，收费流程涉及到供水公司管理系统。为了在现有资源的基础上，通过整合与利用新技术实现智慧供水服务与管理，首先要解决的就是不同部门之间信息系统的集成，使涉及到的各种业务数据能畅通无阻地通过工作流系统在各个系统之间流通。
3.2 孤立信息系统的分析
孤立信息系统就是信息系统由于自身独特的数据存储格式造成与外部系统无法进行数据共享，只能处理单个系统内部的业务。随着业务的增多，也必然导致信息系统个数的增多和单个系统的负荷繁重，使业务人员操作起来更加麻烦，无法适应更加复杂的业务，而且许多系统之间做的都是一些相似的工作，必然会造成许多资源的浪费。
通过研究发现水务管理部门的水源的检测信息可以提供给供水公司的水量调度信息，供水公司的抄表信息直接决定了收费流程的执行，管网状态检测信息与用户报修信息决定了供水公司的维修调度流程的执行，终端用户的信息上报与查询系统应该与供水公司和水务管理部门的信息收集与传递及公开系统应该整合成一个系统。若上述的流程都分开且各自处理，无疑会增加许多冗余的信息与功能相似的系统，因此需要通过系统集成技术，把各个系统整合起来，可以删减许多相似的功能，避免造成不必要的资源浪费。系统的集成并不是简单的一加一工作，几个系统的集成的功能必定远远大于这些系统孤立时的功能。通过多个系统集成也可以使业务人员的操作更加方便，减少人为操作出现的错误。
3.3 供水服务链工作流管理中信息系统的集成
3.3.1 供水服务链信息系统集成概述
系统集成是将独立分离的硬件和软件集成到相互之间有一定关联性，而且协调统一的可供数据交流共享和应用沟通的中心系统中，使现有的应用和数据库能够在新的环境下良好运行，各个系统能够充分共享资源，以便实现高效、集中的管理策略[2]。
在本文中，系统集成将不再只局限于单个组织单位，集成范围将跨越水务管理部门、供水企业以及各个社会终端点，即供水服务链的各节点，因此，在进行系统集成的时候不仅要实现系统间的通信及数据传递，同时还要进行数据访问权限控制以及通信安全控制，并且在此基础之上进行业务处理过程的集合，使系统的处理流程更加优化，使系统能够在正确的时间、正确的节点、处理正确的业务及向外界传递正确的信息。
为了方便称呼，在此将集成后的系统统称为中心系统。
3.3.2 供水服务链工作流管理中信息系统集成方案
对服务链工作流管理中信息系统的集成分为两部分，即业务处理过程的整合和系统物理通信过程的整合。业务处理流程的整合以实际业务流程为基准以此进行系统内部操作。系统物理通信过程的整合则主要从系统集成的通信架构角度出发，完成系统的集成。
目前国内外关于系统集成的研究已经有很多可以实施的方案，基于多Agent（）的信息集成的研究已经达到了一个比较成熟地步，其中Agent系统是一种能够感知外界环境的刺激，并据此对动作进行主动控制和规划，以响应外界刺激的一种软件或硬件实体[3]。因为Agent系统的智能处理功能更能满足智慧供水的特点，所以可以在这种方案下进行系统的集成。对于各个系统之间的通信整合，可以使用SOA架构（面向服务的体系架构）进行整合，同时SOA架构也是目前国内外比较成熟的架构方案。对于多Agent集成方案与SOA集成方案同时实施存在功能重复的问题，可以采用取长补短的方式，对两个方案的具体实施进行对应的删减与修改，使之能完美地整合在一起，至于具体的删减和修改方案，可以应该根据智慧供水实施时的具体情况而定。
根据Agent系统的特点，可以将要整合的各个系统改造成具有特定功能模块的Agent系统，通过每个Agent之间的通信与协调，由此整合成一个基于多Agent的信息集成平台。多Agent系统基于Agent之间的合作，能很好地继承各类信息资源。目前许多集成企业已经在使用的有多Agent采购系统、多Agent制造调度系统、多Agent运输分配系统等[4]。
基于多Agent系统的整合，更多地注重各系统业务流程处理之间的整合，在系统开发过程中，不同的系统会用到不同的数据存储方式，因此还需要对异构数据源的数据通信进行整合，在此，可以用XML（可扩展标记语言）框架进行数据格式的整合，XML是一种通用语言规范，能够用来组织可扩展的数据结构并且使数据显示和数据结构相分离，已经成为应用之间数据交换的通用格式。整合过程如下：发送出去的数据以同一的XML格式进行格式转换再以通信协议封装数据包发送，接受到的数据包解包后再以同一的XML格式进行解读，做到便于通信中的各Agent能够更好地接受和理解传递过来的数据。
对于采用多Agent信息集成方式，专家系统的建立是必不可少的。专家系统是一种智能的计算机程序，这种程序使用知识与推理过程来求解复杂问题[5]。专家系统的建立关键在于知识库与推理模型的建立，知识库的建立就是各种数据的采集、处理与分析结果，依赖于整条服务链中的各种智能设备。本文将此处的专家系统并入到中心系统中的数据中心。
SOA是一种面向服务的软件架构，它以服务为基本单元，根据需求通过网络将服务进行分布式部署和组合，服务之间通过定义良好的接口和协议进行通信，实现服务的异构通信。ESB（企业服务总线）是SOA的一种实现框架，采用中间件模式，基于事件驱动，支持异构平台中服务、消息的交互，对总线上各种应用具有适当的服务级别和可管理性。国外知名企业如IBM、Oracle、微软等软件巨头先后实施了SOA方案，随着Web services技术的日益成熟，IBM、BEA等开发商已经开发出相对成熟的ESB产品，其中Sonic和Cape Clear公司开发的Sonic ESB和Cape Clear ESB被认为是ESB产品开发的先驱[6]。
显示层设计将以GIS（地理信息系统）为基础，利用企业门户思想进入到其他各个系统中，同时在GIS的可视化界面上查看每个地区的对应信息。
企业门户是一个网络门户，为所有与某个或多个组织有关的人提供所有与组织有关的信息和服务，并且根据访问者的身份不同，能够得到组织内部网上的应用和信息资源的量也不同[7]。
对于多Agent系统集成和SOA-ESB架构整合的系统集成方案，可以采用多层功能处理和通信以及面向切面的架构方式完成各个组件的分工与组件间的通信。对于采用多层和面向切面架构，除了使各组件分工明确之外，更为重要的是便于以后系统的组件数量与功能上的扩展。
3.3.3 供水服务链工作流管理中管理架构及管理流程的设计
以前管理信息系统的实施都是为了当时的业务的需求而建立，并未从长远和效率角度规划信息化的建设，甚至在数字供水这一阶段，也是以数据的存储与调用为主，未从分析与决策的高度上使用系统。因此，目前中国供水行业的各个子系统（如调度系统、营业收费系统等）若是单从各个系统内部进行改善，无非就是改善系统的运行速度、出错率等硬件和系统编程方式，但这并不是我国供水行业面临的主要问题，也不能解决系统缺失分析与决策功能的问题。从各行各业信息化的实施情况来看，管理信息系统的实施并不是设备和软件越高级越好，往往适用的才是最好的，本文在此提出的供水管理信息化的设想，是尽量保存供水行业上下游部门的原有系统，在此基础上做一个系统的整合工作，使各个系统能够实现数据的共享与传递，并能以整合后的系统为基础，增加分析与决策功能。
要整合各个系统并增加分析与决策功能，不仅仅只从技术的方面考虑，更要从业务的方面进行的考虑。其实，在现实生活中，无论水源的管理与调度、供水管网的铺设与维修、水费的收取，都离不开准确的地理位置，因此，可以GIS为基础，分析连接供水行业上下游各个子系统。在此，提出整合后的系统架构，如图2所示。
在图2中，以GIS为核心，以此整合供水业务流程中各个管理信息系统。GIS的基础就是地理数据，将基本的地理数据与各家各户的供水用水信息、城市内每条供水管道信息、水源信息等等可以定位的供水信息相结合，就可以对各种供水信息进行定位，这也是进行本系统整合的基础。
其中现实生活中涉及到的系统肯定不止这么几个，而且随着业务的需要以及技术的发展，必定会有各种各样的需求出现，随之而来的就是各种系统的实施。对于这些并未提及的系统而言，需要地理数据的系统都与GIS相结合，不需要地理数据的系统必定都是供水公司以及水务管理部门的内部系统。
在图2中，与GIS有交集的系统，都称作系统嵌入式连接，这些系统既可以通过GIS调用接口启动，也可以在外部直接调用。其中GIS以及嵌入GIS的各个系统共用一个数据库群，而且只要与业务相关的系统，无论是终端用户、供水公司还是水务管理部门都可以使用，只是身份不同即使用的目的不同，具有的权限也不同。
对于系统的显示方式，将采用企业门户的思想，可以以GIS为主界面进入其他各个系统，同时在GIS的可视化界面上查看每个地区的对应信息。
对于数据处理中心，包括多Agent信息集成中的专家系统，是从共享数据库群中提取各种有用数据，用来进行数据分析与挖掘工作，以此作为决策与分析系统的事实依据，供水务管理部门和供水公司使用。对于多个用户共用一个系统的方案，要做好权限管理的工作，避免引起业务上的混乱。
本文对于供水管理信息化的改进提出的想法，只是从业务角度进行考虑，并未从技术上进行系统架构的分析。但是在面向服务架构、中间件技术等技术架构方案都已经相当成熟的情况下，要实现上述系统的整合并不是太难的问题。
4 结 语
在服务链工作流管理系统中利用整合后的系统实现供水服务与管理中的业务流之后，就要更加关注外部数据的采集与通信等功能，而这就要在现有的系统之上利用物联网、云计算等新IT技术实现，也称作“智慧的解决方案”。
主要参考文献
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