蔣理

[摘 要] 本文首先提出了供水服務鏈的工作流頂層模型，分析了供水服務鏈中各節(jié)點信息化建設的現(xiàn)狀及問題，然后從供水行業(yè)服務的整體角度，探討了供水服務鏈工作流管理中的管理思想、信息系統(tǒng)集成方案、管理架構(gòu)及管理流程的設計，以全面提高供水服務管理信息化的水平。

[關(guān)鍵詞] 供水服務鏈；工作流；系統(tǒng)集成

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2014 . 06. 016

[中圖分類號] C931.9 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673 - 0194（2014）06- 0022- 03

1 引 言

目前，我國在水資源利用方面，水務管理部門和供水企業(yè)存在著水資源利用效率低下、水資源污染嚴重，生活用水將越來越少等問題。為了解決這些問題，我國的供水行業(yè)進行了信息化建設，利用IT技術(shù)提高水資源使用效率，為廣大居民提供更好的供水服務。但不可否認的是在信息化建設中，還存在不少問題，比較典型的有供水各個環(huán)節(jié)信息獨立、開發(fā)水平低下、缺乏專業(yè)的人才進行信息化管理、信息化建設缺乏長期的規(guī)劃等。

因此，必須利用先進的管理思想，利用現(xiàn)代先進的信息技術(shù)強化水資源管理，構(gòu)建現(xiàn)代水務管理信息系統(tǒng)，做到全面和實時監(jiān)控供水服務中各個環(huán)節(jié)的信息，及時發(fā)現(xiàn)問題并解決問題，合理地配置社會水資源，提供優(yōu)質(zhì)的供水服務。

2 城市供水服務鏈工作流模型

我國城市供水服務主要包括了3個參與主體，分別為終端用戶，供水企業(yè)，政府水務管理部門，這三者之間存在著一定的工作邏輯關(guān)系。

政府水務管理部門為供水企業(yè)提供服務，供水企業(yè)又為終端用戶提供服務。終端用戶有問題可反饋給供水企業(yè)，供水企業(yè)有問題可反饋給政府水務管理部門。因此，這三者之間實際構(gòu)成了一個供水服務鏈，其工作流的頂層模型如圖1所示。

在供水服務管理過程中政府水務管理部門的功能主要是管理著水源，即監(jiān)控和收集水源信息，調(diào)控供水量與供水區(qū)域等，并給供水企業(yè)傳達相關(guān)政策。

供水企業(yè)要根據(jù)政府水務管理部門的政策制定供水服務策略并為終端用戶提供服務。

在這個供水服務鏈上主要涉及的服務項目有城市用水不同用戶的劃分、不同用戶用水量的調(diào)度、不同時段和不同地點社會用水供應量的調(diào)度、查表機制、用戶繳費與收費機制、故障檢測機制、用戶報修與維修機制、客戶服務機制（包括用戶投訴即問題反饋機制）、問題收集與處理機制、信息公開與查詢機制、信息通知機制、數(shù)據(jù)傳遞與使用機制。

從供水服務鏈的業(yè)務流程分析可以得知終端用戶信息上報與查詢系統(tǒng)與供水公司及水務管理部門的信息公開系統(tǒng)、信息收集與傳遞系統(tǒng)中數(shù)據(jù)是相通的。

供水服務鏈上各節(jié)點行業(yè)內(nèi)管理系統(tǒng)大體上都是為了當時的業(yè)務需求而建立的，并未從長遠和效率角度規(guī)劃信息化的建設。傳統(tǒng)的供水服務管理系統(tǒng)從業(yè)務流程處理角度來看，水務管理部門、供水公司的管理系統(tǒng)以及為終端用戶部署的管理系統(tǒng)都是相互分離的。

從資源使用角度來看，每個系統(tǒng)單獨分開即單獨處理每一個模塊，單獨用一套數(shù)據(jù)格式在數(shù)據(jù)庫存儲各類數(shù)據(jù)。毫無疑問，這會產(chǎn)生很多數(shù)據(jù)冗余，相應地也就造成了很多存儲資源與計算資源的浪費。而且隨著需求也會增多，會造成業(yè)務邏輯的復雜化，在這種情況下，若還用傳統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu)，只會造成系統(tǒng)架構(gòu)越來越臃腫，效率越來越低，浪費越來越多，由此可以看出，傳統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu)方案已經(jīng)不再適用現(xiàn)在的大環(huán)境。

針對這些問題，應設計新的系統(tǒng)架構(gòu)，使系統(tǒng)之間相互聯(lián)系，減少數(shù)據(jù)冗余與資源浪費。目前，水務管理部門和供水企業(yè)在局部已經(jīng)開始了系統(tǒng)直接相連，但從整個服務鏈上所涉及的所有部門的大局上來看，這種整體有效的系統(tǒng)架構(gòu)還未形成。

3 供水服務鏈工作流管理的實施

3.1 供水服務鏈工作流管理概述

工作流要解決的問題就是在多個參與者之間按照某種預定義的規(guī)則自動傳遞消息，實現(xiàn)預期的業(yè)務目標。而工作流管理系統(tǒng)的作用，就是將現(xiàn)實世界中的業(yè)務流程轉(zhuǎn)化成計算機化的表示形式，并在此表示形式的驅(qū)動下完成工作流的執(zhí)行和管理[1]。

供水服務鏈工作流管理則在上述工作流管理定義的基礎上拓展了工作流管理的范圍，是對整個供水服務鏈上的業(yè)務流程做標準化的工作流管理，跨越了多個不同性質(zhì)的部門，主要涉及到水務管理部門、供水企業(yè)以及社會終端點。此處的社會終端點主要是社會終端用戶設備參與到供水服務管理系統(tǒng)中的部分，主要有智能報修、收費及抄表點。在現(xiàn)在智能報修、收費、抄表還未完全覆蓋城市的各個角落的情況下，社會終端點也是不完善的，但這將會是未來智慧生活的一個趨勢，因此在此處將社會終端點也加入到服務鏈工作流管理中。

利用供水服務鏈工作流管理系統(tǒng)可以實現(xiàn)將供水業(yè)務的一些標準化流程通過計算機自動進行，其中與用戶服務有關(guān)的有水源監(jiān)控信息傳遞、管網(wǎng)等設備檢測信息的傳遞、供水調(diào)度與分配流程、抄表與水費收費、報修與維修、信息發(fā)布與收集流程，這些流程都可以整合到供水服務鏈工作流管理系統(tǒng)內(nèi)。

實施服務鏈工作流管理系統(tǒng)的關(guān)鍵就是利用信息技術(shù)自動、正確、無礙地執(zhí)行整合在工作流管理系統(tǒng)內(nèi)部的流程，以提高服務執(zhí)行的效率，減少人工操作帶來的失誤。信息系統(tǒng)執(zhí)行流程過程中要按照標準接收和產(chǎn)生數(shù)據(jù)，便于其他系統(tǒng)的調(diào)用，方便實行數(shù)據(jù)共享策略。

供水服務鏈工作流管理系統(tǒng)執(zhí)行的流程涉及到多個方面，如水源監(jiān)控信息的傳遞涉及到水務管理部門的系統(tǒng)，收費流程涉及到供水公司管理系統(tǒng)。為了在現(xiàn)有資源的基礎上，通過整合與利用新技術(shù)實現(xiàn)智慧供水服務與管理，首先要解決的就是不同部門之間信息系統(tǒng)的集成，使涉及到的各種業(yè)務數(shù)據(jù)能暢通無阻地通過工作流系統(tǒng)在各個系統(tǒng)之間流通。

3.2 孤立信息系統(tǒng)的分析

孤立信息系統(tǒng)就是信息系統(tǒng)由于自身獨特的數(shù)據(jù)存儲格式造成與外部系統(tǒng)無法進行數(shù)據(jù)共享，只能處理單個系統(tǒng)內(nèi)部的業(yè)務。隨著業(yè)務的增多，也必然導致信息系統(tǒng)個數(shù)的增多和單個系統(tǒng)的負荷繁重，使業(yè)務人員操作起來更加麻煩，無法適應更加復雜的業(yè)務，而且許多系統(tǒng)之間做的都是一些相似的工作，必然會造成許多資源的浪費。

通過研究發(fā)現(xiàn)水務管理部門的水源的檢測信息可以提供給供水公司的水量調(diào)度信息，供水公司的抄表信息直接決定了收費流程的執(zhí)行，管網(wǎng)狀態(tài)檢測信息與用戶報修信息決定了供水公司的維修調(diào)度流程的執(zhí)行，終端用戶的信息上報與查詢系統(tǒng)應該與供水公司和水務管理部門的信息收集與傳遞及公開系統(tǒng)應該整合成一個系統(tǒng)。若上述的流程都分開且各自處理，無疑會增加許多冗余的信息與功能相似的系統(tǒng)，因此需要通過系統(tǒng)集成技術(shù)，把各個系統(tǒng)整合起來，可以刪減許多相似的功能，避免造成不必要的資源浪費。系統(tǒng)的集成并不是簡單的一加一工作，幾個系統(tǒng)的集成的功能必定遠遠大于這些系統(tǒng)孤立時的功能。通過多個系統(tǒng)集成也可以使業(yè)務人員的操作更加方便，減少人為操作出現(xiàn)的錯誤。

3.3 供水服務鏈工作流管理中信息系統(tǒng)的集成

3.3.1 供水服務鏈信息系統(tǒng)集成概述

系統(tǒng)集成是將獨立分離的硬件和軟件集成到相互之間有一定關(guān)聯(lián)性，而且協(xié)調(diào)統(tǒng)一的可供數(shù)據(jù)交流共享和應用溝通的中心系統(tǒng)中，使現(xiàn)有的應用和數(shù)據(jù)庫能夠在新的環(huán)境下良好運行，各個系統(tǒng)能夠充分共享資源，以便實現(xiàn)高效、集中的管理策略[2]。

在本文中，系統(tǒng)集成將不再只局限于單個組織單位，集成范圍將跨越水務管理部門、供水企業(yè)以及各個社會終端點，即供水服務鏈的各節(jié)點，因此，在進行系統(tǒng)集成的時候不僅要實現(xiàn)系統(tǒng)間的通信及數(shù)據(jù)傳遞，同時還要進行數(shù)據(jù)訪問權(quán)限控制以及通信安全控制，并且在此基礎之上進行業(yè)務處理過程的集合，使系統(tǒng)的處理流程更加優(yōu)化，使系統(tǒng)能夠在正確的時間、正確的節(jié)點、處理正確的業(yè)務及向外界傳遞正確的信息。

為了方便稱呼，在此將集成后的系統(tǒng)統(tǒng)稱為中心系統(tǒng)。

3.3.2 供水服務鏈工作流管理中信息系統(tǒng)集成方案

對服務鏈工作流管理中信息系統(tǒng)的集成分為兩部分，即業(yè)務處理過程的整合和系統(tǒng)物理通信過程的整合。業(yè)務處理流程的整合以實際業(yè)務流程為基準以此進行系統(tǒng)內(nèi)部操作。系統(tǒng)物理通信過程的整合則主要從系統(tǒng)集成的通信架構(gòu)角度出發(fā)，完成系統(tǒng)的集成。

目前國內(nèi)外關(guān)于系統(tǒng)集成的研究已經(jīng)有很多可以實施的方案，基于多Agent（代理）的信息集成的研究已經(jīng)達到了一個比較成熟地步，其中Agent系統(tǒng)是一種能夠感知外界環(huán)境的刺激，并據(jù)此對動作進行主動控制和規(guī)劃，以響應外界刺激的一種軟件或硬件實體[3]。因為Agent系統(tǒng)的智能處理功能更能滿足智慧供水的特點，所以可以在這種方案下進行系統(tǒng)的集成。對于各個系統(tǒng)之間的通信整合，可以使用SOA架構(gòu)（面向服務的體系架構(gòu)）進行整合，同時SOA架構(gòu)也是目前國內(nèi)外比較成熟的架構(gòu)方案。對于多Agent集成方案與SOA集成方案同時實施存在功能重復的問題，可以采用取長補短的方式，對兩個方案的具體實施進行對應的刪減與修改，使之能完美地整合在一起，至于具體的刪減和修改方案，可以應該根據(jù)智慧供水實施時的具體情況而定。

根據(jù)Agent系統(tǒng)的特點，可以將要整合的各個系統(tǒng)改造成具有特定功能模塊的Agent系統(tǒng)，通過每個Agent之間的通信與協(xié)調(diào)，由此整合成一個基于多Agent的信息集成平臺。多Agent系統(tǒng)基于Agent之間的合作，能很好地繼承各類信息資源。目前許多集成企業(yè)已經(jīng)在使用的有多Agent采購系統(tǒng)、多Agent制造調(diào)度系統(tǒng)、多Agent運輸分配系統(tǒng)等[4]。

基于多Agent系統(tǒng)的整合，更多地注重各系統(tǒng)業(yè)務流程處理之間的整合，在系統(tǒng)開發(fā)過程中，不同的系統(tǒng)會用到不同的數(shù)據(jù)存儲方式，因此還需要對異構(gòu)數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)通信進行整合，在此，可以用XML（可擴展標記語言）框架進行數(shù)據(jù)格式的整合，XML是一種通用語言規(guī)范，能夠用來組織可擴展的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)并且使數(shù)據(jù)顯示和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)相分離，已經(jīng)成為應用之間數(shù)據(jù)交換的通用格式。整合過程如下：發(fā)送出去的數(shù)據(jù)以同一的XML格式進行格式轉(zhuǎn)換再以通信協(xié)議封裝數(shù)據(jù)包發(fā)送，接受到的數(shù)據(jù)包解包后再以同一的XML格式進行解讀，做到便于通信中的各Agent能夠更好地接受和理解傳遞過來的數(shù)據(jù)。

對于采用多Agent信息集成方式，專家系統(tǒng)的建立是必不可少的。專家系統(tǒng)是一種智能的計算機程序，這種程序使用知識與推理過程來求解復雜問題[5]。專家系統(tǒng)的建立關(guān)鍵在于知識庫與推理模型的建立，知識庫的建立就是各種數(shù)據(jù)的采集、處理與分析結(jié)果，依賴于整條服務鏈中的各種智能設備。本文將此處的專家系統(tǒng)并入到中心系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)中心。

SOA是一種面向服務的軟件架構(gòu)，它以服務為基本單元，根據(jù)需求通過網(wǎng)絡將服務進行分布式部署和組合，服務之間通過定義良好的接口和協(xié)議進行通信，實現(xiàn)服務的異構(gòu)通信。ESB（企業(yè)服務總線）是SOA的一種實現(xiàn)框架，采用中間件模式，基于事件驅(qū)動，支持異構(gòu)平臺中服務、消息的交互，對總線上各種應用具有適當?shù)姆占墑e和可管理性。國外知名企業(yè)如IBM、Oracle、微軟等軟件巨頭先后實施了SOA方案，隨著Web services技術(shù)的日益成熟，IBM、BEA等開發(fā)商已經(jīng)開發(fā)出相對成熟的ESB產(chǎn)品，其中Sonic和Cape Clear公司開發(fā)的Sonic ESB和Cape Clear ESB被認為是ESB產(chǎn)品開發(fā)的先驅(qū)[6]。

顯示層設計將以GIS（地理信息系統(tǒng)）為基礎，利用企業(yè)門戶思想進入到其他各個系統(tǒng)中，同時在GIS的可視化界面上查看每個地區(qū)的對應信息。

企業(yè)門戶是一個網(wǎng)絡門戶，為所有與某個或多個組織有關(guān)的人提供所有與組織有關(guān)的信息和服務，并且根據(jù)訪問者的身份不同，能夠得到組織內(nèi)部網(wǎng)上的應用和信息資源的量也不同[7]。

對于多Agent系統(tǒng)集成和SOA-ESB架構(gòu)整合的系統(tǒng)集成方案，可以采用多層功能處理和通信以及面向切面的架構(gòu)方式完成各個組件的分工與組件間的通信。對于采用多層和面向切面架構(gòu)，除了使各組件分工明確之外，更為重要的是便于以后系統(tǒng)的組件數(shù)量與功能上的擴展。

3.3.3 供水服務鏈工作流管理中管理架構(gòu)及管理流程的設計

以前管理信息系統(tǒng)的實施都是為了當時的業(yè)務的需求而建立，并未從長遠和效率角度規(guī)劃信息化的建設，甚至在數(shù)字供水這一階段，也是以數(shù)據(jù)的存儲與調(diào)用為主，未從分析與決策的高度上使用系統(tǒng)。因此，目前中國供水行業(yè)的各個子系統(tǒng)（如調(diào)度系統(tǒng)、營業(yè)收費系統(tǒng)等）若是單從各個系統(tǒng)內(nèi)部進行改善，無非就是改善系統(tǒng)的運行速度、出錯率等硬件和系統(tǒng)編程方式，但這并不是我國供水行業(yè)面臨的主要問題，也不能解決系統(tǒng)缺失分析與決策功能的問題。從各行各業(yè)信息化的實施情況來看，管理信息系統(tǒng)的實施并不是設備和軟件越高級越好，往往適用的才是最好的，本文在此提出的供水管理信息化的設想，是盡量保存供水行業(yè)上下游部門的原有系統(tǒng)，在此基礎上做一個系統(tǒng)的整合工作，使各個系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的共享與傳遞，并能以整合后的系統(tǒng)為基礎，增加分析與決策功能。

要整合各個系統(tǒng)并增加分析與決策功能，不僅僅只從技術(shù)的方面考慮，更要從業(yè)務的方面進行的考慮。其實，在現(xiàn)實生活中，無論水源的管理與調(diào)度、供水管網(wǎng)的鋪設與維修、水費的收取，都離不開準確的地理位置，因此，可以GIS為基礎，分析連接供水行業(yè)上下游各個子系統(tǒng)。在此，提出整合后的系統(tǒng)架構(gòu)，如圖2所示。

在圖2中，以GIS為核心，以此整合供水業(yè)務流程中各個管理信息系統(tǒng)。GIS的基礎就是地理數(shù)據(jù)，將基本的地理數(shù)據(jù)與各家各戶的供水用水信息、城市內(nèi)每條供水管道信息、水源信息等等可以定位的供水信息相結(jié)合，就可以對各種供水信息進行定位，這也是進行本系統(tǒng)整合的基礎。

其中現(xiàn)實生活中涉及到的系統(tǒng)肯定不止這么幾個，而且隨著業(yè)務的需要以及技術(shù)的發(fā)展，必定會有各種各樣的需求出現(xiàn)，隨之而來的就是各種系統(tǒng)的實施。對于這些并未提及的系統(tǒng)而言，需要地理數(shù)據(jù)的系統(tǒng)都與GIS相結(jié)合，不需要地理數(shù)據(jù)的系統(tǒng)必定都是供水公司以及水務管理部門的內(nèi)部系統(tǒng)。

在圖2中，與GIS有交集的系統(tǒng)，都稱作系統(tǒng)嵌入式連接，這些系統(tǒng)既可以通過GIS調(diào)用接口啟動，也可以在外部直接調(diào)用。其中GIS以及嵌入GIS的各個系統(tǒng)共用一個數(shù)據(jù)庫群，而且只要與業(yè)務相關(guān)的系統(tǒng)，無論是終端用戶、供水公司還是水務管理部門都可以使用，只是身份不同即使用的目的不同，具有的權(quán)限也不同。

對于系統(tǒng)的顯示方式，將采用企業(yè)門戶的思想，可以以GIS為主界面進入其他各個系統(tǒng)，同時在GIS的可視化界面上查看每個地區(qū)的對應信息。

對于數(shù)據(jù)處理中心，包括多Agent信息集成中的專家系統(tǒng)，是從共享數(shù)據(jù)庫群中提取各種有用數(shù)據(jù)，用來進行數(shù)據(jù)分析與挖掘工作，以此作為決策與分析系統(tǒng)的事實依據(jù)，供水務管理部門和供水公司使用。對于多個用戶共用一個系統(tǒng)的方案，要做好權(quán)限管理的工作，避免引起業(yè)務上的混亂。

本文對于供水管理信息化的改進提出的想法，只是從業(yè)務角度進行考慮，并未從技術(shù)上進行系統(tǒng)架構(gòu)的分析。但是在面向服務架構(gòu)、中間件技術(shù)等技術(shù)架構(gòu)方案都已經(jīng)相當成熟的情況下，要實現(xiàn)上述系統(tǒng)的整合并不是太難的問題。

4 結(jié) 語

在服務鏈工作流管理系統(tǒng)中利用整合后的系統(tǒng)實現(xiàn)供水服務與管理中的業(yè)務流之后，就要更加關(guān)注外部數(shù)據(jù)的采集與通信等功能，而這就要在現(xiàn)有的系統(tǒng)之上利用物聯(lián)網(wǎng)、云計算等新IT技術(shù)實現(xiàn)，也稱作“智慧的解決方案”。

主要參考文獻

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