基于角色網絡模型的行政事務處理系統控制器

摘 要：從政府行政事務處理系統存在的問題出發，首先概要綜述了角色網絡模型（RNM），進一步提出了動態數學描述。RNM突出了角色的中心位置，充分滿足行政事務處理系統的要求，能夠對半結構化和非結構化的業務流程進行控制。最后結合MVC架構模式，提出了基于RNM的行政事務處理系統控制器的工作過程。

關鍵詞：電子政務；行政事務處理系統；角色網絡模型；控制器

中圖分類號：TP315 文獻標志碼：A

文章編號：1001-3695(2008)07-2010-03



Controller of administrative transaction processing systembased on role network model

YE Xin1a，HAN Shengju1b，2，QIU Jiangnan1a，NIU Guangxin1a

(1.a.Institute of Information Decision Technology， b.School of Electronic Information Engineering， Dalian University of Technology， Dalian Liaoning 116023， China；2.School of Information Engineering， Dalian Fisher’s University， Dalian Liaoning 116023， China)

Abstract:Through analyzing the existing problems of the administrative transaction processing system， the role network model(RNM) was briefly described. Then， the dynmanic mathmatics description of RNM was proposed. RNM emphasizes the centric position of role.It met the demand of the adminimstrative tranaction processing system fully and could control the semistructure and nonstructure business process. Finally， combined with MVC pattern，proposed a controller of adiministrative tranaction processing sysetem based on the role network model and described its working process. 

Key words:egovernment;administrative transaction processing system;role network model;controller

0 引言

在當前網絡化、信息化、全球經濟一體化的趨勢中，政府信息化作為國家信息化的基礎，直接影響著國家的競爭力和社會經濟發展進程^[1]。作為電子政務應用系統的重要組成部分，政府行政事務處理系統是一個采用信息化手段整合、優化并最終實現政府內部以及面向企業、公眾服務的各類行政事務處理、行政信息管理的應用系統。辦公自動化系統和行政審批系統是此類系統的典型代表。伴隨著電子政務建設的不斷推進，缺乏深入刻畫政府行政業務的理論模型進行指導，以及如何提高行政事務處理系統的靈活性、可維護性和可控性，已經成為當前迫切需要解決的兩個焦點問題。

從業務流程的控制角度來看，目前的業務流程建模多是關注活動及其邏輯關系^[2~7]，忽略了角色的中心位置^[8]。這些模型和方法雖然在銀行、保險、稅務、制造業等領域應用比較廣泛，但究其原因在于這些領域的業務過程往往十分結構化，即業務過程一般事先確定并且相對固定。而行政事務處理系統是一個典型的社會―技術系統，系統中組織或人的協作具有靈活性、隨機性、社會關注性和妥協性等特點^[9]，更強調其行為主體在業務辦理過程中的決策功能。系統中，半結構化和非結構化的業務過程占有相當大的比重，上述模型和方法還不能完全滿足行政事務處理系統的需要。因此，對行政事務處理系統的建模更應集中在角色及其間的交互^[10]。近年來，于淼等人^[11，12]基于系統理論和角色理論提出了適用于電子政務應用系統的角色網絡模型（RNM），但還僅限于對該模型的組成要素、要素間的關系等方面的描述，缺乏對模型動態性質的研究。

1 角色網絡模型概述

從系統的角度來看，系統由要素組成，在考慮系統所處的外部環境的前提下，系統的整體性由其內部各組成要素之間在空間或時間方面的有機關聯和相互作用所體現^[13]。

對于行政事務處理系統來說，所有的行政業務活動都是在政務組織中執行的，系統中包含著執行這些活動的形形色色的主體，這些主體在系統中都擔任著確定的角色，角色都有自己的責任和權利。這些責任和權利通過與其綁定的業務對象來體現和實現。業務對象作為一種抽象對象，它有自身的動態和靜態特性。動態特性可以看做一組操作，這些操作又往往可以一些特定的算子表示，運算的過程和結果對應于業務對象的處理過程和輸出結果；靜態特性表現為屬性，也可稱為狀態集，表明業務對象所處的狀態。行政業務活動中的任何目標的具體執行過程都是在組織內部經過目標確定、任務劃分、角色分配、角色互連以及活動執行等步驟完成的。因此，可以將組織、目標、任務、角色、操作、業務對象等要素之間的聯系看成一種層次映射互連關系來刻畫現實中的政務活動。即一個組織有確定的總體目標，圍繞著這個目標有多個組織單元、基本組織單元、動態團隊和人員，這些都在組織中承擔著確定的角色，每個角色有各自的任務集，每個任務包括確定的業務對象，業務對象通過團隊的群體協作來完成。一個角色通常獨立于其他角色，彼此可以相互通信，而對活動的執行則可以分為順序執行、并行執行或選擇執行等。這樣，行政事務處理系統可以看做為角色及其相互的協作關系所組成的網絡系統。

由此定義角色網絡（RN）的結構為一個二元組，即RN=〈E，R〉。其中E表示構成角色網絡中的要素集合，R則表示E上的關系集合。這里，E={USR，ROL，BO，OPT，TSK，PRM， TGT，TIM}。其中：USR表示成員集合；ROL表示角色集合；BO表示業務對象集合；OPT表示操作算子集合；TSK表示任務集合；PRM表示許可集合；TGT表示目標集合；TIM表示時間點集合。 R={OPR，TSKR，ASNTR，ATNR，TAR， TGTR，ASNRR}。其中：操作關系OPR描述了施加到業務對象的操作算子集合；任務組合關系TSKR描述了一個任務所對應的操作算子集合；任務分配關系ASNTR描述了一個角色所對應的任務集合；實時任務分配關系ATNR描述了角色從某一時刻開始的任務；任務結構關系TAR描述了任務之間的關系；目標任務關系TGTR描述了完成特定目標所要進行的任務；角色指派關系ASNRR描述了一個用戶對應的角色集合。

2 角色網絡模型的動態數學描述

設系統中的角色個數為n，則系統中所有的角色可由向量表示為

若系統中業務對象的個數為m，離散化的時間變量為k，則系統中的所有業務對象可由向量表示為

O(k)=[O1(k)，O2(k)，…，Om(k)]T(2)

系統的狀態是由系統中所有業務對象的狀態所決定，記為

S(k)=[s1(k)，s2(k)，…，sm(k)]T(3)

若將系統中某確定角色Ri對某確定業務對象Oj的相關屬性的訪問、操作的約束條件記為cij，則Ri對Oj的操作算子可以表示為ij(cij)。為方便起見，將其簡單記為ij，則有

在角色網絡中，業務對象在角色間的流轉是由業務對象的狀態驅動的，所以角色是否能夠對業務對象執行操作是由當前業務對象的狀態所決定的。若將角色Ri執行操作ij的約束條件記為rij，即激發操作的基于事務對象狀態的判定規則。將業務對象狀態約束下的角色對業務對象的操作算子記為，則有

其中，函數f1的功能為：根據k時刻事務對象狀態sj(k)，利用角色對該事務對象操作的約束條件（即判斷規則）rij來判斷角色Ri是否對Oj執行操作算子ij，即

ij=0^如果基于sj的rij判斷結果為1ij如果基于sj的rij判斷結果為true

則相應地可得到系統中事務對象狀態約束下的角色對事務對象的操作算子矩陣為

該矩陣的列向量記為

它表示系統中n個角色在sj約束下的對事務對象Oj的操作算子向量。其中：j=0，…，m。可構造如下對角陣形式：

由于系統是動態系統，系統的狀態是變化的，則可以得到系統的狀態方程為

即s1(k+1)s2(k+1)…sm(k+1)=

其中：G稱為控制矩陣。由式(6)~(8)可知，G是與系統狀態S(k)相關的，所以系統是一個非線性系統。這里，

相應的事務對象處理方程為

這樣，某一角色發起并產生業務對象及其目標（或該業務對象由系統外部輸入到系統中），系統中的n個角色根據業務對象的狀態在不同時刻分別對業務對象進行作用，并改變其狀態，使其在角色組成的網絡中流轉，并最終達到系統的目標。在此系統中，角色是具有決策能力的智能主體，起著支配作用，他對業務對象的作用結果直接影響著整個業務的處理流程。

3 基于角色網絡模型的系統控制器研究

3．1 行政事務處理系統的體系結構

MVC(modelviewcontroller)作為一個經典的系統架構模式，已在面向Web的應用中得到廣泛運用^[14，15]。基于MVC的行政事務處理系統的體系結構如圖1所示。

系統中的業務數據存儲在數據庫和格式化文檔中，數據訪問處理中間件實現對這些數據的訪問和操作功能。

系統中的知識，包括相應的業務規則存儲在知識庫中，知識訪問處理中間件實現對這些知識的訪問和處理功能。業務邏輯組件作為系統的model實現行政業務邏輯功能，并主要分為通用業務邏輯組件和專用業務邏輯組件兩大類。顯示邏輯組件作為系統的view，實現了信息的多樣化展現。控制器作為系統的controller是行政事務處理系統的控制中心，一方面實現了MVC架構模式中控制器的功能，即聯系model和view的紐帶，實現兩者的松散耦合；另一方面，基于RNM實現了對系統業務流程的控制以及對系統業務數據的訪問控制。

3．2 基于RNM的系統控制器的工作過程

基于RNM的控制器在接收到組織成員的請求后，其工作過程大致如下：

a)確定組織成員所扮演的角色。

b）基于請求的內容，判斷此時該角色請求執行的操作算子ij（即相應的業務組件）是否滿足rij所描述的約束規則。若滿足約束規則，則執行c）；否則，返回給請求者相應的拒絕服務信息。

c）基于cij所描述的規則，對角色需要操作的業務對象屬性進行控制，如插入、刪除、修改、瀏覽、密級等。

d）調用執行相應的操作算子，并得到相關操作執行后的結果。

e）通過調用信息展現組件將結果信息以HTML等格式展現給組織成員。 

這樣，在控制器的控制下，系統中的相關組織成員基于其所扮演的角色，根據業務對象的狀態，在不同的時刻分別執行相應的操作，改變業務對象的狀態，使業務對象在角色組成的網絡中流轉，并最終達到系統的目標，從而實現了對系統中組織成員間的協作，亦即系統業務流程的控制。

4 結束語

RNM突出了角色的中心位置，體現了人在行政業務中發現問題、解決問題以及決策的能力，可充分滿足行政事務處理系統的特點和要求。基于RNM的系統控制器不僅可以對結構化的業務過程進行控制，更適合于對半結構化和非結構化的業務過程進行控制，并由于實現了MVC架構模式中控制器的功能，進一步增強了系統的靈活性、可維護性和可控性。

基于本文的研究成果，筆者所在科研團隊開發并實現了基于RNM的控制器以及相應的軟件系統，并先后完成了大連市委辦公自動化系統、大連市金州區一站式行政審批管理系統等多個電子政務相關的行政事務處理系統的建設，取得了良好的效果。

參考文獻：

［1］ 李桃， 王浣塵.電子政務系統研究（Ⅰ）發展與研究現狀［J］. 系統工程理論方法應用，2003，12（1）：1-6.

［2］DU Weimin，DAVIS J，SHAN Mingchien.Flexible specification of workflow compensation scopes[C]//HAYNE S C， PRINZ W.Proc of ACM SIGGROUP Conference on Suppoerting Group Work.Phoenix： ACM Press，1997:309-316.

［3］SALIMIFARD K，WRIGHT M.Petri netbased modeling of workflow systems：an overview［J］.European Journal of Operational Research，2001，134(3)： 664-676.

［4］DONG Ming，CHEN F F.Process modeling and analysis of manufacturing supply chain networks using objectoriented Petri nets［J］.Robotics and ComputerIntegrated Manufacturing，2001， 17(1-2)： 121129.

［5］陳亞兵，王以真，李敏強，李瑋.企業流程重構的MetaModel建模方法［J］. 系統工程學報，1999，14(2):189193.

［6］史美林，楊光信，向勇，等.一個基于Web的工作流管理系統［J］. 軟件學報，1999，10(11)： 1148 1155.

［7］黃麗華.基于規則的企業過程結構優化的理論與方法[D].上海: 復旦大學，2001.

［8］蔡斌， 趙衛東， 戴偉輝.面向變化管理的流程建模技術［J］. 系統工程理論方法應用， 2003，12(3): 237-242.

［9］ELLIS C.Net models supporting human and humane behaviors[C]//Proc of International Conference on Applications and Theory of Petri Net.Berlin:Springer，2003:43.

［10］CHO Y H，KIM J K，KIM S H.Rolebased approach to business process simulation modeling and analysis［J］.Computers Industrial Engineering，1998，35(1-2)： 343-346.

［11］于淼，王延章.一種基于角色網絡模型的電子政務系統框架的研究與實現［J］.計算機工程與應用，2003，39(12)：31-35.

［12］于淼， 王延章， 劉繼山. 支持政務流程再造的電子政務系統平臺設計［J］. 計算機集成制造系統CIMS，2004，10(3)：352-358.

［13］王眾托.系統工程引論［M］.北京:電子工業出版社，1991.

［14］KURNIAWAN B，XUE Jingling.A comparative study of Web application design models using the Java technologies[C]//Proc of Adwanced Web Technologies and Applications.Berlin:Springer，2004:711721.

［15］鄧玉龍. MVC設計模式在電子商務系統中的研究與應用［J］. 南京郵電學院學報， 2002，22(2)：80-83.

注：“本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內容請以PDF格式閱讀原文。”