基于SaaS的VTS綜合效能評(píng)估云平臺(tái)的研究

丁連奎，王向陽(yáng)，陳德軍

（1.中海油田服務(wù)股份有限公司， 北京101149；2.武漢理工大學(xué)信息工程學(xué)院， 武漢 430070）

基于SaaS的VTS綜合效能評(píng)估云平臺(tái)的研究

丁連奎1，王向陽(yáng)2，陳德軍2

（1.中海油田服務(wù)股份有限公司， 北京101149；2.武漢理工大學(xué)信息工程學(xué)院， 武漢 430070）

針對(duì)不同VTS評(píng)估管理部門(mén)需要對(duì)VTS運(yùn)行效能進(jìn)行綜合評(píng)估的需求，提出了一種基于SaaS模式的VTS綜合效能評(píng)估云平臺(tái)的總體架構(gòu)，設(shè)計(jì)了適用于該架構(gòu)的業(yè)務(wù)管理流程，采用UML建模工具對(duì)該平臺(tái)進(jìn)行了設(shè)計(jì)建模，并實(shí)現(xiàn)了該平臺(tái)。已實(shí)現(xiàn)的平臺(tái)為各評(píng)估管理部門(mén)獨(dú)立在線(xiàn)實(shí)施VTS綜合效能評(píng)估提供了解決方法，省去了各評(píng)估部門(mén)獨(dú)立建設(shè)VTS綜合效能評(píng)估信息化系統(tǒng)在基礎(chǔ)設(shè)施和應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)方面的重復(fù)投入，大大降低了評(píng)估的工作量，節(jié)省了評(píng)估的人力、物力和財(cái)力，提升了評(píng)估的效率，為VTS運(yùn)營(yíng)效能評(píng)估提供了科學(xué)的支撐平臺(tái)。

SaaS VTS 綜合效能評(píng)估 云平臺(tái)

0 引言

船舶交通管理系統(tǒng)（Vessel Traffic Services，VTS）是由法定主管機(jī)關(guān)履行的一種旨在保障船舶航行安全，提高營(yíng)運(yùn)效率，保護(hù)水域環(huán)境，加強(qiáng)水上交通安全的服務(wù)。由于VTS具備強(qiáng)大的水上安全監(jiān)管能力，因此，得到了世界各國(guó)的廣泛應(yīng)用。從20世紀(jì)90年代以來(lái)，我國(guó)VTS規(guī)劃和建設(shè)得到快速發(fā)展，迄今為止，已建立30個(gè)VTS中心，且絕大部分VTS設(shè)備已達(dá)到中等發(fā)達(dá)國(guó)家水平，部分已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平［2］。VTS的建設(shè)有效降低了水上船舶事故的發(fā)生，但其投入成本高，建設(shè)周期長(zhǎng)。已建設(shè)的VTS取得的效果與其投入相比，其綜合效能如何，一直是交通管理部門(mén)高度關(guān)注的問(wèn)題。因此，近年來(lái)，出現(xiàn)了對(duì)VTS效能進(jìn)行評(píng)估的多種方法，如綜合能力評(píng)價(jià)法、投入產(chǎn)出評(píng)價(jià)法、項(xiàng)目支出績(jī)效法、模糊綜合評(píng)價(jià)法等［1-5］。上述評(píng)估方法都有其特長(zhǎng)，不同的評(píng)估單位有不同的選擇。由于評(píng)估需要收集大量的原始資料，使得評(píng)估工作本身投入的人力、財(cái)力、物力巨大，因此，采用信息化評(píng)估系統(tǒng)將是降低上述成本的有效方法。然而，如果每個(gè)評(píng)估部門(mén)都建立自己獨(dú)立的評(píng)估系統(tǒng)，其使用率并不高，且其評(píng)估功能有限。因此，建設(shè)能夠符合各VTS評(píng)估部門(mén)的評(píng)估需求，且不需獨(dú)立投資重復(fù)建設(shè)的方案，將是當(dāng)前VTS效能綜合評(píng)估亟待解決的問(wèn)題。

云技術(shù)的出現(xiàn)為具備共享功能的 VTS綜合評(píng)估平臺(tái)建設(shè)提供了契機(jī)，通過(guò)建設(shè)第三方的VTS綜合效能評(píng)估云平臺(tái)，將能有效解決當(dāng)前面臨的問(wèn)題。為此，本文運(yùn)用 SaaS的思想，結(jié)合VTS綜合效能評(píng)估的需求，設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了一種基于SaaS模式的VTS綜合效能評(píng)估云平臺(tái)，為VTS綜合效能評(píng)估部門(mén)提供了一種滿(mǎn)足按需定制和租賃的支撐平臺(tái)，提升了評(píng)估效率，降低了評(píng)估成本，其研究具有重要的理論和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

1 基于SaaS的VTS綜合效能評(píng)估云平臺(tái)總體設(shè)計(jì)

1.1 SaaS的特點(diǎn)與體系結(jié)構(gòu)

隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展及網(wǎng)絡(luò)傳輸能力的不斷提升，出現(xiàn)了新的基于 SaaS的軟件應(yīng)用模式，它是一種按需定制的互聯(lián)網(wǎng)軟件交付模式［6］。傳統(tǒng)的軟件模式是把軟件作為一種商品來(lái)出售，即開(kāi)發(fā)商根據(jù)用戶(hù)需求為用戶(hù)開(kāi)發(fā)軟件等，用戶(hù)需要購(gòu)買(mǎi)相應(yīng)的硬件設(shè)備來(lái)安裝軟件，還需要對(duì)硬件設(shè)備和軟件進(jìn)行維護(hù)，耗費(fèi)了用戶(hù)大量的人力財(cái)力和物力。而SaaS作為一種新的軟件供應(yīng)方式，軟件服務(wù)供應(yīng)商只需要將自己開(kāi)發(fā)的應(yīng)用軟件按服務(wù)的形式進(jìn)行封裝后部署在云平臺(tái)上，用戶(hù)根據(jù)自己的功能需求的簡(jiǎn)單與復(fù)雜性要求，通過(guò)Internet向軟件運(yùn)營(yíng)商訂購(gòu)所需要的軟件服務(wù)，然后根據(jù)租用服務(wù)的使用時(shí)長(zhǎng)付費(fèi)，最終通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)獲得運(yùn)營(yíng)商提供的服務(wù)。

SaaS作為一種軟件即服務(wù)模式，主要具有網(wǎng)絡(luò)特性、多租戶(hù)模式、服務(wù)特性等特點(diǎn)。其中，網(wǎng)絡(luò)特性是指通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)的方式為用戶(hù)提供軟件服務(wù)；多租戶(hù)模式是指SaaS模式采用一對(duì)多的軟件交付模式，不同租戶(hù)間的用戶(hù)數(shù)據(jù)存放在SaaS運(yùn)營(yíng)服務(wù)平臺(tái)上［7］；服務(wù)特性是指用戶(hù)根據(jù)自己實(shí)際需求租賃相關(guān)服務(wù)后，服務(wù)提供商和平臺(tái)運(yùn)營(yíng)商便可以得到用戶(hù)支付的費(fèi)用。

分層設(shè)計(jì)能夠降低系統(tǒng)內(nèi)部的耦合性，是現(xiàn)代軟件架構(gòu)的典型設(shè)計(jì)手段，SaaS模式的軟件架構(gòu)比傳統(tǒng)的軟件架構(gòu)有著更加復(fù)雜的層次化設(shè)計(jì)［8］，相對(duì)經(jīng)典的三層架構(gòu)，又加入了配置管理層以及數(shù)據(jù)模式選擇層，同時(shí)為了實(shí)現(xiàn)租戶(hù)對(duì)服務(wù)的配置功能引入了元數(shù)據(jù)的服務(wù)，其體系結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1中，客戶(hù)層實(shí)現(xiàn)用戶(hù)與系統(tǒng)的交互，表現(xiàn)層根據(jù)客戶(hù)層的請(qǐng)求通過(guò)配置管理層提交給業(yè)務(wù)邏輯層，并接收返回的數(shù)據(jù)呈現(xiàn)給用戶(hù)；配置管理層在單實(shí)例多租戶(hù)的成熟度模型中，通過(guò)元數(shù)據(jù)服務(wù)保存不同租戶(hù)對(duì)服務(wù)的配置，實(shí)現(xiàn)租戶(hù)個(gè)性化服務(wù)的定制，從而體現(xiàn)SaaS的“按需租賃，按需付費(fèi)”的特點(diǎn)。業(yè)務(wù)邏輯層用于提供數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)邏輯；數(shù)據(jù)模式選擇層可根據(jù)租戶(hù)的不同需求從相應(yīng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模式下獲取租戶(hù)自身的數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)庫(kù)層用于管理和存儲(chǔ)用戶(hù)數(shù)據(jù)。

1.2 基于 SaaS的VTS綜合效能評(píng)估云平臺(tái)的需求分析

作為基于SaaS的VTS綜合效能評(píng)估云平臺(tái)，其主要目標(biāo)是為不同 VTS的評(píng)估管理部門(mén)提供綜合效能評(píng)估的功能，其主要功能包括VTS服務(wù)能力評(píng)估、VTS投入產(chǎn)出評(píng)估，還可以根據(jù)管理部門(mén)的其他評(píng)估需求增加評(píng)估功能項(xiàng)。上述各項(xiàng)評(píng)估功能需按應(yīng)用服務(wù)的形式進(jìn)行封裝，通過(guò)云平臺(tái)發(fā)布。各VTS評(píng)估管理部門(mén)根據(jù)自己評(píng)估的需要，選擇全部或部分的評(píng)估功能。當(dāng)選定了需要的評(píng)估功能后，根據(jù)云平臺(tái)提供的定價(jià)，選擇需要租用的時(shí)間，一般按年為單位對(duì)各服務(wù)模塊實(shí)行定價(jià)。評(píng)估管理部門(mén)作為租戶(hù)，付費(fèi)后即可開(kāi)通專(zhuān)屬于自己的VTS效能評(píng)估系統(tǒng)，該專(zhuān)用系統(tǒng)中將包括自己訂購(gòu)的服務(wù)功能。租戶(hù)可根據(jù)自己的評(píng)估準(zhǔn)備條件，設(shè)定一年內(nèi)實(shí)施評(píng)估的次數(shù)，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)VTS的不足后，制定整改促使，完善相關(guān)管理規(guī)則。綜合上述目標(biāo)和需求，可歸納出該平臺(tái)的具體需求：

1）實(shí)現(xiàn)對(duì)VTS的綜合效能評(píng)估，分為VTS服務(wù)能力評(píng)估、VTS投入產(chǎn)出評(píng)估。

VTS服務(wù)能力是指 VTS系統(tǒng)運(yùn)行與管理能力、資源服務(wù)能力。其中，系統(tǒng)運(yùn)行與管理能力主要考評(píng) VTS系統(tǒng)的運(yùn)行性能及其提供的公用基礎(chǔ)功能的強(qiáng)弱，如果該項(xiàng)能力強(qiáng)，整個(gè)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的其他應(yīng)用功能才能充分發(fā)揮作用；VTS資源服務(wù)能力主要考評(píng) VTS發(fā)揮其監(jiān)管和分析功能，共享其獲得的各類(lèi)信息和支持航運(yùn)服務(wù)的信息資源的能力，該項(xiàng)功能越強(qiáng)，其VTS對(duì)航運(yùn)管理的效能越大，從而為該VTS中心帶來(lái)的綜合效能就越多。

VTS投入產(chǎn)出評(píng)估是指投入一定的人力、物力和財(cái)力來(lái)開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)具有預(yù)設(shè)管理能力和服務(wù)能力的VTS系統(tǒng)，并需培養(yǎng)相應(yīng)水平的操作維護(hù)與運(yùn)行管理人員，保證所開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)功能得到最大產(chǎn)出，即安全和環(huán)境效果。這里，VTS的投入主要包括：人員開(kāi)支、基礎(chǔ)設(shè)施維護(hù)，產(chǎn)出主要由安全效益、環(huán)境效益等組成?？梢?jiàn)，VTS是一個(gè)多投入多產(chǎn)出的系統(tǒng)。

2）實(shí)現(xiàn)基于SaaS模式的云服務(wù)定制功能。

能實(shí)現(xiàn)不同VTS的評(píng)估管理部門(mén)（租戶(hù)）對(duì)評(píng)估功能的定制需求，不同租戶(hù)可根據(jù)自身管理的需要，只定制VTS服務(wù)能力評(píng)估或VTS投入產(chǎn)出評(píng)估服務(wù)，也可以二者都選，同時(shí)，可選擇使用的時(shí)長(zhǎng)為1年或多年。平臺(tái)可按具體訂單進(jìn)行費(fèi)用核算，提供在線(xiàn)支付等繳費(fèi)功能，并能根據(jù)租戶(hù)的訂單實(shí)現(xiàn)并開(kāi)通其專(zhuān)屬的評(píng)估系統(tǒng)。

3）實(shí)現(xiàn)云平臺(tái)不同角色的管理權(quán)限。

平臺(tái)的用戶(hù)對(duì)象主要有云應(yīng)用服務(wù)提供者、云應(yīng)用服務(wù)使用者、云服務(wù)管理者三個(gè)角色，它們?cè)谡麄€(gè)云應(yīng)用服務(wù)的不同管理階段各司其職，保證整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。根據(jù)上述需求可知，該系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)圖如圖 2所示。

1.3 基于 SaaS的VTS綜合效能評(píng)估云平臺(tái)的總體架構(gòu)

基于SaaS的VTS綜合效能評(píng)估云平臺(tái)應(yīng)遵循軟件即服務(wù)的基本架構(gòu)，還應(yīng)具備主動(dòng)服務(wù)的功能。因此，該云平臺(tái)中的應(yīng)用服務(wù)應(yīng)具備如圖3所示的基本運(yùn)行模式。

圖3中，云應(yīng)用服務(wù)基本模式中包含服務(wù)注冊(cè)中心、服務(wù)使用者、服務(wù)提供者等三個(gè)角色，同時(shí)，具有發(fā)布、授權(quán)、查找、綁定、執(zhí)行等五個(gè)操作。該架構(gòu)模型將現(xiàn)有的獨(dú)立的VTS評(píng)估功能作為服務(wù)提供給不同VTS評(píng)估管理部門(mén)，讓其按需訂購(gòu)服務(wù)，當(dāng)獲得服務(wù)授權(quán)后，通過(guò)瀏覽器或者客戶(hù)端訪(fǎng)問(wèn)軟件服務(wù)，由此實(shí)現(xiàn)云應(yīng)用服務(wù)“按需租賃”的付費(fèi)模式，為VTS評(píng)估資源整合利用提供解決方案。

其次，基于SaaS的VTS綜合效能評(píng)估云平臺(tái)應(yīng)具有多租戶(hù)的特點(diǎn)，因此必須能對(duì)應(yīng)用服務(wù)進(jìn)行配置，并實(shí)現(xiàn)定制的評(píng)估系統(tǒng)的快速部署。

根據(jù)上述分析，結(jié)合2.1提出的SaaS模式的體系結(jié)構(gòu)，可以得出基于SaaS的VTS綜合效能評(píng)估云平臺(tái)的體系架構(gòu)圖如圖4所示。

該體系架構(gòu)主要由用戶(hù)身份認(rèn)證平臺(tái)、應(yīng)用服務(wù)配置、服務(wù)發(fā)布以及服務(wù)管理中心組成。其中，用戶(hù)身份認(rèn)證平臺(tái)負(fù)責(zé)對(duì)所有用戶(hù)進(jìn)行身份認(rèn)證。用戶(hù)需要注冊(cè)登錄云服務(wù)賬號(hào)到系統(tǒng)中去選擇需要的云應(yīng)用服務(wù)。

應(yīng)用服務(wù)配置是指租戶(hù)訂購(gòu)相應(yīng)的云服務(wù)后，云平臺(tái)對(duì)租戶(hù)所選擇的云應(yīng)用服務(wù)進(jìn)行工作流程配置，以形成租戶(hù)專(zhuān)屬的評(píng)估系統(tǒng)。

服務(wù)發(fā)布是指服務(wù)管理者在租戶(hù)定制了相應(yīng)的應(yīng)用服務(wù)之后，需要在訂單審核通過(guò)后，將已按按流程配置組裝后的租戶(hù)專(zhuān)屬的評(píng)估系統(tǒng)發(fā)布，供租戶(hù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)訪(fǎng)問(wèn)，使用其定制的評(píng)估功能。

服務(wù)管理中心是指實(shí)現(xiàn)云服務(wù)的管理、云空間的配置、訂單審核和服務(wù)維護(hù)等功能。在服務(wù)管理中心，用戶(hù)可以查看應(yīng)用服務(wù)種類(lèi)，訂購(gòu)服務(wù)。上述VTS綜合效能評(píng)估云平臺(tái)架構(gòu)的整體實(shí)施流程如圖6所示。

2 基于SaaS的VTS綜合效能評(píng)估云平臺(tái)的實(shí)現(xiàn)

統(tǒng)一建模語(yǔ)言（UML）是面向?qū)ο蟮南到y(tǒng)建模工具，它使軟件開(kāi)發(fā)人員不需關(guān)注開(kāi)發(fā)過(guò)程中采用的語(yǔ)言和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類(lèi)型，只需關(guān)注開(kāi)發(fā)對(duì)象。UML采用可視化的圖形組建各個(gè)對(duì)象之間的關(guān)聯(lián)模型，以方便軟件開(kāi)發(fā)人員和其他工作人員進(jìn)行分工與理解產(chǎn)品模型。UML 有動(dòng)態(tài)和靜態(tài)建模機(jī)制，其中動(dòng)態(tài)機(jī)制有狀態(tài)圖、消息、時(shí)序圖、協(xié)作圖等，靜態(tài)機(jī)制有對(duì)象圖、類(lèi)圖、例圖等。下面結(jié)合系統(tǒng)總體架構(gòu)和流程進(jìn)行UML建模分析。

圖6是服務(wù)訂購(gòu)時(shí)序圖，如圖所示，租戶(hù)進(jìn)行身份驗(yàn)證之后，就可以進(jìn)入到自己的工作頁(yè)面，然后選購(gòu)自己需要的云服務(wù)資源。選購(gòu)?fù)瓿珊螅善脚_(tái)管理員審核，通過(guò)后支付對(duì)應(yīng)的費(fèi)用就可以使用云服務(wù)。

根據(jù)上述 UML模型，可實(shí)現(xiàn)基于 SaaS的VTS綜合效能評(píng)估云平臺(tái)。

如圖7所示，是依據(jù)VTS評(píng)估管理部門(mén)定制的功能生成的評(píng)估系統(tǒng)的評(píng)估管理界面。通過(guò)基于DEA的VTS投入產(chǎn)出性能評(píng)估模型實(shí)現(xiàn)的評(píng)估結(jié)果。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文運(yùn)用SaaS模式的思想，將VTS綜合效能評(píng)估當(dāng)作云應(yīng)用服務(wù)，提出了基于SaaS的VTS綜合效能評(píng)估云平臺(tái)的總體架構(gòu)，并對(duì)其進(jìn)行了具體設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。為VTS效能的在線(xiàn)評(píng)估提供了高校的實(shí)施工具，有效提升了VTS評(píng)估的效率，降低了評(píng)估成本，具有重要的推廣使用價(jià)值。

［1]Dejun CHEN， Xiangyang WANG， Junmin MOU. Research on the input-output assessment method of the VTS Based on DEA. The 3rd International Conference on Transportation Information and Safety，2015: 491-495.

［2]羅軍.VTS后評(píng)估方法的研究與應(yīng)用［D］. 武漢理工大學(xué)， 2002.

［3]趙巖松.基于因子分析法的船舶交通管理系統(tǒng)項(xiàng)目支出績(jī)效評(píng)價(jià)研究［D］. 大連海事大學(xué)， 2008.

［4]張代功. 青島轄區(qū) VTS 綜合水平評(píng)價(jià)研究［D］. 大連海事大學(xué)， 2009.

［5]張樹(shù)奎. 我國(guó)VTS的效益評(píng)價(jià)研究［D］. 上海海事大學(xué)， 2006.

［6]Vaquero L M， Rodero-Merino L， Caceres J， et al. A break in the clouds: towards a cloud definition［J］. ACM SIGCOMM Computer Communication Review，2008， 39（1）: 50-55.

［7]鄭永清. 云計(jì)算環(huán)境面向SaaS多租戶(hù)的可伸縮數(shù)據(jù)放置研究［D］. 山東大學(xué)， 2013.

［8]韓學(xué)奇. 基于SaaS模式的信息系統(tǒng)架構(gòu)優(yōu)化與應(yīng)用［D］. 北京交通大學(xué)， 2014.

Research on VTS Comprehensive Effectiveness Evaluation Cloud Platform Based on SaaS

Ding Liankui1， Wang Xiangyang2， Chen Dejun2
（1.China Oilfield Services Limited， Beijing 101149， China； 2. School of Information Engineering， Wuhan University of Technology， Wuhan 430070， China）

According to the requirements of different VTS evaluation management which needs to assess VTS comprehensive effectiveness， the paper proposes the overall architecture of the VTS comprehensive effectiveness evaluation cloud platform based on the SaaS model， presents the business management process which is applicable to the architecture， and also uses UML modeling tools to design the platform which provides an independent online implementation of VTS comprehensive effectiveness evaluation for different evaluation managements， and leads to elimination of duplicate investment in infrastructure and application software development with the workload assessment greatly reduced， so as to save manpower， material and financial assessment， enhance the efficiency assessment， and also provide a scientific support platform for VTS operations effectiveness evaluation.

SaaS； VTS； comprehensive effectiveness evaluation； cloud platform

TP311

A

1003-4862（2016）07-0056-05

2016-04-17

丁連奎（1972-），男，工程師。研究方向：船舶工程。