Benefits and Limitations of Service Oriented Architecture

In this thesis I examine Service Oriented Architecture (SOA) considering both its positive and negative qualities for business organizations and IT. In SOA, services are loosely coupled and invoked through standard interfaces to enable business process independence from the underlying technology. As an architecture, SOA brings the key benefit of service reuse that may mean anything from simple application reuse to taking advantage of entire business processes across enterprises. SOA also promises interoperability especially by the Web services standards that enable platform independency. Cost efficiency is mainly a result of the savings in IT maintenance and reduced development costs. The most severe limitations of SOA are performance implications and security issues, but the applicability of SOA is also limited. Additional disadvantages of a service oriented approach include problems in data management and complexity questions, and the lack of agreement about SOA and its twofold nature as a business as well as technology approach leads to problematic interpretation of the available information. In this thesis I find the benefits and limitations of SOA for the purpose described above and propose that companies need to consider the decision to implement SOA carefully to determine whether the benefits will outdo the costs in the individual case.

Developing a Service-Oriented Software Platform

Tehokkaasti toimiva sähköinen tiedonvälitys yrityksen omien sovellusten välillä sekä sen liikekumppaneiden kanssa on kasvanut merkittäväksi yrityksen kilpailukykyä lisääväksi tekijäksi. Yritysten erilaiset tietojärjestelmät asettavat haasteita tehokkaalle tiedonvälitykselle näiden järjestelmien välillä. Perinteiset EDI teknologioihin perustuvat sähköisen tiedonvälityksen ratkaisut eivät pysty mukautumaan nykyisin nopeasti muuttuviin markkinatilanteisiin. Palvelukeskeiseen arkkitehtuuriin ja Web-palveluihin perustuvat teknologiat mahdollistavat mukautumisen erilaisiin muutoksiin liiketoiminnassa nopeammin ja helpommin. Lisäksi ne nopeuttavat tiedon integrointia erilaisten tietojärjestelmien välillä, koska tiedonvälityksessä käytetään yleisesti hyväksyttyihin standardeihin perustuvia tiedonsiirtoprotokollia sekä tietoformaatteja. Diplomityössä esitellään keskeiset teknologiat ja menetelmät sähköisen tiedonvälityksen toteuttamiseen. Lisäksi työssä vertaillaan erilaisia vaihtoehtoja, joilla sähköinen tiedonvälitys voidaan toteuttaa. Vaihtoehtoina työssä ovat tiedonvälityspalveluiden ostaminen toiselta yritykseltä, olemassa olevan valmiin ohjelmiston hyödyntäminen, tai kokonaan uuden sovellusalustan kehittäminen. Työssä kuvaillaan palvelukeskeisen sovellusalustan toteutus, joka mahdollistaa tehokkaan sekä joustavan tiedonvälityksen sovellusten välillä. Alustan tarjoamien palveluiden päälle voidaan rakentaa erilaisia liiketoimintaa tukevia palveluita, jotka voivat hyödyntää sovellusalustan tarjoamia toiminnallisuuksia. Alustan toteutusta arvioidaan kolmen liiketoimintaskenaarion toteutuksesta saatujen kokemusten perusteella.

A SOA-based Framework for Multi-Devices and Multi-Platform User Interfaces

This thesis reports investigations on applying the Service Oriented Architecture (SOA) approach in the engineering of multi-platform and multi-devices user interfaces. This study has three goals: (1) analyze the present frameworks for developing multi-platform and multi-devices applications, (2) extend the principles of SOA for implementing a multi-platform and multi-devices architectural framework (SOA-MDUI), (3) applying and validating the proposed framework in the context of a specific application. One of the problems addressed in this ongoing research is the large amount of combinations for possible implementations of applications on different types of devices. Usually it is necessary to take into account the operating system (OS), user interface (UI) including the appearance, programming language (PL) and architectural style (AS). Our proposed approach extended the principles of SOA using patterns-oriented design and model-driven engineering approaches. Synthesizing the present work done in these domains, this research built and tested an engineering framework linking Model-driven Architecture (MDA) and SOA approaches to developing of UI. This study advances general understanding of engineering, deploying and managing multi-platform and multi-devices user interfaces as a service.

A human-centric service approach for architecting and reengineering global system

Production of a new system in any range is expanding dramatically and new ideas are there upon introduced, the logic stands behind the matter is the growth of application of the internet and granting web-based systems. Before producing a system and distribute to the customer, various aspects should be studied which multiple the profit of the system. The process of productizing a new system from being unprocessed idea until delivers to the final user has been unambiguous. In this thesis, the systematize service in a way that benefits both the customer and provider, along with an effort to establish trust and diminish customer’s risk and increase service productivity are in detail presented. Characteristics of Servitization and Productization as two faces of one coin have been interpreted. Apart from the abovementioned issues state of art, service-oriented architecture (SOA) and New Service Development (NSD) has been included in this report for solving the problem of gradually decline in value of companies.

Tiedonvaihto - ja tietojärjestelmäyhteentoimivuus kahden sotilaallisen koalition välillä

Tämä diplomityö käsittelee kahden sotilaallisen koalition yhteentoimivuuden haasteita ja toteutusta kaupallisintyökaluin. Työ pohjautuu kahteen todelliseen, palvelusuuntautunutta arkkitehtuurisuunnittelua (SOA) hyödyntäneeseen integraatioprojektiin jotka on toteutettu Suomen IBM:n Palveluyksikössä vuosina 2006 - 2007. Työn tavoitteena on ollut tutkia sotilaallisten koalitioiden järjestelmä - ja tiedonvaihtoyhteentoimivuuden menetelmiä, näkökulmia ja teknistä toteutusta kaupallisin ohjelmistotuottein ja yhteistä tietomallia käyttäen. Lisäksi esitetään puolustustoimialan erityispiirteet tietojärjestelmätoimittajien ohjelmistokehitys - prosesseihin liittyen. Tätä varten tutkittiin koalitioiden käyttöön tarkoitettuja olemassa olevia ohjelmistoarkkitehtuureja ja yhteentoimivuusmalleja sekä sovitettiin niitä SOA - arkkitehtuuriajatteluun. Työn teoreettisena pohjana käytettiin organisatorisen ja teknisen yhteentoimivuuden kuvaavaa Layers of Coalition Interoperability (LCI) - mallia, minkä jälkeen mallin teknistä osiota käytettiin pohjana SOA - palveluihin perustuvan esimerkkijärjestelmän kehittämiseen kahden kuvitteellisen koalition tiedonvaihtoa varten. Työn keskeisinä tuloksina on syntynyt suunnitelma koalitioiden taustajärjestelmien yhdistämisestä dynaamisten SOA- palveluiden avulla yhteiseen JC3IEDM - tietomalliin. Tämä tietomalli vuorostaan antaa mahdollisuuden järjestelmän laajentamiseen esimerkiksi avustusjärjestöjen, poliisivoimien ja terveydenhuollon organisaatioiden tarpeisiin.

Centralized Identity Management for Web Applications

Internet-palvelujen määrä kasvaa jatkuvasti. Henkilöllä on yleensä yksi sähköinen identiteetti jokaisessa käyttämässään palvelussa. Autentikointitunnusten turvallinen säilytys käy yhä vaikeammaksi, kun niitä kertyy yhdet jokaisesta uudesta palvelurekisteröitymisestä. Tämä diplomityö tarkastelee ongelmaa ja ratkaisuja sekä palvelulähtöisestä että teknisestä näkökulmasta. Palvelulähtöisen identiteetinhallinnan liiketoimintakonsepti ja toteutustekniikat – kuten single sign-on (SSO) ja Security Assertion Markup Language (SAML) – käydään läpi karkeiden esimerkkien avulla sekä tutustuen Nokia Account -hankkeessa tuotetun ratkaisun konseptiin ja teknisiin yksityiskohtiin. Nokia Account -palvelun ensimmäisen version toteutusta analysoidaan lopuksi identiteetinhallintapalveluiden suunnitteluperiaatteita ja vaatimuksia vasten.

Mashup-alustan soveltuvuus tilannekuvan luontiin verkostopuolustusympäristössä

Verkostosodankäynti on suuren huomion kohteena useiden maiden puolustusvoimien järjestelmäkehityshankkeissa. Verkostosodankäynnin tavoitteena on kytkeä kaikki taistelukentän komponentit yhteen nopean tiedonsiirtoverkon avulla. Tällä pyritään tehokkaampaan tiedonjakoon ja edelleen resurssien tehokkaampaan käyttöön. Keskeisessä osassa verkostosodankäynnin tavoitteiden saavuttamisessa on palvelukeskeinen arkkitehtuuri (SOA). Tarve yhä monimutkaisemmille tietojärjestelmille pakottaa myös sotilasympäristön toimijat etsimään ratkaisuja valmiista kaupallisista toteutuksista. Verkottunut toiminta tuottaa valtavasti erilaista tilannetietoa. Tilannetiedon pohjalta muodostetaan erilaisia tilannekuvia, joita johtajat käyttävät päätöksentekonsa tukena. Työssä tutkitaan kaupallisen mashup-alustan käyttöä tilannekuvan luomiseen. Mashup-alusta on tietojärjestelmä, jolla voidaan helposti ja nopeasti integroida useista lähteistä saatavaa informaatiota. Mashup-alusta mahdollistaa niin kutsuttujen käyttäjämääriteltyjen tilannekuvien luomisen. Työn tuloksena mashup-alustan soveltuvuus tähän käyttöön on hyvä ja se soveltuu hyvin erityisesti tilanteisiin, joissa vaaditaan nopeita ratkaisuja. Jatkotutkimusta aiheesta tarvitaan, koska mashupalustan käyttöä sotilaallisissa tietojärjestelmissä ei ole juurikaan tutkittu ja aihe on suhteellisen uusi myös tiedeyhteisössä.

Tuotteen elinkaarenaikainen tiedonhallinta palvelukeskeisen arkkitehtuurin avulla

Palvelukeskeistä arkkitehtuuria (SOA) sovelletaan nykyään varsinkin suurten yritysten tietojärjestelmien suunnittelussa ja toteutuksessa. Siinä toiminnot suunnitellaan palveluina, mikä lisää erityisesti palveluiden uudelleen-käytettävyyttä ja mahdollisuutta hyödyntää jo tehtyjä järjestelmäinvestointeja. Tuotteen elinkaarenaikaisen tiedonhallinnan (PLM) pyrkimyksenä on saada elinkaarelle hajaantunut tieto käyttöön oikeassa paikassa oikeaan aikaan sekä parantaa tuotetiedon luotettavuutta ja ajantasaisuutta. Tämä on yksi tärkeimmistä tekijöistä tavoiteltaessa kilpailuetuja verkottuneessa liiketoiminnassa. Tämän diplomityön tavoitteena oli selvittää, kuinka tuotteen elinkaarenaikainen tiedonhallinta voidaan toteuttaa palvelukeskeisen arkkitehtuurin avulla sekä, mitä haasteita ja hyötyjä tästä seuraa organisaatiolle. Tutkimus tehtiin kirjallisuustutkimuksena. Työ tarjoaa tietoa PLM:n ja SOA:n integroinnista sekä integroinnin haasteista ja hyödyistä. Tutkimuksen tulokset osoittavat palvelukeskeisen PLM:n tuovan oikein suunniteltuna ja toteutettuna merkittäviä hyötyjä verkostoituneessa ympäristössä toimiville yrityksille. Lisäksi työ antaa käsityksen siitä, kuinka laaja projekti palvelukeskeisen PLM:n implementointi on.

Future vision of information networks according to EU 7th framework

The purpose of this thesis is to investigate projects funded in European 7th framework Information and Communication Technology- work programme. The research has been limited to issue ”Pervasive and trusted network and service infrastructure” and the aim is to find out which are the most important topics into which research will concentrate in the future. The thesis will provide important information for the Department of Information Technology in Lappeenranta University of Technology. First in this thesis will be investigated what are the requirements for the projects which were funded in “Pervasive and trusted network and service infrastructure” – programme 2007. Second the projects funded according to “Pervasive and trusted network and service infrastructure”-programme will be listed in to tables and the most important keywords will be gathered. Finally according to the keyword appearances the vision of the most important future topics will be defined. According to keyword-analysis the wireless networks are in important role in the future and core networks will be implemented with fiber technology to ensure fast data transfer. Software development favors Service Oriented Architecture (SOA) and open source solutions. The interoperability and ensuring the privacy are in key role in the future. 3D in all forms and content delivery are important topics as well. When all the projects were compared, the most important issue was discovered to be SOA which leads the way to cloud computing.

Palveluarkkitehtuuri ja prosessien palvelulähtöinen mallintaminen

Liiketoiminnot käyttävät useita erillisiä tietojärjestelmiä. Toimintaprosessit sisältävät useiden eri liiketoimintojen suorittamia tehtäviä. Tehtävien tarvitsemien ja tuottamien tietojen sujuvan virtauksen toteutuminen vaatii tietojen ja tietojärjestelmien integraatiota, jota on toteutettu perinteisesti järjestelmien välisillä suorilla yhteyksillä. Tästä seuraa IT-arkkitehtuurin joustamattomuutta. Palvelulähtöisellä arkkitehtuurilla (Service Oriented Architecture, SOA) luvataan IT-arkkitehtuurille parempaa joustavuutta ja toisaalta kustannussäästöjä. Työssä selvitettiin palveluarkkitehtuurin teoreettinen tausta sekä palvelulähtöisen prosessikuvauskielen BPMN ideaa. Empiirisessä osuudessa haettiin teemahaastattelujen avulla kohdeyrityksen ja sen käyttämien järjestelmätoimittajien näkemyksiä palveluarkkitehtuurista ja siihen vaikuttavista tekijöistä. Lisäksi työssä selvitettiin palveluarkkitehtuurista saatavia vastauksia kohdeyrityksen IT-strategiassa esitettyihin tavoitteisiin. Työn tuloksena analysoitiin palvelupohjaista mallinnusmenetelmää noudattaen prosessi- ja palvelukuvaus sekä tunnistettiin niitä tukevat SOA-palvelut. Menetelmän lopputuloksia hyödyntäen työssä esitettiin implementointiratkaisu palveluväylän avulla toteutettuna. Lisäksi luonnosteltiin ehdotusta siitä, miten kohdeyritys voisi lähteä liikkeelle palveluarkkitehtuurin soveltamisessa.

Cloud computing contribution to manufacturing industry

Manufacturing industry has been always facing challenge to improve the production efficiency, product quality, innovation ability and struggling to adopt cost-effective manufacturing system. In recent years cloud computing is emerging as one of the major enablers for the manufacturing industry. Combining the emerged cloud computing and other advanced manufacturing technologies such as Internet of Things, service-oriented architecture (SOA), networked manufacturing (NM) and manufacturing grid (MGrid), with existing manufacturing models and enterprise information technologies, a new paradigm called cloud manufacturing is proposed by the recent literature. This study presents concepts and ideas of cloud computing and cloud manufacturing. The concept, architecture, core enabling technologies, and typical characteristics of cloud manufacturing are discussed, as well as the difference and relationship between cloud computing and cloud manufacturing. The research is based on mixed qualitative and quantitative methods, and a case study. The case is a prototype of cloud manufacturing solution, which is software platform cooperated by ATR Soft Oy and SW Company China office. This study tries to understand the practical impacts and challenges that are derived from cloud manufacturing. The main conclusion of this study is that cloud manufacturing is an approach to achieve the transformation from traditional production-oriented manufacturing to next generation service-oriented manufacturing. Many manufacturing enterprises are already using a form of cloud computing in their existing network infrastructure to increase flexibility of its supply chain, reduce resources consumption, the study finds out the shift from cloud computing to cloud manufacturing is feasible. Meanwhile, the study points out the related theory, methodology and application of cloud manufacturing system are far from maturity, it is still an open field where many new technologies need to be studied.

Role of service and data reuse in enterprises

Digitalization has been predicted to change the future as a growing range of non-routine tasks will be automated, offering new kinds of business models for enterprises. Serviceoriented architecture (SOA) provides a basis for designing and implementing welldefined problems as reusable services, allowing computers to execute them. Serviceoriented design has potential to act as a mediator between IT and human resources, but enterprises struggle with their SOA adoption and lack a linkage between the benefits and costs of services. This thesis studies the phenomenon of service reuse in enterprises, proposing an ontology to link different kinds of services with their role conceptually as a part of the business model. The proposed ontology has been created on the basis of qualitative research conducted in three large enterprises. Service reuse has two roles in enterprises: it enables automated data sharing among human and IT resources, and it may provide cost savings in service development and operations. From a technical viewpoint, the ability to define a business problem as a service is one of the key enablers for achieving service reuse. The research proposes two service identification methods, first to identify prospective services in the existing documentation of the enterprise and secondly to model the services from a functional viewpoint, supporting service identification sessions with business stakeholders.

Varaosien tunnistuspalvelut sähköisessä liiketoimintaympäristössä

Työn tarkoituksena on ollut luoda varaosien tunnistukseen kehitysmalli, jota voidaan käyttää pohjana palveluiden kehityksessä. Saatavilla olevia tunnistusmenetelmiä parantamalla on mahdollista kehittää liiketoimintaprosesseja. Yrityksiin kohdistuu yhä enemmän vaatimuksia, jotka täyttääkseen on kyettävä luomaan kustomoitavissa olevia innovatiivisia palvelukokonaisuuksia. Yritysten tulisi kerätä yhteen kaikki saatavilla oleva tieto asiakkaiden hankkimista tuotteista ja palveluista tarjoten näiden kautta toimintamahdollisuuksia lähemmäs asiakasrajapintaan. Sähköisten tunnistuspalveluiden kehitys ja integrointi yhdeksi kokonaisuudeksi on keskeisessä asemassa yrityksen palvelutarjontaa kehitettäessä. Palveluihin voidaan antaa pääsy SOA (Service Oriented Architecture) -malliin perustuvien portaaleiden kautta. Uudet varaosien tunnistusmenetelmät tulee liittää web-palveluina portaaliin integrointimenetelmiä käyttäen. Varaosien tunnistuksen kannalta on keskeistä linkittää taustajärjestelmien tieto tukemaan tunnistusprosessia tuotteiden koko elinkaaren ajan. Case tapauksessa integroitiin varaosien tunnistuspalveluina IMB WebSphere Portal:n PDM (Product Data Management) -järjestelmän varaosadokumentaatio. Lisäksi luotiin varaosien tunnistusjärjestelmän vaatima datamalli, joka mahdollistaa PDMjärjestelmässä olevan as-built – varaosarakenteen hyväksikäytön portaaliin liitettävän graafisen varaosien tunnistusjärjestelmän kanssa. Tulevaisuuden kehitysmahdollisuuksina nähdään huoltojärjestelmien tiedon integrointi osaksi tunnistusmenetelmiä parantavaa kokonaisuutta, huoltotarpeen automaattinen seuranta ja analysointi, RFID:n käyttömahdollisuudet, mobiili-sovellusten kehitys, varaosien tunnistukseen perustuvien liiketoimintaprosessien automatisointi sekä jatkuva tiedonjaon kehittäminen.

Palveluväylän hyödyntäminen palvelukeskeisessä arkkitehtuurissa

Palvelukeskeinen arkkitehtuuri on uusi tapa rakentaa tietojärjestelmiä. Se perustuu siihen, että logiikasta koostetaan yleiskäyttöisiä palveluita, joita tarjotaan muiden järjestelmän osien käyttöön. Tällöin samoja asioita ei tarvitse toteuttaa moneen kertaan ja järjestelmää voidaan hyödyntää tehokkaasti ja monipuolisesti. Näiden palveluiden hallinnassa voidaan hyödyntää palveluväyliä, eli ESB -tuotteita. Palveluväylät sisältävät erilaisia mekanismeja, joiden avulla palveluihin liittyvää viestiliikennettä voidaan reitittää, muokata ja valvoa eri tavoin. Nykyisissä palvelukeskeisissä toteutuksissa käytetään usein XML -kieleen pohjautuvia Web Service -määrityksiä. Ne tarjoavat ympäristöriippumattoman pohjan, joka täyttää suoraan useita palvelukeskeisen arkkitehtuurin vaatimuksia. Määritysten ympärille on myös paljon valmiita laajennuksia, joiden avulla palveluihin voidaan liittää lisätoiminnallisuutta. Lahden kaupunki lähti Fenix -projektin yhteydessä kehittämään uutta kuntien käyttöön soveltuvaa järjestelmää, joka hyödyntää palvelukeskeisen arkkitehtuurin periaatteita. Järjestelmä jaettiin selkeisiin kerroksiin siten, että käyttöliittymä erotettiin palvelulogiikoista palveluväylän avulla. Tällöin järjestelmä saatiin jaettua loogisiin kokonaisuuksiin, joilla on selkeä rooli. Taustapalvelut hoitavat käsitteiden hallinnan, sekä niihin liittyvät liiketoimintasäännöt. Käyttöliittymäkerros hoitaa tiedon esittämisen ja tarjoaa graafisen, selainpohjaisen käyttöliittymän palveluihin. Palveluväylä hoitaa liikenteen reitittämisen, sekä huolehtii palveluihin liittyvistä käyttöoikeuksista ja tilastoinnista. Lopputuloksena on loputtomiin laajennettavissa oleva järjestelmä, jonka päälle voidaan kehittää erilaisia sähköisiä palveluita kunnan ja sen asukkaiden välille.

Julkishallinnon sähköisten palveluiden arkkitehtuurit

Sähköinen asiointi on yleistynyt viime vuosien aikana nopeasti. Toimivia julkishallinnon sähköisiä palveluita kehitetään jatkuvasti yhä uusiin tarkoituksiin. Tällä hetkellä sähköisten palveluiden tarjontaa leimaa hajanaisuus. Jokainen palveluita tarjoava organisaatio kehittää palveluita itsenäisesti, omalla tavallaan. Palveluiden kehittäminen asiakaslähtöisesti edellyttää palvelukokonaisuuksien suunnittelua arkkitehtuuritasolla. Yksittäisten sovellusten kehittämisen lisäksi on huomioitava näiden sovellusten toimivuus yhteen, osana suurempaa kokonaisuutta. Palvelukeskeisessä arkkitehtuurisuunnittelussa lähtökohta on se, että jokainen yksittäinen sovellus on itsessään palvelu, joka tuottaa määritelmänsä mukaisen tulosteen sellaisessa muodossa, jota muut sovellukset kykenevät ymmärtämään. Työn tuloksena havaittiin, että vaikka sähköiselle hallinnolle on kehitetty useita viitearkkitehtuureja, on käytännön työ palveluiden integroimiseksi vielä kesken. Yksittäisten palveluiden liittäminen suuremmiksi kokonaisuuksiksi vaatii määrätietoista arkkitehtuurisuunnittelua sekä kansallista suunnittelun koordinointia. Tiedon jakaminen organisaatiorajojen yli muodostaa joukon kysymyksiä, joihin ei ole vielä vastausta. Tietosuojaa ja yksityisyyttä ei voida uhrata sähköistä hallintoa suunniteltaessa.