基于SOA的整車企業(yè)技術(shù)數(shù)據(jù)集成研究*

王 毅,易樹平,龍 躍,張 力,唐 平

(1.重慶大學 機械工程學院,重慶 400030;2.中國長安汽車集團股份有限公司,北京 100089;3.重慶市人民政府,重慶 400030)

汽車整車企業(yè)的技術(shù)研發(fā)具有投入高、建設周期長等特點,利用多種信息系統(tǒng)進行協(xié)同工作是順利完成研發(fā)工作的關鍵.然而現(xiàn)有汽車整車企業(yè)研發(fā)過程中的數(shù)據(jù)管理還存在以下問題:①缺乏行業(yè)信息化標準,數(shù)據(jù)處理效率低.技術(shù)數(shù)據(jù)與ERP,SCM,MES和協(xié)同辦公系統(tǒng)等系統(tǒng)都有不同程度的聯(lián)系,但不同的信息系統(tǒng)由不同企業(yè)開發(fā),由于缺乏統(tǒng)一的標準,其數(shù)據(jù)處理方式的差異造成的信息孤島使得企業(yè)的信息和數(shù)據(jù)更新不同步(或者不一致),使得數(shù)據(jù)不能自動傳遞,缺乏有效關聯(lián)和共享,造成單項研發(fā)的周期變長;②系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)的頻繁交互加大了數(shù)據(jù)處理出錯的機率.大量重要數(shù)據(jù)在各個系統(tǒng)間的轉(zhuǎn)換主要通過人工方式進行,這增大了出錯的機率,加大了研發(fā)的風險;③增大了決策難度.信息處于各個離散的系統(tǒng)中,不能進行有效的監(jiān)管,無法對研發(fā)過程進行及時、有序的監(jiān)管,無法進行信息監(jiān)管,增大了研發(fā)管理決策的難度.上述問題使得現(xiàn)有的數(shù)據(jù)管理模式難以滿足研發(fā)的快速性、準確性的要求,難以適應研發(fā)市場競爭.

現(xiàn)有的數(shù)據(jù)集成包括:EDI技術(shù)以標準化、規(guī)范化的文件格式實現(xiàn)了企業(yè)與企業(yè)之間的商業(yè)電子化交互.但是,采用該方式時,一旦交易對手發(fā)生變化,就要對業(yè)務工作的方式和模式進行調(diào)整,且按照EDI的格式更改非常麻煩,擴充性比較差[1].COM組件技術(shù)能使基于COM組件的各軟件進行統(tǒng)一并實現(xiàn)交互,但卻不能實現(xiàn)多異種語言的集成[2].CORBA語言可以使系統(tǒng)的開發(fā)更集中到業(yè)務處理本身,而不是過多地考慮系統(tǒng)的集成[3].但CORBA語言龐大而復雜,且技術(shù)和標準的更新相對較慢,導致開發(fā)的難度很大,對軟件人員要求很高.多代理系統(tǒng)技術(shù)將供應鏈中的合作伙伴、供應商、客戶等動態(tài)地集成在一起[4].最近幾年出現(xiàn)的WEB服務技術(shù)是指服務提供者將應用作為服務部署在WEB上,通過使用WEB服務描述語言來描述特定WEB服務提供的功能[5].

針對以上的問題,本文構(gòu)建了基于SOA的整車企業(yè)數(shù)據(jù)集成模式,通過虛擬數(shù)據(jù)庫設計出不同數(shù)據(jù)庫間字段關聯(lián)的邏輯思路,采用了WEB服務的通用模式,使得開發(fā)標準一致;同時采用企業(yè)總線將PDM和ERP系統(tǒng)等集成在OA平臺上展現(xiàn)出來,形成了快速響應整車企業(yè)業(yè)務變更的流程集成平臺,以提高用戶數(shù)據(jù)處理效率、準確率和系統(tǒng)間的可交互性,降低集成成本,使企業(yè)流程管理更加靈活,滿足整車企業(yè)面向客戶的大規(guī)模定制的戰(zhàn)略,為整車企業(yè)的數(shù)據(jù)集成提供新思路.

1 基于SOA的整車企業(yè)技術(shù)數(shù)據(jù)集成系統(tǒng)

1.1 系統(tǒng)體系架構(gòu)

基于SOA的整車企業(yè)技術(shù)數(shù)據(jù)集成系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示.

圖1中的整車企業(yè)門戶為企業(yè)的協(xié)同平臺,其底層可以集成各種應用系統(tǒng),整個平臺由WPDM(Wide-Product Data Management)+WPS(Web Processing Services),即一個技術(shù)數(shù)據(jù)集成平臺和一個流程集成平臺組成.

1)技術(shù)數(shù)據(jù)集成平臺.該平臺由WPDM 組成,其中WPDM=PDM+SCM+技術(shù)檔案+技術(shù)網(wǎng)站,系統(tǒng)利用IBM DB2對WPDM 上需要配置的數(shù)據(jù)、類進行操作,大幅降低設計變更對PDM,ERP和SCM等系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)進行的查詢操作.其中DB2數(shù)據(jù)庫主要是起到數(shù)據(jù)聯(lián)盟的作用,它將多個數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)庫模型集成為一個統(tǒng)一的虛擬數(shù)據(jù)模型,包括了多個實體的數(shù)據(jù)庫.

圖1 基于SOA的整車企業(yè)技術(shù)數(shù)據(jù)集成系統(tǒng)框架Fig.1 The integrating system infrastructure of the car corporate technology data based on SOA

2)流程集成平臺.利用WPS實現(xiàn)跨平臺、跨部門流程集成,采用虛擬數(shù)據(jù)庫的形式抽取所有數(shù)據(jù)后,通過建立字段之間的聯(lián)系,直接在企業(yè)服務總線[6]上做封裝,實現(xiàn)滿足企業(yè)不同需要的Web服務.

1.2 基于SOA的集成系統(tǒng)功能模塊

基于SOA的集成系統(tǒng)功能模塊如圖2所示.

圖2 基于SOA的集成系統(tǒng)功能模塊Fig.2 The functional modules of integrating system based on SOA

1)登錄系統(tǒng)與OA集成用戶信息,使用OA系統(tǒng)的用戶名及密碼.每個用戶均可使用中文及英文用戶名登錄.(OA的服務器、用戶登錄憑據(jù)、數(shù)據(jù)庫、字段可配置).

2)整車企業(yè)技術(shù)數(shù)據(jù)集成主要包括以下4個關鍵流程中的數(shù)據(jù)集成:設計變更流程,生產(chǎn)變更流程,生產(chǎn)管理變更流程和供應商變更流程.

3)查看對象(允許輸出表格明細,可選擇輸出全部、當前頁,按搜索條件輸出,需要權(quán)限控制,可選擇輸出的字段).

4)瀏覽/下載文件(每個對象的文件存放的FTP位置不同,用戶名/密碼也不同,即使同一對象也可能有多個FTP目錄).

5)對象配置管理:用于定義系統(tǒng)中的業(yè)務對象及對象屬性:如產(chǎn)品、零件、供應商、圖檔、變更通知等,各對象對應于數(shù)據(jù)庫中的一個表或視圖.對象類型分為:BOM 對象(如產(chǎn)品、零件)、數(shù)據(jù)對象(如供應商)、文件對象(如圖檔、設計變更通知).

6)對象命令配置:定義各種業(yè)務對象允許的操作功能集.不同類型的對象有不同的操作集,如對數(shù)據(jù)對象,可查看詳情、查看關聯(lián)對象;對文件對象,則增加瀏覽/下載功能;對 BOM 對象,則增加查看BOM結(jié)構(gòu),反查BOM,在BOM 中搜索的功能.

7)對象字段配置:用于定義業(yè)務對象的管理字段,及字段的屬性,對應于數(shù)據(jù)庫表或視圖的字段.

8)關聯(lián)對象配置:用于定義各個業(yè)務對象之間的關聯(lián),及用于關聯(lián)的字段.

9)用戶界面菜單集定義:定義菜單集,并可指定各個用戶可使用的菜單集.

10)用戶、用戶組、角色管理:用于用戶管理、用戶組管理、角色管理.

11)角色權(quán)限管理:定義各個角色可使用的菜單權(quán)限、對象權(quán)限、對象字段權(quán)限.

12)系統(tǒng)參數(shù)設置:定義一些會影響系統(tǒng)運行效果的參數(shù).如參數(shù)1——是否記錄用戶的登錄事件(登錄、注銷),參數(shù)2——是否記錄圖檔瀏覽事件.

基于SOA的整車企業(yè)技術(shù)數(shù)據(jù)集成平臺必須整合和關聯(lián)PDM和ERP的BOM[7-13].首先將不同應用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)整合到一個虛擬的數(shù)據(jù)庫后,通過虛擬數(shù)據(jù)庫里的字段工具,將系統(tǒng)與系統(tǒng)間相互關聯(lián)的數(shù)據(jù)和字段聯(lián)系起來,從而構(gòu)建一個個較大的復雜應用,有了各對象之間的關聯(lián)關系才能實現(xiàn)各異構(gòu)系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)漫游,如圖3所示.

圖3中,通過主對象、主對象字段、關聯(lián)字段和次對象、次對象字段和次對象管理字段建立以對象關系名稱為基礎的關聯(lián)關系,即通過SOA元子組件裝配、組件與組件之間協(xié)作構(gòu)建成一個新的應用,組件與組件之間通過總線傳遞消息,從而使各組件協(xié)同工作以滿足靈活的應用需求.元子組件對象之間的協(xié)作關聯(lián)是自動匹配的,每個組件自身設計了協(xié)作關系,當兩個組件同時部署在同一個頁面時,它們會自動匹配,從而實現(xiàn)異構(gòu)數(shù)據(jù)庫和應用系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)漫游.

圖3 基于SOA數(shù)據(jù)關聯(lián)模型Fig.3 Data relation model based on SOA

2 系統(tǒng)實現(xiàn)的關鍵技術(shù)

由于整車企業(yè)差異性大,且各自針對不同的業(yè)務單元開發(fā)各種應用系統(tǒng),大多采用了不同數(shù)據(jù)庫,使得系統(tǒng)和系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)很難聯(lián)系起來.如何將不同系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)整合和關聯(lián)是實現(xiàn)整車企業(yè)數(shù)據(jù)集成系統(tǒng)的關鍵技術(shù)之所在.通過數(shù)據(jù)聯(lián)盟建立數(shù)據(jù)之間的集成,利用SOA的設計思想來完成不同系統(tǒng)間的流程的集成,就成為本系統(tǒng)的關鍵技術(shù).

2.1 數(shù)據(jù)聯(lián)盟

數(shù)據(jù)聯(lián)盟是組合來自多個數(shù)據(jù)源信息的功能強大的工具.其中虛擬數(shù)據(jù)庫由多個不同應用系統(tǒng)的異構(gòu)數(shù)據(jù)源創(chuàng)建.用戶可以隨意查詢存儲在數(shù)據(jù)聯(lián)盟中任意位置的數(shù)據(jù),而不必擔心數(shù)據(jù)的位置、實際數(shù)據(jù)源系統(tǒng)的 SQL語言種類或者存儲的能力.相反,對于聯(lián)盟數(shù)據(jù)庫中的任何數(shù)據(jù),用戶可以按照數(shù)據(jù)聯(lián)盟的方式進行操作.

2.2 企業(yè)服務總線ESB

ESB是在SOA框架中實現(xiàn)服務間職能化集成與管理的中介.ESB是邏輯上與SOA所遵循的基本原則保持一致的服務集成基本框架,提供了服務管理的方法和在分布式異構(gòu)環(huán)境中進行服務交互的功能.

2.3 SOA服務模式

SOA就是實現(xiàn)獨立于技術(shù)的服務接口.SOA的編程思想是通過應用組件和傳輸協(xié)議的松散耦合(服務的傳輸協(xié)議的透明化),從而實現(xiàn)組件的虛擬化,造就一個虛擬的集成架構(gòu)或者集成平臺服務總線,這樣使得服務集成不受任何限制,可以同時集成.NET和J2EE組件,以及集成其他遺留系統(tǒng)的各種應用,同時也可以隨時更換這些組件.

3 應用實例

3.1 案例背景

某汽車有限公司是國內(nèi)大型的綜合性現(xiàn)代汽車制造企業(yè),現(xiàn)有應用系統(tǒng)包括ERP(計劃管理、資源調(diào)配、物流、生產(chǎn)執(zhí)行等)、PDM(BOM、產(chǎn)品圖紙、設變管理等)、TSCM(數(shù)據(jù)上下載、信息發(fā)布等);OA(公文審批、業(yè)務流程)、IMAN(3D數(shù)據(jù)管理)等30多個大小系統(tǒng)(不包括各種專用監(jiān)控、統(tǒng)計用程序),系統(tǒng)開發(fā)未按照統(tǒng)一標準,導致多重身份認證、系統(tǒng)升級不一致、無法兼顧不同用戶的應用特點,最終使得員工重復手工勞動、工作效率低、管理成本高、數(shù)據(jù)不一致、準確性差、不能實時統(tǒng)計數(shù)據(jù).尤其顯著的問題是PDM中的數(shù)據(jù)多數(shù)情況下需要先導出后,再導入?yún)f(xié)同辦公平臺,以附件的形式再進行流轉(zhuǎn)和審批,導致相同數(shù)據(jù)需要分別維護,在管理上使得業(yè)務流程的流程環(huán)節(jié)都不夠靈活,最終導致整個企業(yè)的業(yè)務流程不流暢.

3.2 實施SOA的集成方式架構(gòu)

在集成前的流程系統(tǒng)中,搜索有關車型系列而產(chǎn)生信息采集的時間設定為ts.在每個信息處理中,會產(chǎn)生處理時間tt,而中間信息在每次傳遞中都會有延遲時間tm,這樣企業(yè)查詢某個車型的產(chǎn)品BOM處理信息的總時間為:

其中i代表涉及的信息系統(tǒng)的個數(shù).

分工和不同信息系統(tǒng)使各個作業(yè)環(huán)節(jié)只精通與己有關的信息的計算方法,提高了單個環(huán)節(jié)的作業(yè)效率,但是卻被各個環(huán)節(jié)信息溝通效率的降低所抵消.基于SOA的整車技術(shù)數(shù)據(jù)系統(tǒng)中技術(shù)數(shù)據(jù)和ERP數(shù)據(jù)整合后的關聯(lián)查詢圖如圖4所示.

可以看出在集成后的系統(tǒng)中,由于處理時間和延遲時間tm大大縮短,整個業(yè)務處理中,避免了信息的重復性輸入和為了信息傳遞進行信息處理而消耗的時間和成本,效率大大提高,數(shù)據(jù)質(zhì)量也有了大幅度提高.

圖4 某企業(yè)技術(shù)數(shù)據(jù)漫游圖Fig.4 Technology data roaming diagram

所有操作都在集成平臺里被關聯(lián)起來,信息采集時間為 t′si為

3.3 SOA實施效果分析

通過某企業(yè)信息集成與整合項目的實施,構(gòu)建了辦公中心門戶、綜合查詢中心,實現(xiàn)了單點登錄、數(shù)據(jù)漫游,提高了工作效率.企業(yè)原計劃需新購買100個UG三維模型瀏覽客戶端,通過項目的實施,現(xiàn)已無需購買,節(jié)省了IT投資成本100多萬元.同時企業(yè)能自行開發(fā)新的復合應用功能組件,按該企業(yè)近5年信息化應用開發(fā)成本計算,直接降低新應用開發(fā)費用300萬元/年.項目實施時只有基本功能組件30個,而在系統(tǒng)運行過程中根據(jù)自己的需求用基本SOA組件進行配置、重用、協(xié)作裝配,自行開發(fā)了400多個復合應用功能組件.每一個新的應用開發(fā)至少需要5～10萬元的開發(fā)成本,而現(xiàn)在這些應用都不需要開發(fā),而直接由用戶利用SOA集成平臺進行配置即可,不再受制于開發(fā)商.

項目實施后獲取信息速度是實施前的1.5倍;需求敏捷性是實施前的2倍;客戶滿意度是實施前的1.3倍,成本比實施前降低了20%左右.

4 結(jié) 論

基于國內(nèi)大型整車企業(yè)存在的應用系統(tǒng)建設多、數(shù)據(jù)標準不統(tǒng)一、系統(tǒng)各自孤立,導致效率低下、容易出錯等問題,提出了基于SOA的技術(shù)信息集成和共享方式來解決跨系統(tǒng)數(shù)據(jù)查詢和實時報表,并結(jié)合實例進行了案例分析.分析結(jié)果表明,該研究方法有利于信息化標準的建立,有效地解決了跨系統(tǒng)技術(shù)數(shù)據(jù)共享和查詢問題,大幅度提高了研發(fā)所需數(shù)據(jù)的準確性和實時性.

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