基于微服務架構的青海省機電產品檢測服務平臺的設計與應用

張海云 劉生虎 武輝 吳海峰 陳有福

青海省機械科學研究所有限責任公司 青海西寧 810000

當前，以數(shù)字化、智能化、共享化為本質特征的第四次工業(yè)革命正在興起。工業(yè)互聯(lián)網作為第四次工業(yè)革命的基本框架，是新一代信息技術與工業(yè)深度融合的產物，通過對人、機、物、法、環(huán)的全面互聯(lián)，構建起全要素、全產業(yè)鏈、全價值鏈全面連接的新型生產制造和服務體系，是數(shù)字化轉型的實現(xiàn)途徑，是實現(xiàn)新舊動能轉換的關鍵力量。

微服務作為新型技術架構，能更好地支撐工業(yè)互聯(lián)網的落地。是面向服務的體系結構（SOA）架構樣式的一種變體，將應用程序構造為一組松散耦合的服務。在微服務體系結構中，服務是細粒度的，協(xié)議是輕量級的。微服務是一種架構模型，可以更好地促進所需的運營模型，可以更好地反映了許多業(yè)務主管想要組建和運行其團隊以及開發(fā)流程的方式。微服務將傳統(tǒng)單體架構應用劃分成一組組相對獨立的小服務，服務之間采用相關輕量級通信機制進行互相協(xié)作、相互獨立。微服務架構具有功能解耦、獨立部署、故障隔離等特點，能有效降低應用復雜度、提高功能容錯率、縮短開發(fā)周期、適應云計算算力彈性伸縮，進而提升系統(tǒng)整體穩(wěn)定性和可用性。

1 工業(yè)互聯(lián)下的青海省機電檢測現(xiàn)狀分析

目前，青海省檢測設備分散在各個企事業(yè)單位，同時管理工作的水平參差不齊，青海省檢測設備管理信息化程度也有比較大的差異，并存在以下問題：

（1）由于沒有規(guī)劃、沒有整體論證，各個企事業(yè)單位各自為營，檢測設備復購置現(xiàn)象比較普遍，設備閑置率較高，無法保證青海檢測設備的投資效益。

（2）各企事業(yè)單位存在的重購置、輕使用的行為沒有根本轉變，購買后的標定工作不及時，部分青海檢測設備機組人員的使用不規(guī)范，儀器設備日常運行使用記錄不夠完整，影響了設備準確性，縮短了設備使用壽命，更有些單位無法統(tǒng)計考核檢測設備使用率。

（3）青海檢測設備信息溝通不暢，校企或企業(yè)單位間青海檢測設備開放程度不高，共享信息基本沒有，高校準備做實驗但無法找到相應檢測設備，部分單位檢測設備滿負荷運轉、供不應求，而另一些單位的檢測設備資源利用率較低的現(xiàn)象非常普遍。

2 基于微服務的平臺設計思路

本項目通過將功能分解到各個離散的服務中，通過API以明確的方式來交互，以實現(xiàn)對解決方案的解耦。把應用程序設計成一套微服務，更加容易在多臺具有負載均衡的服務器上運行，使其能夠輕松應對需求高峰、由于時間推移而平穩(wěn)增長的需求和由于硬件或者軟件問題導致的宕機事故。

（1）應用架構。本平臺采用微服務架構風格，將一個單一應用程序開發(fā)為一組小型服務的方法，每個服務運行在自己的進程中，服務間通信采用輕量級通信機制（通常用HTTP資源API），這些服務圍繞業(yè)務能力構建，共用一個最小型的集中式的管理，服務可用不同的語言開發(fā)，使用不同的數(shù)據存儲技術。

（2）應用架構藍圖見圖1。

（3）功能說明。本平臺采用微服務架構模式，通過業(yè)務能力將系統(tǒng)劃分為幾個單獨的服務，服務之間高內聚，低耦合，僅通過API進行交互，系統(tǒng)功能圍繞門戶展示設計，主要包括儀器管理，信息發(fā)布，成員管理，技術服務，專家管理，文件管理，統(tǒng)計分析，后臺管理，見圖2。

圖1 微服務架構圖

圖2 系統(tǒng)功能圖

①門戶展示。門戶展示是一個綜合性服務，主要通過獲取其他服務信息突出展示，并為其他服務提供入口，通過讀取數(shù)據庫或者緩存數(shù)據庫加載數(shù)據內容，頁面根據板塊來劃分顯示區(qū)域，頁面頂部放置一級菜單，主要包括門戶首頁，設備儀器，成員管理，技術服務，專家信息，下載專區(qū)，其中門戶首頁主要為信息展示、共享設備搜索以及用戶注冊登錄，其他菜單點擊進入相應服務。見圖3。

圖3 門戶展示功能圖

②儀器管理。儀器管理是本平臺的核心服務，通過將儀器信息與文檔視頻分離的設計方式，降低系統(tǒng)壓力，將文件操作全部交給文件管理服務處理，儀器管理只記錄資料地址即可，主要有以下功能：

儀器查看：查看已入網的共享儀器信息，主要包括圖片資料，視頻資料，儀器型號，所屬單位與地區(qū)等；

儀器預約：認證用戶對可預約儀器發(fā)起預約，由儀器所屬單位或者平臺管理員對預約進行答復；

儀器上報：認知用戶了解并愿意提供共享儀器，上傳儀器設備資料信息，由平臺管理員評估后進行答復；

儀器審核：主要分為儀器預約審核以及儀器上報審核，對于儀器預約審核，需要確定儀器預約時間段內是否空閑，是否允許排期等，對于儀器上報審核，在審核通過后，需要對儀器資料進行整理并錄入平臺。

③信息發(fā)布。信息發(fā)布分為系統(tǒng)信息發(fā)布和用戶需求發(fā)布兩部分；其中系統(tǒng)信息發(fā)布主要包括政策法規(guī)，新聞資訊，通知公告的查詢與發(fā)布，按照信息類型，可設置授權級別，只有平臺管理擁有者才有權限進行發(fā)布；用戶需求發(fā)布主要為平臺認證成員提供服務，成員可新建需求，瀏覽以及回應其他成員提出的需求，平臺管理員可對長時間無人回復的需求進行關閉操作。

④成員管理。成員管理主要功能為平臺成員信息查看、成員入網申請以及成員入網審核；其中成員信息查看包括列表展示頁面以及下鉆成員詳情頁面；成員入網申請由非成員單位提交，平臺可以設置一定的入網條件；平臺管理員對非成員單位的申請進行應答。

⑤技術服務。技術服務主要有服務查看、服務管理、服務預約和預約審核四部分內容；服務查看支持條件檢索、列表展示以及詳情查看；服務管理主要有平臺管理員新增服務項目以及對已有服務進行維護；服務預約由認證用戶提交，平臺管理員或者服務提供者對申請進行應答。

⑥專家信息。主要用于查詢已認證的專家信息以及進行專家預約；其中專家信息查詢包括列表展示頁面以及詳情頁面，支持多種維度查詢，例如研究領域，服務類型等，用戶可在詳情頁面發(fā)起專家預約，由平臺管理員或者專家本人對預約應答。

⑦統(tǒng)計分析。提供設備儀器、技術服務、入網成員、入網專家等多個方面的數(shù)據統(tǒng)計，支持多維度查詢，例如時間段、儀器類型、成員類型等，動態(tài)生成查詢結果并通過圖形界面展示，支持導出Execl報表；見圖4.

3 結語

圖4 統(tǒng)計分析圖

青海省機電產品質量監(jiān)督檢驗服務平臺作為青海省機電行業(yè)唯一的檢測服務平臺，他的推廣應用在儀器設備、人員素質和技術服務水平等綜合檢驗檢測服務能力上將處于該行業(yè)在青海省領先，不僅檢驗檢測資源覆蓋面全，而且社會影響力大。通過本次平臺建設，不僅僅將我省所有機電檢測設備納入平臺，還積極和政府相關部門溝通，將該平臺開放與全省其他檢測機構，實現(xiàn)資源共享、優(yōu)勢互補，是青海省機電產品質量監(jiān)督檢驗服務平臺為青海質量檢測工業(yè)互聯(lián)網轉型的重要舉措，通過建立該平臺實現(xiàn)技術服務資源共享，提高了青海地方檢測能力，為高質量發(fā)展實業(yè)打下堅實的質量基礎。檢測設備共享的推廣，是在提高了檢測設備利用效率的同時為一些初創(chuàng)企業(yè)和中小企業(yè)降低了科技創(chuàng)新成本，雖然短期內還看不到數(shù)字轉型產生的較多效益，但是從提高設備利用率的角度分析，共享化的社會價值遠遠大于其經濟價值。但是，該平臺的投入使用后想取得更大成效，仍需平臺運營者加大推廣，加大政府及相關部門的支持，爭取更多的企業(yè)共同合力、共同投入進來，才能使檢測平臺更加豐富完整，助力企業(yè)發(fā)展，助力青海省數(shù)字經濟轉型。