軍工科研院所主數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)設計與開發(fā)

李軼

（江蘇自動化研究所，江蘇連云港 222006）

隨著全球產業(yè)結構調整與科技革命的不斷推進，各類新興信息技術被應用于先進制造領域，現(xiàn)代制造業(yè)的智能化發(fā)展迎來了千載難逢的歷史機遇[1-4]。然而，當前大多數(shù)軍工科研院所由于任務多樣、系統(tǒng)性強、交叉作業(yè)量大，在科研管理和生產制造過程中產生的基礎數(shù)據(jù)存在多頭管理、重復錄入等質量問題[5-6]，導致跨信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)集成變得困難，嚴重制約了院所信息化、智能化的發(fā)展。

主數(shù)據(jù)(Master Data)是指在業(yè)務開展過程中產生的高價值的、在多個業(yè)務領域及信息系統(tǒng)被廣泛使用的基礎數(shù)據(jù)[7]。通過建設主數(shù)據(jù)管理（Master Data Management，MDM）系統(tǒng)，一方面，軍工科研院所可以優(yōu)化各異構信息系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)交互模式，提升主數(shù)據(jù)的高可用性[8-10]；另一方面，主數(shù)據(jù)管理面向的是項目管控、設計研發(fā)、采購供應、生產制造及售后服務等全價值鏈，可以幫助軍工科研院所逐步建成以業(yè)務為導向、以數(shù)據(jù)為驅動的信息化科研院所，從而提高核心競爭力。

1 系統(tǒng)架構及功能模塊設計

1.1 主數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)架構設計

主數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)總體架構采用分層的思想進行設計[11-12]，包括數(shù)據(jù)源層、數(shù)據(jù)標準層、數(shù)據(jù)集成層、主數(shù)據(jù)管理平臺、數(shù)據(jù)應用層。具體架構如圖1所示。

1）數(shù)據(jù)源層：包括軍工科研院所已建的相關業(yè)務系統(tǒng)及線下數(shù)據(jù)，作為主數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)集成的數(shù)據(jù)提供方。

2）數(shù)據(jù)標準層：建立數(shù)據(jù)分類標準、數(shù)據(jù)編碼標準、數(shù)據(jù)屬性標準、數(shù)據(jù)集成標準、數(shù)據(jù)管理標準，為數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)集成提供規(guī)范和指導。

3）主數(shù)據(jù)管理平臺：包括數(shù)據(jù)管理層和數(shù)據(jù)集成層。指利用主數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)模型管理、數(shù)據(jù)編碼管理、數(shù)據(jù)資源管理、數(shù)據(jù)集成管理、數(shù)據(jù)安全管理、數(shù)據(jù)質量管理，并通過企業(yè)服務總線實現(xiàn)異構系統(tǒng)之間主數(shù)據(jù)的集成與實時共享。

4）數(shù)據(jù)應用層：基于統(tǒng)一數(shù)據(jù)管理開展生產運營管控、決策支持及大數(shù)據(jù)分析相關應用的建設。

1.2 主數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)功能模塊設計

主數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)功能架構如圖2 所示。

1）數(shù)據(jù)模型管理：對數(shù)據(jù)模型進行統(tǒng)一定義、管理，支持結構化、非結構化數(shù)據(jù)建模，為開展院所數(shù)據(jù)資產各項管理奠定基礎。通過該模塊可以對院所的數(shù)據(jù)進行分類，并且快速構建可視化的數(shù)據(jù)模型。

2）數(shù)據(jù)應用配置：對已經(jīng)構建的數(shù)據(jù)模型進行數(shù)據(jù)及相關配置的維護，包括數(shù)據(jù)管理模板、編碼規(guī)則管理、數(shù)據(jù)審核流程配置、數(shù)據(jù)查重配置等，為數(shù)據(jù)應用提供多樣化的配置選項。

3）主數(shù)據(jù)管理：基于統(tǒng)一構建的數(shù)據(jù)模型，以流程驅動的方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)創(chuàng)建與變動，從而實現(xiàn)院所主數(shù)據(jù)的全生命周期管理。可按照不同業(yè)務分類和邏輯分類生成不同的數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)動態(tài)建庫；并可支持基于應用需求對數(shù)據(jù)進行編組服務，形成新的數(shù)據(jù)視圖，并進行存儲與管理?？蓪泄芾淼臄?shù)據(jù)資源進行查看、統(tǒng)一搜索，支持非結構化數(shù)據(jù)的多維度分類、定義、統(tǒng)一展現(xiàn)以及在線瀏覽。

4）數(shù)據(jù)集成管理：對數(shù)據(jù)資源管理需要的數(shù)據(jù)進行集成管理，支持集成系統(tǒng)的定義及集成接口的注冊，自定義配置集成規(guī)則及分發(fā)條件，并進行集成數(shù)據(jù)的分發(fā)任務管理。

5）數(shù)據(jù)質量管理：對集中管理的數(shù)據(jù)資源進行質量控制，支持根據(jù)實際需要自定義質量校驗規(guī)則，配置質量調度任務，輸出質量報告與分析圖表，輔助數(shù)據(jù)維護人員控制并持續(xù)提升數(shù)據(jù)質量。

6）數(shù)據(jù)管理運行監(jiān)控：對平臺管理的數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)進行監(jiān)控分析，從數(shù)據(jù)量、增量、集成交換情況、數(shù)據(jù)管理績效、數(shù)據(jù)質量等方面輸出報表和可視化圖形，掌握數(shù)據(jù)管理動態(tài)、整改薄弱環(huán)節(jié)，輔助數(shù)據(jù)管理體系良性運行。

2 數(shù)據(jù)集成管理功能設計

數(shù)據(jù)集成管理模塊體現(xiàn)了主數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接收、分發(fā)機制，是保證各信息系統(tǒng)中數(shù)據(jù)實時同步、業(yè)務共享的有效手段，是解決“信息孤島”的關鍵措施，也是主數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)最重要的功能之一，系統(tǒng)的數(shù)據(jù)集成管理功能設計如圖3 所示。

數(shù)據(jù)集成的核心是數(shù)據(jù)集成關系管理，或稱為數(shù)據(jù)流向定義，其內容是主數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)中各類數(shù)據(jù)的采集來源系統(tǒng)與分發(fā)目的系統(tǒng)的定義[13-14]。基于WebService 實現(xiàn)標準的服務調用程序，目的是系統(tǒng)都將開發(fā)好的符合主數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)集成規(guī)范的接口注冊到主數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)中，當手動或者自動進行數(shù)據(jù)分發(fā)操作時，系統(tǒng)將會通過數(shù)據(jù)集成關系自動識別數(shù)據(jù)流，同時調用支撐數(shù)據(jù)流向的集成接口，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的分發(fā)共享。數(shù)據(jù)集成管理功能模塊的主要特點如下[15-16]：

1）提供基于WebService 的自動化組件用于數(shù)據(jù)集成，能夠無代碼實現(xiàn)新增主數(shù)據(jù)類型，并與外部信息系統(tǒng)共享；

2）提供常用數(shù)據(jù)集成接口，包括接收數(shù)據(jù)接口、接收數(shù)據(jù)并產生編碼接口、生成編碼并返回接口、數(shù)據(jù)文件獲取接口、啟/停用數(shù)據(jù)接口、查詢數(shù)據(jù)接口等，并能在線查看接口參數(shù)，輔助第三方信息系統(tǒng)進行接口開發(fā)調試；

3）提供數(shù)據(jù)交換功能，可根據(jù)數(shù)據(jù)模型生成XML、JSON 格式的數(shù)據(jù)交換規(guī)范，支持xfire、axis、axis2、cxf 等服務類型，可在前臺配置數(shù)據(jù)交換規(guī)范的轉換規(guī)則，最大程度地適配第三方信息系統(tǒng)；

4）提供數(shù)據(jù)發(fā)送失敗自動重發(fā)次數(shù)、數(shù)據(jù)分發(fā)時數(shù)據(jù)啟/停用狀態(tài)可配置及單次發(fā)送數(shù)據(jù)量的自定義；

5）提供數(shù)據(jù)手動、自動分發(fā)數(shù)據(jù)功能，提供接口狀態(tài)、集成狀態(tài)管理，提供基于模型及接口服務的數(shù)據(jù)初始化功能；

6）提供一套數(shù)據(jù)集成接口規(guī)范，指導第三方系統(tǒng)開發(fā)規(guī)范性、重用性良好的集成接口。

以物料數(shù)據(jù)為例，主數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)生成的XML格式示例如下所示：

＜?xml version=”1.0”encoding=’UTF-8’?＞

＜LIST＞＜!—列表編碼—＞

＜COMPONET＞＜!—模型編碼—＞

＜CODE＞物料編碼＜/CODE＞＜!—varchar（40）—＞

＜NAME＞物料名稱＜/NAME＞＜!—varcha（r100）—＞

＜PK_MARBASCLASS＞物料分類＜/PK_MARBAS CLASS＞＜!—varcha（r20）—＞

＜MATERIALSPEC＞規(guī)格型號＜/MATERIALSPEC＞＜!—varcha（r100）—＞

……

＜MEMO＞備注＜/MEMO＞＜!—varchar（300）—＞

＜DATAID＞數(shù)據(jù)id ＜/DATAID＞＜!—varcha（r32）—＞

＜DATASTATUS ＞啟用狀態(tài)＜/ DATASTATUS ＞＜!—非空—＞

＜/COMPONET＞

＜/LIST＞

該XML 格式摒棄了傳統(tǒng)主數(shù)據(jù)管理平臺接口規(guī)范中XML 文件中的XML 數(shù)據(jù)頭、XML 查詢參數(shù)等較復雜的輔助信息，整體簡化了XML 文件結構，使其能夠最大程度地靈活適配第三方信息系統(tǒng)，降低了XML 數(shù)據(jù)的接口解析成本，提高數(shù)據(jù)分發(fā)、接口調用效率。

3 集成接口設計與實現(xiàn)

主數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)與ERP、PLM、MES、項目管理系統(tǒng)等業(yè)務系統(tǒng)基于企業(yè)服務總線（ESB）集成示意圖如圖4 所示。

該文從主數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)接收、分發(fā)數(shù)據(jù)兩方面出發(fā)，分別以MDM 系統(tǒng)向ERP 系統(tǒng)推送“物料”數(shù)據(jù)、接收ERP 系統(tǒng)的“往來單位”數(shù)據(jù)為例，從主數(shù)據(jù)的自身特點、數(shù)據(jù)源頭定義、接口設計及分發(fā)規(guī)范和分發(fā)機制進行分析，突出說明系統(tǒng)集成接口設計科學合理、靈活規(guī)范。

3.1 MDM向ERP推送“物料”數(shù)據(jù)

“物料”數(shù)據(jù)是軍工科研院所在科研生產管理過程中最基礎的一類主數(shù)據(jù)，是設計、生產的基礎，涉及設計、采購、庫存、生產等多個業(yè)務方向，無法由單一部門完成物料檔案信息的維護，一般在ERP、PLM、MES 等多個業(yè)務系統(tǒng)中共享應用。目前比較主流的ERP 產品都無法像MDM 系統(tǒng)一樣，能夠對數(shù)據(jù)進行靈活的屬性分組及流程化管理，因此該文將以MDM 系統(tǒng)為“物料”數(shù)據(jù)維護源頭，向ERP 推送“物料”數(shù)據(jù)為例進行接口設計，MDM 向ERP 推送“物料”數(shù)據(jù)示意圖如圖5 所示。

1）ERP 系統(tǒng)按照其系統(tǒng)自身集成接口規(guī)范開發(fā)“ERP 數(shù)據(jù)同步接口服務”，并提供給ESB 注冊發(fā)布；

2）設計部門、采購部門業(yè)務人員在MDM 系統(tǒng)中完成物料數(shù)據(jù)的設計屬性及采購屬性維護、審批后生效數(shù)據(jù)，MDM 系統(tǒng)會調用ESB 上注冊的“ERP 數(shù)據(jù)同步接口服務”，并按照ERP 系統(tǒng)需要的XML 格式將封裝好的數(shù)據(jù)發(fā)送給ERP 系統(tǒng)；

3）“ERP 數(shù)據(jù)同步接口服務”解析接收到的XML數(shù)據(jù)，并實時更新到ERP 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫表中（ERP 系統(tǒng)需要改造數(shù)據(jù)維護界面，不允許用戶手工新增數(shù)據(jù)并禁止修改主數(shù)據(jù)屬性，設置為只讀）；

4）若MDM 系統(tǒng)中更新了屬性（數(shù)據(jù)狀態(tài)用DATASTATUS 表示，1 代表生效，0 代表停用，如DATASTATUS=1 且編碼在業(yè)務系統(tǒng)中不存在，則新增數(shù)據(jù)；DATASTATUS=1 且編碼在業(yè)務系統(tǒng)中存在，則更新數(shù)據(jù)），生效時會同步調用ESB 上的“ERP數(shù)據(jù)同步接口服務”分發(fā)更新后的數(shù)據(jù)信息，從而保持主數(shù)據(jù)在各個業(yè)務系統(tǒng)中一致；

5）若MDM 系統(tǒng)中停用/啟用了某條物料數(shù)據(jù)（如DATASTATUS=0 則停用/刪除數(shù)據(jù)），生效時會同步調用ESB 上的“ERP 數(shù)據(jù)同步接口服務”分發(fā)停用/啟用數(shù)據(jù)信息，從而保持主數(shù)據(jù)在各個業(yè)務系統(tǒng)中的一致。MDM 接口分發(fā)界面如圖6 所示。

3.2 MDM接收ERP“往來單位”數(shù)據(jù)

“往來單位”數(shù)據(jù)是軍工科研院所經(jīng)營管理中最穩(wěn)定的一類主數(shù)據(jù)，是經(jīng)營管理的基礎，一般在ERP、MES、項目管理系統(tǒng)等多個業(yè)務系統(tǒng)中共享應用。一般由ERP 系統(tǒng)維護客戶、供應商的基本信息，通過MDM 系統(tǒng)分發(fā)至下游業(yè)務系統(tǒng)，并依賴于事務機制，實現(xiàn)“往來單位”數(shù)據(jù)在ERP、MDM 系統(tǒng)中保存、生效關聯(lián)一致，一方面保證了數(shù)據(jù)的互聯(lián)互通、實時同步，同時也降低了源頭系統(tǒng)數(shù)據(jù)接口調用、數(shù)據(jù)分發(fā)成本等。因此該文將以ERP 系統(tǒng)為往來單位數(shù)據(jù)維護源頭向MDM 系統(tǒng)推送“往來單位”數(shù)據(jù)為例進行接口設計，MDM 接收ERP“往來單位”數(shù)據(jù)示意圖如圖7 所示。

1）MDM 系統(tǒng)按照系統(tǒng)集成規(guī)范開發(fā)“MDM 數(shù)據(jù)同步接口服務”后，提供給ESB注冊發(fā)布接口服務；

2）業(yè)務人員在ERP 下的客戶信息管理、供應商管理中完成客戶數(shù)據(jù)、供應商數(shù)據(jù)屬性維護、審批，然后保存數(shù)據(jù)（執(zhí)行事務，插入ERP 數(shù)據(jù)庫表），調用MDM 系統(tǒng)的生成編碼并返回接口（生效），并按照MDM 系統(tǒng)需要的XML 格式將封裝好的數(shù)據(jù)發(fā)送給MDM 系統(tǒng)；

3）MDM 生成編碼并返回接口（生效）解析接收到的XML 數(shù)據(jù)，并將設數(shù)據(jù)實時更新到MDM 系統(tǒng)，完成賦碼，使數(shù)據(jù)生效，并自動返回成功標志及數(shù)據(jù)編碼；

4）ERP 接收并判斷返回信息是否為成功標志，若成功，則將編碼回填到往來單位數(shù)據(jù)庫表中，并成功保存數(shù)據(jù)（提交commit 事務），若失敗，則保存數(shù)據(jù)失敗（撤銷rollback 事務）；

5）業(yè)務人員在ERP 中的客戶信息管理、供應商管理中完成客戶、供應商數(shù)據(jù)銀行賬戶子表的屬性維護并進行保存（默認為停用狀態(tài)），啟用數(shù)據(jù)后調用MDM 系統(tǒng)的接收子表數(shù)據(jù)接口（生效），實現(xiàn)銀行賬戶子表信息同步。

MDM 接口調用界面如圖8 所示。

4 結束語

該文首先從主數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)建設背景、建設架構、功能模塊方面全面簡述了系統(tǒng)建設的意義及思路；接著重點對主數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)集成管理模塊功能設計進行了詳細說明；最后結合實際業(yè)務需求，分別從系統(tǒng)接收、分發(fā)兩個數(shù)據(jù)集成方向，針對與ERP 系統(tǒng)進行物料、往來單位兩類主數(shù)據(jù)的交互，提出了對不同業(yè)務需要、不同種類主數(shù)據(jù)的個性化接口設計方案，進一步提升了接口的靈活性與規(guī)范性。該系統(tǒng)已成功應用于某軍工科研院所，為科研生產過程提供基礎數(shù)據(jù)支撐，對其他各軍工科研院所的數(shù)據(jù)治理及信息系統(tǒng)集成具有一定的指導意義。