王 毅,易樹平,龍 躍,張 力,唐 平

(1.重慶大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院,重慶 400030;2.中國長安汽車集團(tuán)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(shè)周期長等特點(diǎn),利用多種信息系統(tǒng)進(jìn)行協(xié)同工作是順利完成研發(fā)工作的關(guān)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(biāo)準(zhǔn),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(biāo)準(zhǔn),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(guān)聯(lián)和共享,造成單項(xiàng)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(jī)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(jìn)行,這增大了出錯的機(jī)率,加大了研發(fā)的風(fēng)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(jìn)行有效的監(jiān)管,無法對研發(fā)過程進(jìn)行及時、有序的監(jiān)管,無法進(jìn)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(zhǔn)確性的要求,難以適應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化的文件格式實(shí)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(wù)工作的方式和模式進(jìn)行調(diào)整,且按照EDI的格式更改非常麻煩,擴(kuò)充性比較差[1].COM組件技術(shù)能使基于COM組件的各軟件進(jìn)行統(tǒng)一并實(shí)現(xiàn)交互,但卻不能實(shí)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(wù)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(fù)雜,且技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)的更新相對較慢,導(dǎo)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(yīng)鏈中的合作伙伴、供應(yīng)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(wù)技術(shù)是指服務(wù)提供者將應(yīng)用作為服務(wù)部署在WEB上,通過使用WEB服務(wù)描述語言來描述特定WEB服務(wù)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(shè)計(jì)出不同數(shù)據(jù)庫間字段關(guān)聯(lián)的邏輯思路,采用了WEB服務(wù)的通用模式,使得開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)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(yīng)整車企業(yè)業(yè)務(wù)變更的流程集成平臺,以提高用戶數(shù)據(jù)處理效率、準(zhǔn)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(yīng)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(jìn)行操作,大幅降低設(shè)計(jì)變更對PDM,ERP和SCM等系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)進(jìn)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(shí)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(shí)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(wù)總線[6]上做封裝,實(shí)現(xiàn)滿足企業(yè)不同需要的Web服務(wù).

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(wù)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(guān)鍵流程中的數(shù)據(jù)集成:設(shè)計(jì)變更流程,生產(chǎn)變更流程,生產(chǎn)管理變更流程和供應(yīng)商變更流程.

3)查看對象(允許輸出表格明細(xì),可選擇輸出全部、當(dāng)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(wù)對象及對象屬性:如產(chǎn)品、零件、供應(yīng)商、圖檔、變更通知等,各對象對應(yīng)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(yīng)商)、文件對象(如圖檔、設(shè)計(jì)變更通知).

6)對象命令配置:定義各種業(yè)務(wù)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(guān)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(wù)對象的管理字段,及字段的屬性,對應(yīng)于數(shù)據(jù)庫表或視圖的字段.

8)關(guān)聯(lián)對象配置:用于定義各個業(yè)務(wù)對象之間的關(guān)聯(lián),及用于關(guān)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(shè)置:定義一些會影響系統(tǒng)運(yùn)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(guān)聯(lián)PDM和ERP的BOM[7-13].首先將不同應(yīng)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(guān)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(fù)雜應(yīng)用,有了各對象之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系才能實(shí)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(guān)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(guān)系名稱為基礎(chǔ)的關(guān)聯(lián)關(guān)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(yīng)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(yīng)用需求.元子組件對象之間的協(xié)作關(guān)聯(lián)是自動匹配的,每個組件自身設(shè)計(jì)了協(xié)作關(guān)系,當(dāng)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(shí)現(xiàn)異構(gòu)數(shù)據(jù)庫和應(yīng)用系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)漫游.

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

2 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的關(guān)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(wù)單元開發(fā)各種應(yīng)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(guān)聯(lián)是實(shí)現(xiàn)整車企業(yè)數(shù)據(jù)集成系統(tǒng)的關(guān)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(shè)計(jì)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(guān)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(qiáng)大的工具.其中虛擬數(shù)據(jù)庫由多個不同應(yīng)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?fù)?dān)心數(shù)據(jù)的位置、實(shí)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(jìn)行操作.

2.2 企業(yè)服務(wù)總線ESB

ESB是在SOA框架中實(shí)現(xiàn)服務(wù)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(wù)集成基本框架,提供了服務(wù)管理的方法和在分布式異構(gòu)環(huán)境中進(jìn)行服務(wù)交互的功能.

2.3 SOA服務(wù)模式

SOA就是實(shí)現(xiàn)獨(dú)立于技術(shù)的服務(wù)接口.SOA的編程思想是通過應(yīng)用組件和傳輸協(xié)議的松散耦合(服務(wù)的傳輸協(xié)議的透明化),從而實(shí)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(wù)總線,這樣使得服務(wù)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(yīng)用,同時也可以隨時更換這些組件.

3 應(yīng)用實(shí)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(yīng)用系統(tǒng)包括ERP(計(jì)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(shè)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(wù)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(jì)用程序),系統(tǒng)開發(fā)未按照統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),導(dǎo)致多重身份認(rèn)證、系統(tǒng)升級不一致、無法兼顧不同用戶的應(yīng)用特點(diǎn),最終使得員工重復(fù)手工勞動、工作效率低、管理成本高、數(shù)據(jù)不一致、準(zhǔn)確性差、不能實(shí)時統(tǒng)計(jì)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(dǎo)出后,再導(dǎo)入?yún)f(xié)同辦公平臺,以附件的形式再進(jìn)行流轉(zhuǎn)和審批,導(dǎo)致相同數(shù)據(jù)需要分別維護(hù),在管理上使得業(yè)務(wù)流程的流程環(huán)節(jié)都不夠靈活,最終導(dǎo)致整個企業(yè)的業(yè)務(wù)流程不流暢.

3.2 實(shí)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(guān)車型系列而產(chǎn)生信息采集的時間設(shè)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(guān)的信息的計(jì)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(guān)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(wù)處理中,避免了信息的重復(fù)性輸入和為了信息傳遞進(jìn)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(guān)聯(lián)起來,信息采集時間為 t′si為

3.3 SOA實(shí)施效果分析

通過某企業(yè)信息集成與整合項(xiàng)目的實(shí)施,構(gòu)建了辦公中心門戶、綜合查詢中心,實(shí)現(xiàn)了單點(diǎn)登錄、數(shù)據(jù)漫游,提高了工作效率.企業(yè)原計(jì)劃需新購買100個UG三維模型瀏覽客戶端,通過項(xiàng)目的實(shí)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(fù)合應(yīng)用功能組件,按該企業(yè)近5年信息化應(yīng)用開發(fā)成本計(jì)算,直接降低新應(yīng)用開發(fā)費(fèi)用300萬元/年.項(xiàng)目實(shí)施時只有基本功能組件30個,而在系統(tǒng)運(yùn)行過程中根據(jù)自己的需求用基本SOA組件進(jìn)行配置、重用、協(xié)作裝配,自行開發(fā)了400多個復(fù)合應(yīng)用功能組件.每一個新的應(yīng)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(yīng)用都不需要開發(fā),而直接由用戶利用SOA集成平臺進(jìn)行配置即可,不再受制于開發(fā)商.

項(xiàng)目實(shí)施后獲取信息速度是實(shí)施前的1.5倍;需求敏捷性是實(shí)施前的2倍;客戶滿意度是實(shí)施前的1.3倍,成本比實(shí)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(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)多、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一、系統(tǒng)各自孤立,導(dǎo)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(shí)時報(bào)表,并結(jié)合實(shí)例進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)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(zhǔn)確性和實(shí)時性.

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