李斌勇，杜澤燕，雷正毅，徐孟奇

（1.成都信息工程大學(xué) 網(wǎng)絡(luò)空間安全學(xué)院，四川 成都610225；2.成都信息工程大學(xué) 銀杏酒店管理學(xué)院，四川 成都611743）

基于SaaS（Software-as-a-Service，軟件即服務(wù)）的云服務(wù)模式，通過提供第三方軟件租賃服務(wù)的手段，將云平臺(tái)部署于云端，從而為廣大汽車制造企業(yè)的業(yè)務(wù)交互活動(dòng)提供了基于云端的便捷服務(wù)。然而，業(yè)務(wù)的交互協(xié)作，需要以互聯(lián)互通的數(shù)據(jù)交互做支撐。尤其是在廣域云制造環(huán)境下的上下游企業(yè)群，普遍存在著產(chǎn)業(yè)協(xié)作鏈條狹長(zhǎng)、產(chǎn)業(yè)鏈分工各異、地域分布離散、網(wǎng)絡(luò)資源類型眾多、軟件系統(tǒng)資源異構(gòu)等特點(diǎn)，無疑，上述產(chǎn)業(yè)鏈特征使汽車產(chǎn)業(yè)鏈上下游的制造服務(wù)資源集成和系統(tǒng)集成問題成為現(xiàn)代汽車產(chǎn)業(yè)制造服務(wù)資源整合亟待解決的問題。

1 基于SaaS 的制造服務(wù)資源集成技術(shù)方案

遍布于全國多地的核心整車制造企業(yè)，與SaaS 云平臺(tái)之間的制造服務(wù)業(yè)務(wù)及數(shù)據(jù)交互，形成了以SaaS 云平臺(tái)為中心，整車制造企業(yè)群離散分布的廣域分布式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。而整車制造企業(yè)自身擁有一些安全性要求較高的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，為保障整車企業(yè)數(shù)據(jù)安全性，可通過在整車企業(yè)內(nèi)網(wǎng)部署業(yè)務(wù)系統(tǒng)，而必須交互的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)交換中心與云平臺(tái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換與集成。如此一來，整車制造企業(yè)的軟件系統(tǒng)與云平臺(tái)便構(gòu)成了一個(gè)多源異構(gòu)分布式數(shù)據(jù)交換體系。

為了解決核心整車制造企業(yè)的分布式資源集成問題，一種有效的技術(shù)解決方案是采用基于Web Services（Web 服務(wù)）來支撐SaaS 云平臺(tái)與整車企業(yè)內(nèi)網(wǎng)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換與集成。Web Services 由服務(wù)提供者、服務(wù)調(diào)用者、UDDI 三者組成，該技術(shù)已廣泛用于Web 應(yīng)用中，其相關(guān)原理在此不再贅述。結(jié)合云服務(wù)平臺(tái)數(shù)據(jù)交換的實(shí)際需求，如果將數(shù)據(jù)交換應(yīng)用發(fā)布為Web Services，易分析出云服務(wù)平臺(tái)為服務(wù)提供者，整車制造廠為服務(wù)調(diào)用者，UDDI 為數(shù)據(jù)交換服務(wù)的注冊(cè)中心。SaaS 云平臺(tái)多源異構(gòu)數(shù)據(jù)集成方案如圖1所示。

圖1 SaaS 云平臺(tái)多源異構(gòu)數(shù)據(jù)集成方案

為此，首先需要構(gòu)建SaaS 云平臺(tái)數(shù)據(jù)交換服務(wù)中心，開發(fā)以企業(yè)ID、協(xié)作關(guān)系等為識(shí)別標(biāo)識(shí)的分布式數(shù)據(jù)交換適配器，來支撐多源異構(gòu)分布式數(shù)據(jù)交換，從而實(shí)現(xiàn)以基于SaaS 服務(wù)模式來提供統(tǒng)一的第三方資源集成服務(wù)。

利用與整車企業(yè)內(nèi)網(wǎng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行關(guān)聯(lián)映射的SaaS 云平臺(tái)數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)不同整車企業(yè)業(yè)務(wù)交互的統(tǒng)一性和數(shù)據(jù)交互的獨(dú)立性。

同時(shí)，SaaS 云平臺(tái)只需通過UDDI 注冊(cè)中心，向互聯(lián)網(wǎng)實(shí)時(shí)注冊(cè)、取消和更新制造服務(wù)資源的數(shù)據(jù)交換Web 服務(wù)。注冊(cè)發(fā)布相應(yīng)的數(shù)據(jù)交換Web 服務(wù)，采用WSDL（Web Services Description Language，Web 服務(wù)描述語言）的形式，對(duì)Web 服務(wù)進(jìn)行精確定義和發(fā)布，并將SaaS 云平臺(tái)的數(shù)據(jù)交換Web 服務(wù)指向WSDL，以便供多源異構(gòu)核心企業(yè)群的多個(gè)異構(gòu)系統(tǒng)查找、解析和調(diào)用SaaS 云平臺(tái)的Web 服務(wù)。

2 基于SaaS 云平臺(tái)的制造服務(wù)資源集成框架

遠(yuǎn)程分布式的數(shù)據(jù)交換端，將獨(dú)立研發(fā)并部署與SaaS云平臺(tái)數(shù)據(jù)交換形成關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)集成適配器。這些相應(yīng)的分布式數(shù)據(jù)集成適配器，必須關(guān)聯(lián)核心企業(yè)ID、核心企業(yè)協(xié)作關(guān)系、協(xié)作類型、上傳和下載數(shù)據(jù)資源的IP 服務(wù)地址等。這樣，不同整車制造企業(yè)通過執(zhí)行部署于內(nèi)網(wǎng)的數(shù)據(jù)交換適配器，便可向SaaS 云平臺(tái)提出數(shù)據(jù)交換服務(wù)請(qǐng)求。SaaS 云平臺(tái)在接收到數(shù)據(jù)交換服務(wù)請(qǐng)求后，將以XML 的形式，并采用SOAP 協(xié)議通信將待交換的數(shù)據(jù)交換至不同整車企業(yè)的分布式數(shù)據(jù)交換端。同時(shí)，考慮到不同整車制造廠業(yè)務(wù)協(xié)作系統(tǒng)群與產(chǎn)業(yè)鏈云服務(wù)平臺(tái)數(shù)據(jù)交換的異構(gòu)性，云平臺(tái)的數(shù)據(jù)交換服務(wù)總體接口應(yīng)設(shè)計(jì)為基于WEB 服務(wù)的通用第三方公共API（Application Programming Interface，應(yīng)用程序接口）。SaaS 云平臺(tái)資源適配集成技術(shù)框架如圖2 所示。

圖2 SaaS 云平臺(tái)資源適配集成技術(shù)框架

如圖2 所示，各個(gè)核心整車制造企業(yè)內(nèi)部業(yè)務(wù)系統(tǒng)均自建有業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫。但各整車企業(yè)的產(chǎn)業(yè)鏈上下游協(xié)作企業(yè)群，卻無法通過上述內(nèi)部業(yè)務(wù)系統(tǒng)與核心企業(yè)進(jìn)行業(yè)務(wù)交互，取而代之的便是通過SaaS 云平臺(tái)所提供的業(yè)務(wù)功能模塊與核心整車企業(yè)進(jìn)行交互。這種交互方式無疑是間接的，為此必須通過遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)交換的方式，來支撐核心企業(yè)與協(xié)作企業(yè)群的業(yè)務(wù)協(xié)作交互。

為了實(shí)現(xiàn)與云平臺(tái)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)的交換，需要對(duì)離散的各個(gè)核心企業(yè)內(nèi)部異構(gòu)系統(tǒng)開發(fā)相應(yīng)的數(shù)據(jù)交換適配器，同時(shí)提供API 適配接口。核心企業(yè)端的多源分布式數(shù)據(jù)交換器，將與云平臺(tái)端部署的數(shù)據(jù)交換適配器之間形成關(guān)聯(lián)映射關(guān)系，并利用集成技術(shù)方案，在雙方完成適配信息的驗(yàn)證后，通過XML 數(shù)據(jù)文件的傳輸，利用雙方所提供的API 適配接口，支撐遠(yuǎn)程分布式的數(shù)據(jù)資源適配及上傳、下載交換。

核心企業(yè)與云平臺(tái)之間利用數(shù)據(jù)交換適配器進(jìn)行資源交換時(shí)，需要配置相應(yīng)的服務(wù)名、服務(wù)地址、類名和適配參數(shù)等。以某核心企業(yè)與云平臺(tái)的上載數(shù)據(jù)為例，主要XML節(jié)點(diǎn)的相應(yīng)配置信息如下：

---遠(yuǎn)程方法

MethodName="ServiceUploadData"ResultType="#Null#"

RemoteServerURL="遠(yuǎn)程交換服務(wù)IP 地址" RemoteServer

URLBak="遠(yuǎn)程交換Web 服務(wù)備份地址"Namespace="數(shù)據(jù)交換命名空間"

ClassName="相應(yīng)的數(shù)據(jù)交換類名稱">

---遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)交換參數(shù)

為便于論述下文的集成優(yōu)化方案，有必要對(duì)已進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用的上述集成方案和框架進(jìn)行分析，以便在此基礎(chǔ)上有針對(duì)性地對(duì)集成優(yōu)化技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)研究。

3 基于SaaS 云平臺(tái)的制造服務(wù)資源集成優(yōu)化

基于遠(yuǎn)程Web 服務(wù)數(shù)據(jù)交換過程的執(zhí)行，正是因?yàn)閿?shù)據(jù)交換適配器按照預(yù)配置的統(tǒng)一數(shù)據(jù)交換規(guī)則框架，通過XML 通用標(biāo)記語言的形式，屏蔽了數(shù)據(jù)交換過程中多源異構(gòu)數(shù)據(jù)源與運(yùn)行平臺(tái)、開發(fā)語言、系統(tǒng)架構(gòu)的關(guān)聯(lián)性，從而保障了第三方云服務(wù)平臺(tái)與多源異構(gòu)核心制造企業(yè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)交換過程的一致性與同步性。

SaaS 云平臺(tái)與各個(gè)整車制造企業(yè)系統(tǒng)之間，形成了以云平臺(tái)為核心，以整車制造企業(yè)異構(gòu)系統(tǒng)離散分布式的多源數(shù)據(jù)交換關(guān)系。傳統(tǒng)的資源集成方案，通過SaaS 云平臺(tái)的數(shù)據(jù)交換適配器與分布式的整車制造企業(yè)系統(tǒng)端的多源數(shù)據(jù)交換適配器統(tǒng)一進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

盡管這種方式有效地保障了云平臺(tái)數(shù)據(jù)交換的統(tǒng)一性和一致性，但卻面臨如下弊端：一次性完成統(tǒng)一的數(shù)據(jù)交換，所耗費(fèi)的SaaS 云平臺(tái)硬件資源開銷負(fù)擔(dān)過大，尤其是當(dāng)兩次資源交換之間的間隔時(shí)間過長(zhǎng)，導(dǎo)致積累的資源交換數(shù)據(jù)量過大時(shí)，將導(dǎo)致云平臺(tái)數(shù)據(jù)交換服務(wù)器負(fù)載過大而陷于軟癱瘓，當(dāng)數(shù)據(jù)交換服務(wù)器負(fù)載較大或陷入軟癱瘓時(shí)，將影響業(yè)務(wù)單據(jù)數(shù)據(jù)集的數(shù)據(jù)交換流傳輸，例如當(dāng)數(shù)據(jù)流傳輸不穩(wěn)定時(shí)，這將極易導(dǎo)致數(shù)據(jù)交換字節(jié)流紊亂，并引發(fā)極個(gè)別字節(jié)流的丟失或錯(cuò)誤；云平臺(tái)數(shù)據(jù)交換端同時(shí)要完成與多個(gè)遠(yuǎn)程分布式數(shù)據(jù)適配端的資源交換，耗費(fèi)時(shí)間較長(zhǎng)，通常需要5 min 甚至更長(zhǎng)的時(shí)間。

為了解決上述兩方面的弊端，所有向SaaS 云平臺(tái)發(fā)出的數(shù)據(jù)交換訪問請(qǐng)求，將采用集中訪問控制、分布式分發(fā)的方法處理，其技術(shù)解決方案如圖3 所示。

圖3 多源異構(gòu)分發(fā)控制的數(shù)據(jù)交換優(yōu)化方案

如圖3 所示的技術(shù)方案圖，其數(shù)據(jù)交換的訪問控制及其交互活動(dòng)過程描述如表1 所示。

表1 數(shù)據(jù)交換過程交互節(jié)點(diǎn)描述

SaaS 云平臺(tái)通過對(duì)離散分布式的數(shù)據(jù)交換訪問請(qǐng)求統(tǒng)一認(rèn)證，有效避免了傳統(tǒng)數(shù)據(jù)交換模式的任意直聯(lián)和多端的同時(shí)傳輸。認(rèn)證通過后，通過讀取數(shù)據(jù)集成適配器的XML配置文件信息，并利用云平臺(tái)訪問控制器的適配處理邏輯，自適應(yīng)匹配云平臺(tái)端的相應(yīng)數(shù)據(jù)交換適配器，然后再動(dòng)態(tài)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換任務(wù)的網(wǎng)絡(luò)分發(fā)。網(wǎng)絡(luò)分發(fā)完成后，數(shù)據(jù)交換訪問控制端將釋放數(shù)據(jù)交換請(qǐng)求控制權(quán)資源，同時(shí)形成遠(yuǎn)程雙向點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的數(shù)據(jù)交換直連模式，從而極大地降低SaaS 云平臺(tái)的數(shù)據(jù)交換資源的開銷負(fù)擔(dān)。

4 制造服務(wù)資源交換性能分析

4.1 制造服務(wù)資源數(shù)據(jù)交換時(shí)長(zhǎng)分析

遍布于不同地域的核心整車制造企業(yè)端，其業(yè)務(wù)系統(tǒng)面向企業(yè)內(nèi)部用戶。而SaaS 云平臺(tái)所集成的多個(gè)業(yè)務(wù)協(xié)作平臺(tái)，則是面向核心整車制造企業(yè)的協(xié)作企業(yè)用戶。無論是分布式的多源整車制造企業(yè)業(yè)務(wù)協(xié)作系統(tǒng)，還是集中式的SaaS云平臺(tái)業(yè)務(wù)協(xié)作平臺(tái)，業(yè)務(wù)交互所產(chǎn)生的協(xié)作數(shù)據(jù)，均具有雙向數(shù)據(jù)交換的需求。以汽車制造業(yè)務(wù)活動(dòng)高峰期為例，其相鄰兩次數(shù)據(jù)交換的時(shí)間間隔通常短于20 min。對(duì)于離散分布的核心企業(yè)端數(shù)據(jù)交換，通常每次數(shù)據(jù)交換所耗費(fèi)的時(shí)間均在30 s 之內(nèi)。

對(duì)于SaaS 云平臺(tái)端的數(shù)據(jù)交換，按照傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換模式，當(dāng)在業(yè)務(wù)協(xié)作高峰期的某個(gè)時(shí)間段，同時(shí)有6 個(gè)核心整車制造企業(yè)的業(yè)務(wù)系統(tǒng)向SaaS 云平臺(tái)提出數(shù)據(jù)交換訪問請(qǐng)求，那么SaaS 云平臺(tái)數(shù)據(jù)交換適配器將串行處理6 個(gè)數(shù)據(jù)交換任務(wù)，其數(shù)據(jù)交換時(shí)間最長(zhǎng)耗時(shí)約3 min。

而采用上述集中訪問控制、自適應(yīng)動(dòng)態(tài)分發(fā)的技術(shù)方案，由于動(dòng)態(tài)形成了遠(yuǎn)程雙向多個(gè)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的數(shù)據(jù)交換直連模式，避免了一個(gè)云端適配器輪流與多個(gè)分布式數(shù)據(jù)交換器串行數(shù)據(jù)交換的弊端，使得云平臺(tái)的各個(gè)數(shù)據(jù)交換適配器所耗費(fèi)的數(shù)據(jù)交換時(shí)間將能有效控制在30 s 之內(nèi)。在縮短數(shù)據(jù)交換時(shí)間的同時(shí)，也能有效保障多源異構(gòu)端和云平臺(tái)端業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)交互性。

4.2 制造服務(wù)資源集成可靠性分析

數(shù)據(jù)交換錯(cuò)誤率是量化數(shù)據(jù)交換可靠性的核心指標(biāo)。核心企業(yè)端的數(shù)據(jù)交換適配器，由于不存在多端點(diǎn)同時(shí)交換的狀況，錯(cuò)誤率能得到有效控制。但對(duì)于SaaS 云平臺(tái)，傳統(tǒng)數(shù)據(jù)交換模式會(huì)導(dǎo)致云端數(shù)據(jù)交換適配器資源緊張及負(fù)載過大，其錯(cuò)誤率往往大于0.4%，這將造成業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)紊亂。盡管SaaS 云平臺(tái)提供了交換錯(cuò)誤識(shí)別處理，但交換錯(cuò)誤率過高，也將嚴(yán)重影響核心企業(yè)和協(xié)作企業(yè)在云平臺(tái)的業(yè)務(wù)交互實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性。

采用訪問控制分發(fā)適配方法，將多點(diǎn)對(duì)單點(diǎn)交換模式轉(zhuǎn)換為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)分布式獨(dú)立交換模式的集成優(yōu)化方案，有效避免了云平臺(tái)端數(shù)據(jù)交換適配器資源的負(fù)載壓力。按照百分比進(jìn)行分析，通過對(duì)某高峰時(shí)段，選擇8 家核心整車制造廠與SaaS 云平臺(tái)同時(shí)進(jìn)行分布式數(shù)據(jù)交換后的數(shù)據(jù)集進(jìn)行分析，得出錯(cuò)誤率分析結(jié)果，如圖4 所示。由圖4 可知，其數(shù)據(jù)交換錯(cuò)誤率遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)模式，均控制在0.03%之內(nèi)，SaaS 云平臺(tái)與分布式核心企業(yè)端的雙向數(shù)據(jù)交換可靠性明顯提升。

圖4 多源異構(gòu)分布式數(shù)據(jù)集成可靠性分析

5 結(jié)束語

基于SaaS 的云平臺(tái)服務(wù)模式，為汽車制造產(chǎn)業(yè)集群在廣域云制造環(huán)境下的上下游復(fù)雜協(xié)作提供了可行的模式支撐。針對(duì)傳統(tǒng)數(shù)據(jù)集成技術(shù)框架所存在的缺陷，提出的集中訪問控制、自適應(yīng)分發(fā)的制造服務(wù)數(shù)據(jù)交換方案，較好地解決了多源分布式數(shù)據(jù)交換時(shí)間過長(zhǎng)問題，同時(shí)也較好地降低了異構(gòu)數(shù)據(jù)交換錯(cuò)誤率，提升了制造服務(wù)資源集成的可靠性。為力求解決基于云平臺(tái)的汽車制造服務(wù)價(jià)值鏈的縱橫雙向協(xié)同與制造服務(wù)資源集成問題，提供了科學(xué)可行的技術(shù)支撐。后續(xù)研究中，將針對(duì)多源異構(gòu)數(shù)據(jù)交換適配器的通用性問題，展開進(jìn)一步探索，以解決多源數(shù)據(jù)集成冗余配置的問題。