陳海山

（北京九橡科技有限公司，北京100000）

1 設備檔案系統(tǒng)的現(xiàn)狀

現(xiàn)在市場上大多數(shù)的設備檔案系統(tǒng)，是通過SAP來實現(xiàn)對設備檔案管理的初步效果，并使用功能位置編碼對SAP里的檔案信息進行關聯(lián)管理。但隨著數(shù)據(jù)量的逐步上升及應用場景需求復雜化，此類系統(tǒng)已經(jīng)逐漸無法滿足客戶的應用需求，主要需求痛點集中在以下幾方面：

1.1 設備檔案數(shù)據(jù)結(jié)構冗余，性能較差

設備數(shù)據(jù)和檔案數(shù)據(jù)繁多，采用傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲方式，數(shù)據(jù)存儲讀取較慢，需優(yōu)化現(xiàn)有的數(shù)據(jù)結(jié)構，提高數(shù)據(jù)讀寫便捷性、索引性能和關聯(lián)性。

1.2 存在信息孤島

設備檔案信息散落在不同系統(tǒng)中，無法實現(xiàn)一站式設備檔案數(shù)據(jù)訪問。在SAP系統(tǒng)中，設備檔案記錄了設備的出廠信息、位置、使用情況等信息，但未與其他信息系統(tǒng)中的設備定期檢查等信息關聯(lián)。

1.3 使用功能位置編碼不規(guī)范

在現(xiàn)有的應用場景下，一般會使用KKS編碼規(guī)范或者功能位置編碼等規(guī)則來保證數(shù)據(jù)和結(jié)構的一致性。但是在沒有系統(tǒng)支持的情況下僅記錄設備的功能位置編碼，只是對設備信息之間的關聯(lián)關系做簡單的記錄，不能對設備檔案信息維護、管理查詢、決策查詢等提供強有力的支持。在各風場信息不同步的情況下，可能會出現(xiàn)未遵循編碼規(guī)則的數(shù)據(jù)，導致編碼規(guī)則的混亂，不能滿足用戶多元化的檔案管理需求。

1.4 不能滿足用戶多元化的檔案管理需求

隨著業(yè)務的長足發(fā)展，傳統(tǒng)的檔案數(shù)據(jù)存儲及查詢越來越難以滿足日益復雜的應用場景。

設備檔案信息的使用及查詢不應僅是一線人員的“設備字典”和企業(yè)管理層的“設備臺賬”?？梢酝ㄟ^關鍵信息統(tǒng)計分析的方式，為企業(yè)不同崗位提供有力的檔案信息的服務。

2 基于元數(shù)據(jù)和微服務模式的設備檔案管理系統(tǒng)

2.1 元數(shù)據(jù)和主數(shù)據(jù)

元數(shù)據(jù)是描述數(shù)據(jù)（主數(shù)據(jù)）的數(shù)據(jù)，是對數(shù)據(jù)、信息資源的描述性信息。主數(shù)據(jù)（也稱“基準數(shù)據(jù)”）是指系統(tǒng)內(nèi)或系統(tǒng)之間的共享數(shù)據(jù)。與記錄業(yè)務活動（如運維、日志等數(shù)據(jù)）等波動較大的數(shù)據(jù)相比，主數(shù)據(jù)變化緩慢。在本系統(tǒng)中，主數(shù)據(jù)是設備的數(shù)據(jù)集合。

2.2 微服務架構技術

微服務架構技術是一種將業(yè)務功能封裝成微服務方式，然后再通過將微服務組合成應用系統(tǒng)的架構技術。微服務的核心思想是通過業(yè)務領域設計來將業(yè)務應用的環(huán)節(jié)封裝為獨立的微服務，每一個微服務都可以獨立地進行應用、管理和部署。使用微服務架構的開發(fā)技術，各業(yè)務的數(shù)據(jù)結(jié)構和業(yè)務邏輯可以獨立擴展。

在本系統(tǒng)中，最主要是要將設備管理和檔案管理進行服務化拆分，因為設備管理側(cè)重于設備數(shù)量的管理，而檔案管理則側(cè)重于設備的各種檔案內(nèi)容。兩者之間有關聯(lián)又有不同，因此采用微服務方式設計比較適合該系統(tǒng)的實際需求。

3 系統(tǒng)設計

3.1 元數(shù)據(jù)體系結(jié)構

元數(shù)據(jù)體系包括以下結(jié)構：

元數(shù)據(jù)：用于描述動態(tài)數(shù)據(jù)結(jié)構的一種數(shù)據(jù)模型，組織管理動態(tài)結(jié)構基礎數(shù)據(jù)。

元數(shù)據(jù)引擎：為元數(shù)據(jù)模型構建、采集與檢索提供統(tǒng)一接口服務能力，從業(yè)務層分離出來，便于對核心引擎能力演進擴展。

元數(shù)據(jù)模型構建：定義元數(shù)據(jù)結(jié)構模型。

元數(shù)據(jù)采集：基于已建立的元數(shù)據(jù)結(jié)構模型采集基礎數(shù)據(jù)。

元數(shù)據(jù)檢索：對采集的數(shù)據(jù)建立索引規(guī)則，為元數(shù)據(jù)提供全文檢索能力。

系統(tǒng)將基于元數(shù)據(jù)管理工具形成對設備和檔案的數(shù)據(jù)建模，并基于此模型記錄設備檔案。在與其他系統(tǒng)交互時，將設備檔案以主數(shù)據(jù)進行傳輸。其中設備是指某個功能位置或者某個具體的設備，而設備檔案則是某個設備的相關檔案信息，例如定檢記錄、巡檢記錄、備件記錄、運行日志等相關信息。

以元數(shù)據(jù)管理工具為核心的設備檔案管理系統(tǒng)，可以通過元數(shù)據(jù)的無限擴展屬性來滿足用戶復雜多變的設備檔案存儲需求，同時為數(shù)據(jù)的錄入、修改和刪除提供可配置的工作流管理。所有數(shù)據(jù)操作均保留歷史版本信息記錄。

（1）橫向擴展：同級別屬性可以無限擴展數(shù)量。例如：項目初期元數(shù)據(jù)中只記錄設備的齒輪箱信息，在使用過程中發(fā)現(xiàn)需要關注高速軸、中速軸等其他屬性，那直接為該設備添加新屬性。

（2）縱向擴展：某個屬性可無限深化管理粒度。例如：一個設備A的某一個屬性，可以是另一個設備B（子設備），而B設備可以將設備C設為子設備，可按照管理粒度無限拆分或組合。

檔案信息結(jié)構如圖1所示。

3.2 微服務設計

根據(jù)設備檔案的使用場景及使用需求分析，微服務的設計可分為：用戶認證的服務、元數(shù)據(jù)的服務、工作流的服務、設備檔案管理的服務、設備管理的服務、統(tǒng)計的服務、外部數(shù)據(jù)同步服務以及消息服務。

每一個微服務都是獨立的業(yè)務支撐，通過統(tǒng)一的接口注冊到服務中心，由服務中心管理各個服務的狀態(tài)和性能。

其中設備的管理由設備管理子系統(tǒng)實現(xiàn)，具備單獨增刪、查改等功能。新增加或變更的設備，需要通過審核后，才會同步到設備檔案子系統(tǒng)中，由設備檔案子系統(tǒng)進行對應的業(yè)務處理。

圖1 檔案信息結(jié)構圖

圖2 整體架構圖

3.3 系統(tǒng)接口設計

系統(tǒng)會接入其他應用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，包括不限于巡檢系統(tǒng)、定檢系統(tǒng)、備件系統(tǒng)等，保證檔案數(shù)據(jù)既可以查詢客戶錄入的設備出廠固化信息及使用信息，還可以查詢從第三方系統(tǒng)同步過來的設備檢修維護等信息。

同時提供各系統(tǒng)與設備檔案系統(tǒng)的接口集成規(guī)范，在傳遞數(shù)據(jù)時對傳輸?shù)臉I(yè)務數(shù)據(jù)進行校驗，數(shù)據(jù)校驗可以保證數(shù)據(jù)的完整性、一致性和時效性。所有系統(tǒng)通信均記錄日志，用以追溯同步歷史記錄，確保系統(tǒng)通信的可追溯性。

3.4 系統(tǒng)整體架構設計

系統(tǒng)采用前后端分離架構模式，以NodeJS+Vue作為前端主技術棧，使用html5構建（iOS/Android）手機端應用。接口服務層采用微服務架構，基于業(yè)界流行的SpringCloud作為微服務基礎開發(fā)框架。將整個技術架構分為展現(xiàn)層、微服務層、數(shù)據(jù)服務層和基礎能力服務層，整體架構如圖2所示。

展現(xiàn)層：基于html5構建前端手機應用，以NodeJS+Vue構建PC管理端應用。

微服務層：基于SpringCloud框架，以微服務形式提供服務。

數(shù)據(jù)服務層：根據(jù)業(yè)務場景選擇不同的數(shù)據(jù)服務組織存儲和管理平臺數(shù)據(jù)。

基礎能力服務層：為分布式接口服務提供基礎能力服務，例如：日志平臺統(tǒng)一收集日志進行監(jiān)控分析。

3.5 功能模塊組成

根據(jù)用戶的日常工作流程和工作方式，對功能模塊進行了詳細分析和設計，將系統(tǒng)分為設備管理子系統(tǒng)、設備檔案管理子系統(tǒng)、設備統(tǒng)計子系統(tǒng)3個子系統(tǒng)，具體功能描述如下：

3.5.1 設備管理子系統(tǒng)

3.5.1.1 元數(shù)據(jù)管理

創(chuàng)建元數(shù)據(jù)：創(chuàng)建設備檔案及其他相關檔案信息元數(shù)據(jù)，元數(shù)據(jù)屬性包含可填寫的屬性、文件屬性、第三方同步信息等。

修改、刪除元數(shù)據(jù)：對已有元數(shù)據(jù)和元數(shù)據(jù)屬性定義進行修改，包括元數(shù)據(jù)屬性的增加、刪除和修改。元數(shù)據(jù)和元數(shù)據(jù)屬性的刪除操作不會物理執(zhí)行，而是做刪除標記，基于該元數(shù)據(jù)和元數(shù)據(jù)屬性創(chuàng)建的設備檔案不會被刪除，而是做失效（隱藏）標記。

3.5.1.2 設備管理

創(chuàng)建設備：基于元數(shù)據(jù)創(chuàng)建的設備數(shù)據(jù)模型，提供可配置的審批流，實現(xiàn)基層填報設備數(shù)據(jù)，上級管理機構審核。

修改、刪除設備：對已經(jīng)創(chuàng)建的設備檔案，除關鍵唯一字段外（如功能位置編碼等），其他字段允許按照元數(shù)據(jù)定義自由修改。

查看設備信息：可查看設備的詳細信息，包括設備的創(chuàng)建時間、創(chuàng)建人、設備屬性、設備狀態(tài)以及操作記錄等。該設備信息僅包括設備本身基礎信息。

3.5.2 設備檔案管理子系統(tǒng)

3.5.2.1 設備檔案管理

創(chuàng)建檔案：通過審批后的設備，將自動創(chuàng)建檔案，同時根據(jù)功能位置編碼或設備編碼等唯一值，同步該設備的各類檔案信息，例如臺賬、巡檢、備件等。

修改、刪除檔案：對檔案信息進行修改，根據(jù)業(yè)務規(guī)則確定是否反向同步給原系統(tǒng)。所有設備檔案刪除操作均不做物理刪除，僅做刪除標記和隱藏，刪除歷史可查。

檔案詳情：查看已經(jīng)創(chuàng)建設備的檔案信息，檔案信息不但包括了設備的基礎屬性，也包括了設備的運行時間、運維記錄等方方面面的信息，包括不限于日志記錄、定檢信息、巡檢信息、備件信息等。

3.5.2.2 外部系統(tǒng)接入管理

數(shù)據(jù)查詢：管理并維護各外部系統(tǒng)與檔案管理子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)查詢接口，基于設備功能位置碼實現(xiàn)從本系統(tǒng)訪問設備對應的檔案記錄。本模式下設備的檔案數(shù)據(jù)均為外部系統(tǒng)中實時產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，在查看檔案時將實時查看外部目標系統(tǒng)中的對應檔案信息。

數(shù)據(jù)同步管理：管理并維護各外部系統(tǒng)與檔案管理子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)同步接口，外部信息將設備對應的檔案信息上報到設備管理子系統(tǒng)中。本模式下設備的檔案數(shù)據(jù)均在本系統(tǒng)中存儲，在查看檔案時只從本地數(shù)據(jù)庫進行查詢。

3.5.3 設備統(tǒng)計子系統(tǒng)

3.5.3.1 檔案查詢

快速查詢：提供基于多關鍵字（關鍵字間為“與”的關系）的廣泛的模糊查詢。用戶可通過輸入任意關鍵字，檢索設備信息。關鍵字允許包含一些簡單的檢索邏輯表達式，如：

（1）“風機+高功率”，表示滿足兩個關鍵字的設備數(shù)據(jù)；

（2）“風機”“高功率”，表示滿足任何一個關鍵字的設備數(shù)據(jù)。

高級查詢：在高級查詢界面通過選擇具體某一個元數(shù)據(jù)模型，允許用戶選擇該元數(shù)據(jù)模型中的多個屬性作為查詢條件，多查詢條件間允許自定義邏輯運算為“與”或“或”，查詢結(jié)果以設備檔案為單位進行列表展示。關鍵字以及高級查詢中指定的檢索字段，在系統(tǒng)設置的索引元數(shù)據(jù)字段中匹配檢索。

3.5.3.2 設備臺賬統(tǒng)計

設備臺賬由設備種類、品牌、規(guī)格、型號、技術參數(shù)、用途、功能、編號、生產(chǎn)廠家、生產(chǎn)時間、設備價格等元數(shù)據(jù)信息進行統(tǒng)計，可根據(jù)各業(yè)務部門所需進行組合統(tǒng)計，臺賬類型支持按組織、類型、狀態(tài)分類統(tǒng)計。

3.5.3.3 檔案綜合統(tǒng)計

支持設備完好率、故障率、待修率等綜合指標統(tǒng)計，便于形成統(tǒng)計分析報表，根據(jù)備件使用統(tǒng)計，分析備件的使用率，便于備件的庫存維護。

3.5.4 通用功能

3.5.4.1 用戶認證

通過用戶名、密碼登錄系統(tǒng)，登錄后，按照用戶角色和機構顯示權限范圍內(nèi)的子系統(tǒng)和所屬機構的設備和檔案信息等。

3.5.4.2 組織機構管理

提供基于元數(shù)據(jù)定義的組織架構管理界面，組織架構包括集團現(xiàn)有管理架構（集團/部門、大區(qū)/部門、場站等）。

3.5.4.3 工作流管理

提供工作流管理工具，可查詢登陸人所經(jīng)手（發(fā)起、審批、通知等）的所有流程及流程相關信息。

3.5.4.4 員工管理

提供基于元數(shù)據(jù)定義的員工管理界面，提供員工與組織架構的隸屬管理系統(tǒng)元數(shù)據(jù)模型間關系定義。

4 結(jié)語

綜上所述，本文提出了微服務架構下的設備檔案管理系統(tǒng)的設計方案。系統(tǒng)采用微服務方式進行構建，實現(xiàn)了設備數(shù)據(jù)和設備檔案數(shù)據(jù)有效解耦，可使系統(tǒng)達到整體結(jié)構輕松耦合、高效率運行的目的，實現(xiàn)了設備和檔案靈活管理、各業(yè)務模塊靈活擴展的應用效果。