基于SOA的整車企業技術數據集成研究*

王 毅,易樹平,龍 躍,張 力,唐 平

(1.重慶大學 機械工程學院,重慶 400030;2.中國長安汽車集團股份有限公司,北京 100089;3.重慶市人民政府,重慶 400030)

汽車整車企業的技術研發具有投入高、建設周期長等特點,利用多種信息系統進行協同工作是順利完成研發工作的關鍵.然而現有汽車整車企業研發過程中的數據管理還存在以下問題:①缺乏行業信息化標準,數據處理效率低.技術數據與ERP,SCM,MES和協同辦公系統等系統都有不同程度的聯系,但不同的信息系統由不同企業開發,由于缺乏統一的標準,其數據處理方式的差異造成的信息孤島使得企業的信息和數據更新不同步(或者不一致),使得數據不能自動傳遞,缺乏有效關聯和共享,造成單項研發的周期變長;②系統之間數據的頻繁交互加大了數據處理出錯的機率.大量重要數據在各個系統間的轉換主要通過人工方式進行,這增大了出錯的機率,加大了研發的風險;③增大了決策難度.信息處于各個離散的系統中,不能進行有效的監管,無法對研發過程進行及時、有序的監管,無法進行信息監管,增大了研發管理決策的難度.上述問題使得現有的數據管理模式難以滿足研發的快速性、準確性的要求,難以適應研發市場競爭.

現有的數據集成包括:EDI技術以標準化、規范化的文件格式實現了企業與企業之間的商業電子化交互.但是,采用該方式時,一旦交易對手發生變化,就要對業務工作的方式和模式進行調整,且按照EDI的格式更改非常麻煩,擴充性比較差[1].COM組件技術能使基于COM組件的各軟件進行統一并實現交互,但卻不能實現多異種語言的集成[2].CORBA語言可以使系統的開發更集中到業務處理本身,而不是過多地考慮系統的集成[3].但CORBA語言龐大而復雜,且技術和標準的更新相對較慢,導致開發的難度很大,對軟件人員要求很高.多代理系統技術將供應鏈中的合作伙伴、供應商、客戶等動態地集成在一起[4].最近幾年出現的WEB服務技術是指服務提供者將應用作為服務部署在WEB上,通過使用WEB服務描述語言來描述特定WEB服務提供的功能[5].

針對以上的問題,本文構建了基于SOA的整車企業數據集成模式,通過虛擬數據庫設計出不同數據庫間字段關聯的邏輯思路,采用了WEB服務的通用模式,使得開發標準一致;同時采用企業總線將PDM和ERP系統等集成在OA平臺上展現出來,形成了快速響應整車企業業務變更的流程集成平臺,以提高用戶數據處理效率、準確率和系統間的可交互性,降低集成成本,使企業流程管理更加靈活,滿足整車企業面向客戶的大規模定制的戰略,為整車企業的數據集成提供新思路.

1 基于SOA的整車企業技術數據集成系統

1.1 系統體系架構

基于SOA的整車企業技術數據集成系統架構如圖1所示.

圖1中的整車企業門戶為企業的協同平臺,其底層可以集成各種應用系統,整個平臺由WPDM(Wide-Product Data Management)+WPS(Web Processing Services),即一個技術數據集成平臺和一個流程集成平臺組成.

1)技術數據集成平臺.該平臺由WPDM 組成,其中WPDM=PDM+SCM+技術檔案+技術網站,系統利用IBM DB2對WPDM 上需要配置的數據、類進行操作,大幅降低設計變更對PDM,ERP和SCM等系統中的數據進行的查詢操作.其中DB2數據庫主要是起到數據聯盟的作用,它將多個數據庫和數據庫模型集成為一個統一的虛擬數據模型,包括了多個實體的數據庫.

圖1 基于SOA的整車企業技術數據集成系統框架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實現跨平臺、跨部門流程集成,采用虛擬數據庫的形式抽取所有數據后,通過建立字段之間的聯系,直接在企業服務總線[6]上做封裝,實現滿足企業不同需要的Web服務.

1.2 基于SOA的集成系統功能模塊

基于SOA的集成系統功能模塊如圖2所示.

圖2 基于SOA的集成系統功能模塊Fig.2 The functional modules of integrating system based on SOA

1)登錄系統與OA集成用戶信息,使用OA系統的用戶名及密碼.每個用戶均可使用中文及英文用戶名登錄.(OA的服務器、用戶登錄憑據、數據庫、字段可配置).

2)整車企業技術數據集成主要包括以下4個關鍵流程中的數據集成:設計變更流程,生產變更流程,生產管理變更流程和供應商變更流程.

3)查看對象(允許輸出表格明細,可選擇輸出全部、當前頁,按搜索條件輸出,需要權限控制,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:用于定義系統中的業務對象及對象屬性:如產品、零件、供應商、圖檔、變更通知等,各對象對應于數據庫中的一個表或視圖.對象類型分為:BOM 對象(如產品、零件)、數據對象(如供應商)、文件對象(如圖檔、設計變更通知).

6)對象命令配置:定義各種業務對象允許的操作功能集.不同類型的對象有不同的操作集,如對數據對象,可查看詳情、查看關聯對象;對文件對象,則增加瀏覽/下載功能;對 BOM 對象,則增加查看BOM結構,反查BOM,在BOM 中搜索的功能.

7)對象字段配置:用于定義業務對象的管理字段,及字段的屬性,對應于數據庫表或視圖的字段.

8)關聯對象配置:用于定義各個業務對象之間的關聯,及用于關聯的字段.

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)角色權限管理:定義各個角色可使用的菜單權限、對象權限、對象字段權限.

12)系統參數設置:定義一些會影響系統運行效果的參數.如參數1——是否記錄用戶的登錄事件(登錄、注銷),參數2——是否記錄圖檔瀏覽事件.

基于SOA的整車企業技術數據集成平臺必須整合和關聯PDM和ERP的BOM[7-13].首先將不同應用系統的數據整合到一個虛擬的數據庫后,通過虛擬數據庫里的字段工具,將系統與系統間相互關聯的數據和字段聯系起來,從而構建一個個較大的復雜應用,有了各對象之間的關聯關系才能實現各異構系統間的數據漫游,如圖3所示.

圖3中,通過主對象、主對象字段、關聯字段和次對象、次對象字段和次對象管理字段建立以對象關系名稱為基礎的關聯關系,即通過SOA元子組件裝配、組件與組件之間協作構建成一個新的應用,組件與組件之間通過總線傳遞消息,從而使各組件協同工作以滿足靈活的應用需求.元子組件對象之間的協作關聯是自動匹配的,每個組件自身設計了協作關系,當兩個組件同時部署在同一個頁面時,它們會自動匹配,從而實現異構數據庫和應用系統間的數據漫游.

圖3 基于SOA數據關聯模型Fig.3 Data relation model based on SOA

2 系統實現的關鍵技術

由于整車企業差異性大,且各自針對不同的業務單元開發各種應用系統,大多采用了不同數據庫,使得系統和系統間的數據很難聯系起來.如何將不同系統間的數據整合和關聯是實現整車企業數據集成系統的關鍵技術之所在.通過數據聯盟建立數據之間的集成,利用SOA的設計思想來完成不同系統間的流程的集成,就成為本系統的關鍵技術.

2.1 數據聯盟

數據聯盟是組合來自多個數據源信息的功能強大的工具.其中虛擬數據庫由多個不同應用系統的異構數據源創建.用戶可以隨意查詢存儲在數據聯盟中任意位置的數據,而不必擔心數據的位置、實際數據源系統的 SQL語言種類或者存儲的能力.相反,對于聯盟數據庫中的任何數據,用戶可以按照數據聯盟的方式進行操作.

2.2 企業服務總線ESB

ESB是在SOA框架中實現服務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集成基本框架,提供了服務管理的方法和在分布式異構環境中進行服務交互的功能.

2.3 SOA服務模式

SOA就是實現獨立于技術的服務接口.SOA的編程思想是通過應用組件和傳輸協議的松散耦合(服務的傳輸協議的透明化),從而實現組件的虛擬化,造就一個虛擬的集成架構或者集成平臺服務總線,這樣使得服務集成不受任何限制,可以同時集成.NET和J2EE組件,以及集成其他遺留系統的各種應用,同時也可以隨時更換這些組件.

3 應用實例

3.1 案例背景

某汽車有限公司是國內大型的綜合性現代汽車制造企業,現有應用系統包括ERP(計劃管理、資源調配、物流、生產執行等)、PDM(BOM、產品圖紙、設變管理等)、TSCM(數據上下載、信息發布等);OA(公文審批、業務流程)、IMAN(3D數據管理)等30多個大小系統(不包括各種專用監控、統計用程序),系統開發未按照統一標準,導致多重身份認證、系統升級不一致、無法兼顧不同用戶的應用特點,最終使得員工重復手工勞動、工作效率低、管理成本高、數據不一致、準確性差、不能實時統計數據.尤其顯著的問題是PDM中的數據多數情況下需要先導出后,再導入協同辦公平臺,以附件的形式再進行流轉和審批,導致相同數據需要分別維護,在管理上使得業務流程的流程環節都不夠靈活,最終導致整個企業的業務流程不流暢.

3.2 實施SOA的集成方式架構

在集成前的流程系統中,搜索有關車型系列而產生信息采集的時間設定為ts.在每個信息處理中,會產生處理時間tt,而中間信息在每次傳遞中都會有延遲時間tm,這樣企業查詢某個車型的產品BOM處理信息的總時間為:

其中i代表涉及的信息系統的個數.

分工和不同信息系統使各個作業環節只精通與己有關的信息的計算方法,提高了單個環節的作業效率,但是卻被各個環節信息溝通效率的降低所抵消.基于SOA的整車技術數據系統中技術數據和ERP數據整合后的關聯查詢圖如圖4所示.

可以看出在集成后的系統中,由于處理時間和延遲時間tm大大縮短,整個業務處理中,避免了信息的重復性輸入和為了信息傳遞進行信息處理而消耗的時間和成本,效率大大提高,數據質量也有了大幅度提高.

圖4 某企業技術數據漫游圖Fig.4 Technology data roaming diagram

所有操作都在集成平臺里被關聯起來,信息采集時間為 t′si為

3.3 SOA實施效果分析

通過某企業信息集成與整合項目的實施,構建了辦公中心門戶、綜合查詢中心,實現了單點登錄、數據漫游,提高了工作效率.企業原計劃需新購買100個UG三維模型瀏覽客戶端,通過項目的實施,現已無需購買,節省了IT投資成本100多萬元.同時企業能自行開發新的復合應用功能組件,按該企業近5年信息化應用開發成本計算,直接降低新應用開發費用300萬元/年.項目實施時只有基本功能組件30個,而在系統運行過程中根據自己的需求用基本SOA組件進行配置、重用、協作裝配,自行開發了400多個復合應用功能組件.每一個新的應用開發至少需要5～10萬元的開發成本,而現在這些應用都不需要開發,而直接由用戶利用SOA集成平臺進行配置即可,不再受制于開發商.

項目實施后獲取信息速度是實施前的1.5倍;需求敏捷性是實施前的2倍;客戶滿意度是實施前的1.3倍,成本比實施前降低了20%左右.

4 結 論

基于國內大型整車企業存在的應用系統建設多、數據標準不統一、系統各自孤立,導致效率低下、容易出錯等問題,提出了基于SOA的技術信息集成和共享方式來解決跨系統數據查詢和實時報表,并結合實例進行了案例分析.分析結果表明,該研究方法有利于信息化標準的建立,有效地解決了跨系統技術數據共享和查詢問題,大幅度提高了研發所需數據的準確性和實時性.

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