基于數據交互平臺進行“信息孤島”消除法研究

摘 要： 結合分析我國電子制造業向網絡制造、虛擬制造、異地協同設計、多學科優化設計發展整合的趨勢，研究提出如何利用Oracle透明網關、中間件技術與SOA架構和企業服務總線，構建統一的、規范的數據交互平臺。建立不同業務信息系統之間的數據關系，實現標準統一的數據服務，解決不同異構系統之間的數據同源、數據交互、信息互聯互通和數據共享等問題，消除信息化建設中產生的“信息孤島”現象。為后續開展信息交互標準研究工作打下基礎。

關鍵詞： SOA； 數據交互； 信息孤島； 資源池

中圖分類號： TN964?34 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2013）22?0053?04

由于軍工電子產品具有數字化、智能化、自動化等特點，目前正在朝網絡化、虛擬化、異地協同化、多學科優化等趨勢發展，業務需求的不斷提升，造就了管理技術的不斷進步，軍工電子企業信息化建設刻不容緩。而在目前的信息化建設過程中，隨著產品的數字化設計與制造、產品數據管理、資源計劃管理等系統的不斷建設，大數據量的產品信息保留在系統中，如何實現各系統數據的一致性、實現數據的無障礙交互和重用、實現信息共享和資源共享、實現跨地域、跨學科的協同工作，是當前軍工電子企業信息化建設面臨的一個難題。本文通過數據交互平臺的建設，較好地解決了信息互聯互通和信息共享利用的問題，有效地消除了“信息孤島”現象。

1 現狀與需求分析

1.1 現狀

近20年來，隨著武器裝備研制的深度和廣度不斷增加，美英等發達國家對研制手段的信息化重視程度與日俱增，從產品規劃、項目管理、科研、生產、售后保障等領域方面的信息化整合日趨緊密，在業務數據共享方面充分利用了當今信息化的先進成果。 美國的洛?馬、EDAS、ASE、GE、RR等公司，加拿大的MDS公司、加航，英國的R·R公司、Sigma Aerospace公司等，奧地利的AVL公司，德國的FEV等公司都有自主開發控制的數據管理體系。并在此基礎上整合各業務領域的信息化工具，形成了企業級整體的項目跟蹤、風險分析、資源預算、質量控制等綜合能力。這些企業級數據體系的共同特點是通過數據共享與數據交互平臺，實現了信息系統的整合，縮短了研制周期、降低了企業運行費用、提高企業事物處理能力，實現了高度的商業智能分析。

在信息技術領域，自從IBM、Oracle等著名公司提出SOA（基于架構的服務）、ESB（企業服務總線）等概念以來，信息技術領域無不將數據統一作為一項極其重要的課題進行研究，近年來也陸續取得了不少成果。通過先進的信息技術手段，使數據交互的實現變得簡單、可行[1]。在我國的軍工裝備研制企業，也通過歷年的信息化建設，基本實現了以業務需求為驅動的管理信息系統建設。在工程信息化建設方面，通過配置總體技術仿真分析、機械設計仿真分析、電子設計仿真分析、微波設計仿真分析、芯片設計仿真分析、軟件研發、軟件工程化等各類先進技術和工具，基本實現了產品的數字化，大幅提升了產品的智能化和自動化程度。

1.2 不足

我所已建設了眾多的信息化系統，初步實現了對不同階段業務數據的有效管理。但是由于這些系統大多數是針對特定需求進行開發，缺乏統一規劃，在各個應用之間彼此缺乏聯系，形成了許多“信息孤島”，無法實現各個業務系統數據整合的信息資源合力，系統之間關聯數據不能共享、復用、各自為政，數據維護難度大，管理困難；接口開發費用高、難度大。在數據應用方面無法進行綜合的數據計算分析能力，對領導決策無法提供數據支持。

對于工程研制過程的可重復性、可追溯性不高，數據的重復性、不惟一現象嚴重。如：缺乏面向設計、仿真、試驗、生產全過程的統一的基礎數據信息，導致應用系統之間溝通困難，無法協同工作；缺乏不同數據信息之間的關聯機制，無法獲得準確的數據內容，數據冗余，數據不一致，不能實現統一的數據管理；缺乏不同應用系統、異地、異構數據之間有效的數據和資源共享，系統的完整性、可用性和擴展性較差，系統維護成本增加；缺乏數據共享和交換統一的規范標準，企業內部各自產品編碼、管理編碼等技術標準、規范不統一，導致相關應用系統無法有效集成、資源不能共享[2]。

1.3 需求

面對上述的不足和與世界先進企業的比較，構建統一的、唯一的基礎數據管理體系已經在眾多企業形成了共識，通過統一數據管理、統一接口模式、統一數據標準、統一數據交互模式，整合企業數據資源，是企業良性循環和可持續發展的有效途徑。

2 數據交互方式

在不同應用系統之間做數據傳遞和轉換接口。其局限性在于：

（1）隨著點對點的接口建立，必然會隨著應用系統數量的增加呈幾何式增長；

（2）某系統升級造成和其他系統之間的接口要重新開發；

（3）當數據庫中心越來越復雜時，管理和維護越來越困難；

（4）系統之間的接口維護和管理困難。

因此，為了降低這種接口開發的難度和數據管理的復雜度，需在各類數據庫之間增加數據交互平臺，由數據交互平臺提供數據交互的服務，滿足異構系統之間的數據交換需求，打通企業內部信息通路，消除“信息孤島”。

3 數據交互平臺的建設目標

數據交互平臺的目標是在多個業務系統之間，建立一個輕量級、松耦合、高性能、集中式的數據交換中心[5]，為各業務系統提供對等的、透明的數據交換服務。

3.1 實現數據整合

實現不同系統使用同源數據的問題。建立企業標準化信息模型，對企業各種數據進行統一管理，統一建模，統一編碼等，建立開放的數據標準體系，建立企業應用的統一數據基礎。

3.2 實現業務整合

建立系統共享模型，實現應用系統間的業務功能共享，變獨立應用為協同應用。

3.3 為統一數據訪問門戶提供數據訪問支持

整合各類應用系統資源，構建統一數據資源池，為實現信息資源的統一發布和集中訪問提供數據支持。

3.4 建立一體化業務資源數據管理體系

建立具有信息管理、數據綜合分析、數據分類查詢、綜合統計分析及信息服務等功能，從而為企業構建一體化業務資源數據管理體系。

3.5 提升企業信息系統的運維管理能力

將企業所有的數據、信息處理、信息存儲、信息服務高度集中，從而提高服務能力、減輕運維成本、增加安全性、提升服務持續性。

4 數據交互平臺的實現

4.1 總體思路

數據交互平臺將多個獨立的業務系統抽象成2種角色：數據提供者和數據使用者。前者可以提供數據，后者可以接收數據，利用數據交互平臺，將數據提供者和數據使用者隔離，并且用集中和統一的路由配置管理，來構建靈活的數據傳輸機制。使得這些系統相互之間不需要耦合，不會受到對方運行狀態、物理位置等牽制和影響，也不會受到需要交換數據信息的系統個數的影響。可描述為：

（1）建立統一、標準的數據資源池；

（2）定義符合交互標準的數據模型；

（3）建立統一的數據視圖；

（4）提供共享、惟一、準確的數據訪問通道；

4.2 技術要求

（1）建立統一資源數據庫，利用Oracle數據庫建立存放公用數據庫的數據庫。

（2）利用Oracle透明網關溝通在用異構數據庫。

（3）基于成熟的中間件技術與SOA架構，構建統一的、規范的數據交互架構[6]。

（4）利用虛擬化技術提供高可靠、高可用的基礎支持，利用vmWare ESX虛擬化解決方案，建立虛擬化的應用支持平臺，減少硬件特性對應用平臺的影響，提高系統的可用性與可靠性[6]。

（5）采用穩定、可靠的機架服務器提供基礎硬件平臺。

（6）利用基于角色、對象的分級訪問控制技術，實現對公有資源及專有資源的訪問管理。

（7）建立消息推送機制，采用“自動抓取數據包?隊列存儲數據包?自動推送數據包”的機制運行。由于這種機制可以不需要應用系統主動發起“數據發送”和“數據接受”的操作，對系統的入侵度極小，應用系統甚至可以“不知道”交互平臺和其他系統的存在[6]。

4.3 組成與功能

根據總體思路構建的數據交互平臺由以下3部分內容組成，組成圖如圖1所示。

（1）數據結構管理層。包括數據模型和數據資源等內容，并滿足系統的可擴展性要求。數據結構管理層具體包括：數據動態建模、映射關系管理、關聯關系管理、基礎數據庫、模板庫、流程庫、工程數據庫、試驗數據庫、材料數據庫、元器件數據庫、標準件數據庫、工藝工裝數據庫、試驗基礎數據庫、通用件庫、模板、流程等。根據企業需要，數據庫的種類是不斷增加的。

（2）數據集成與展示層。數據集成與展示層面對用戶，通過數據集成與展示層，用戶可以查看/編輯數據庫中心的數據，數據集成與展示層提供的功能包括：應用系統集成工具、數據庫集成工具、信息檢索工具、統一認證、數據門戶基本功能、用戶權限定義、系統功能調用、數據庫展示應用、數據維護、數據導航、多視圖、數據譜系圖、數據檢索、數據分析、數據可視化。

（3）數據中間件運行環境。數據中間件運行環境是數據交互平臺的核心部分。是應用系統與數據資源池之間數據訪問/調用的實現層。包括數據訪問層、數據轉化引擎、數據服務總線、標準API，提供數據路由、數據訂閱、數據交換策略、數據發布、數據推送、數據抓取、數據映射關系等數據服務[4]。

4.4 主要實現過程

（1）數據發布。在應用系統服務器上編寫服務端腳本程序并將其URL注冊到數據交互平臺中即可實現數據發布，數據交互平臺會自動訪問該URL抓取數據包。

（2）數據訂閱。數據訂閱業務系統服務器上開發訂閱程序模塊，將其URL注冊到數據交互平臺，并在發布/訂閱配置管理中添加相關設置。根據關聯映射關系，數據發布業務系統的數據自動提交到數據訂閱業務系統的URL供其處理訂閱。

（3）發布/訂閱配置。建立邏輯映射關系以保證數據的正確傳遞。發布/訂閱配置管理員完成發布/訂閱關系維護，包括添加、修改、刪除等功能。

（4）數據抓取。負責從數據發布業務系統那里自動獲取數據，并且將獲得的數據放入數據庫中心層。支持實時抓取和定時抓取及進行頻率設定。

（5）數據推送。負責從數據中心層自動獲取數據，并且根據發布/訂閱配置中的映射關系將數據推送給到數據門戶，供數據訂閱業務系統使用。可設定推送策略，設定推送方式。

（6）數據路由。定義數據傳遞中的線路、傳遞規則、選擇策略等，并將數據發送到數據服務總線上。

（7）系統監控和日志。實現對各個模塊的實時監控和運行日志查看功能。實時查看數據包數量，以及參與數據交換系統的接口運行狀態情況，可以隨時跟蹤數據交換的歷史記錄，快速定位問題并進行審計。

4.5 安全性設計

數據交互平臺由于和眾多業務系統要進行數據交互，因此其數據的輸入/輸出的安全保密就顯得尤為重要。在設計過程中，主要從兩個方面進行考慮：

（1）訪問控制安全。建立訪問控制機制，包括用戶身份鑒別和控制，設定角色，以防止數據被非法獲取。

（2）傳輸性安全。在數據傳輸過程中，采用數據加密處理，并在數據發布端和數據訂閱端進行加密解密處理。

5 實現效果

（1）實現高效、統一的基礎數據管理體系。建立統一的數據源，實現了組織機構信息、人員基本信息、物資基本信息等公用數據的統一存儲，并使用數據庫視圖在系統間進行公用信息的共享，確保數據一致性、有效性、完整性、安全性，有效減少因基礎數據不一致造成的變更。

（2）建立數據交互標準與規范。建立統一的數據交互標準與規范，降低對數據提供應用的影響，提高基礎數據的標準化、規范程度。

（3）實現業務高效協同。提供可靠的數據基礎和協同工作環境，實現跨單位、部門、專業交流，使數據信息能夠有效、合理地共享，提升信息的利用率。

（4）打通不同系統、不同工作崗位和工作階段的數據孤島，進而消除信息系統孤島現象。

（5）為企業級的知識管理體系打下數據基礎，形成面向各種格式形式的知識收集、分類、審核、推送的知識管理體系。

（6）提供對領導駕駛艙的支持。規范應用系統數據訪問接口，實現數據挖掘和職能決策。

6 結論及進一步研究工作

數據交互平臺能夠將企業內部的數據進行統一的管理和使用，而具體的數據存儲在各個業務系統的本身的數據存儲環境中，數據交互平臺不改變原有業務系統的數據存儲模式，而是搭建一個數據交互橋梁和數據關系譜系，通過數據交互平臺建立起不同業務系統之間的數據關系及管理活動之間的關系，為不同的業務系統、應用系統提供標準統一的數據服務，保證各個系統之間的數據同源、交互和共享。實現數據交互平臺的重要前提是做好數據交互標準，其內容包括管理流程規范，業務模型標準，設計過程標準，設計工具標準，信息系統架構、平臺、功能、服務標準，以及跨業務、跨系統的流程定義，多專業協同規范等。建立全面完善的數據交互標準，才能整合過去的信息孤島，指導今后應用系統與現有系統的融合，才能將數據交互平臺實施成功。因此，后續要重點開展對信息交互標準的研究工作。

參考文獻

[1] 梅立軍.基于SOA的數據交換平臺研究與實現[J].計算機工程與設計，2006（3）：7?9.

[2] 馬俊.國內物流數據交換標準的研究[D].上海：上海交通大學，2005.

[3] Jorgen Thelin. A comparison service?oriented， resource?oriented and object?oriented architecture styles [R]. [S.l.]： Jorgen Thelin Cape ClearSoftware Inc， 2003.

[4] 佚名.系列標題：中間件技術現狀及發展[EB/OL/].[2012?03?15].http：//www.360doc.com/content/11/0310/16/6268496_99907737.shtml.

[5] 趙亮.面向整合的基礎架構軟件平臺的開發與應用[D].上海：復旦大學，2005.

[6] 吳淑瑋，閆訓超.信息系統數據交換技術分析[J].計算機系統應用，2012，21（4）：60?62.