基于OSGi的協(xié)同制造軟件平臺設計

任輝，陳瑤

（1.同濟大學電子與信息工程學院計算機系，上海 201804；2.同濟大學電子與信息工程學院CAD中心，上海 201804）

基于OSGi的協(xié)同制造軟件平臺設計

任輝1，陳瑤2

（1.同濟大學電子與信息工程學院計算機系，上海 201804；2.同濟大學電子與信息工程學院CAD中心，上海 201804）

運用SOA思想，設計基于OSGi框架的企業(yè)協(xié)同制造軟件平臺，并介紹該公共服務平臺提供的主要服務；在實際應用過程中，提高中小企業(yè)與區(qū)域骨干企業(yè)的商務溝通效率，降低中小企業(yè)的信息化成本，在加快中小企業(yè)信息化進程、提升企業(yè)競爭能力和創(chuàng)新發(fā)展方面取得良好的經(jīng)濟效益。

OSGi；SOA；企業(yè)信息化；協(xié)同制造

0 引言

中小企業(yè)是促進經(jīng)濟發(fā)展的重要力量，為我國的GDP增長和促進就業(yè)做出了重大貢獻。我國沿海地區(qū)中小企業(yè)集群化的發(fā)展態(tài)勢十分明顯，各地區(qū)形成了優(yōu)勢特色產(chǎn)業(yè)集群。制造業(yè)的競爭不斷加劇，如何優(yōu)化供應鏈，降低溝通環(huán)節(jié)成本，成為地區(qū)政府和企業(yè)需要解決的重要問題。隨著經(jīng)濟全球化和信息技術的不斷發(fā)展，出現(xiàn)了協(xié)同制造這一新型經(jīng)濟形態(tài)，協(xié)同制造是以企業(yè)之間業(yè)務過程高度集成化和信息資源高度共享化，及制造敏捷性為目標的新型制造模式。從企業(yè)管理角度看，利于優(yōu)化企業(yè)組織結構，促進企業(yè)間商務協(xié)作，并將伴隨著工業(yè)化步伐的邁進和信息化技術的進步而進一步發(fā)展。

協(xié)同制造發(fā)展模式可以充分發(fā)揮區(qū)域產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢，實現(xiàn)資源的最優(yōu)調(diào)配，從而最大化經(jīng)濟效益。建立協(xié)同制造公共服務平臺，匯聚地區(qū)產(chǎn)業(yè)力量，使供應商、分銷商和制造企業(yè)很方便地通過網(wǎng)絡平臺實現(xiàn)商務溝通協(xié)作，帶動企業(yè)制造服務化發(fā)展，從而有效降低產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)作成本，促進區(qū)域產(chǎn)業(yè)集群的建設，提高地區(qū)制造業(yè)的整體競爭力；同時企業(yè)不需要為此重復購買軟硬件設備，不需要聘請專門的技術支持人員，可以很大程度降低信息化成本，使企業(yè)將更多資源用于產(chǎn)業(yè)結構升級。

軟件平臺應用方面的難點在于要滿足不同行業(yè)、不同協(xié)作方式對平臺的應用需求。鑒于中小企業(yè)信息化水平普遍較差，并且各行業(yè)、各企業(yè)信息化水平參差不齊的現(xiàn)狀，軟件服務平臺要盡可能地解決業(yè)務需求和技術實現(xiàn)之間的矛盾。本文運用面向服務的體系架構（SOA）思想和OSGi框架很好地處理了上述問題。

1 面向服務架構體系和OSGi

1.1 SOA

面向服務的體系架構（Service Oriented Architecture, SOA）以服務為導向，使業(yè)務和技術完全分離，其松耦合、粗粒度的特征非常適合企業(yè)信息化項目[1]，使企業(yè)業(yè)務可以迅速響應市場需求的變化，并提高服務的可重用性。

1.2 OSGi組件模型

不管是大規(guī)模分布式系統(tǒng)還是小型嵌入式應用，OSGi都可以通過模塊化的架構來降低復雜性，從而減少開發(fā)和維護成本。OSGi聯(lián)盟用層次模型介紹了OSGi標準[2]，如圖1所示。

圖1 OSGi層次結構

●Bundles是開發(fā)者遵循OSGi標準開發(fā)的組件。

●運行環(huán)境層是Bundle的運行環(huán)境，通過本層Bundle可以運行在Java虛擬機上。

●模塊層定義了組件如何加載外部類，以及如何允許外部類調(diào)用。

●生命周期層提供了一系列API，用來安裝、啟動、停止、更新和卸載組件。

●服務層提供了面向服務的編程模型，使組件之間可以動態(tài)地連接。

OSGi實現(xiàn)了一個動態(tài)組件系統(tǒng)，定義了一套模塊化的應用開發(fā)框架[3]，允許將應用分成多個模塊，易于部署，可以動態(tài)地安裝、啟動、更新、停止、卸載不同的應用模塊，且不用重新啟動容器，非常適合實現(xiàn)面向服務架構的應用。OSGi組件系統(tǒng)可以降低開發(fā)復雜性，組件內(nèi)部相互隱藏，組件間通信通過良好定義的服務進行，隱藏內(nèi)部信息意味著之后可以自由地更改，不僅減少了bug，也使組件開發(fā)變得更簡單。OSGi組件模型可以很方便地在應用中使用第三方組件，提高軟件復用度。

2 基于SOA和OSGi的協(xié)同制造軟件平臺設計

地區(qū)性優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)集群化的發(fā)展趨勢，要求建立高效的協(xié)同制造服務平臺。通過深入研究，本文設計了基于SOA和OSGi的協(xié)同制造軟件平臺。

2.1 軟件平臺架構設計

協(xié)同制造軟件平臺的架構需要支撐企業(yè)信息和社會資源的高效交互，通過需求調(diào)研，梳理企業(yè)業(yè)務流程，結合廣泛應用的技術，運用SOA思想和OSGi框架，本文設計了軟件平臺框架，如圖2所示。

圖2 協(xié)同制造服務平臺框架

本文對平臺體系框架的分析如下：

（1）表現(xiàn)層。此層是協(xié)同制造軟件平臺的門戶，是用戶看到并與平臺交互操作的Web界面，用于顯示數(shù)據(jù)和接受用戶的數(shù)據(jù)和服務請求。平臺管理員、企業(yè)管理員、企業(yè)用戶、應用開發(fā)者可以通過瀏覽器訪問本平臺，平臺門戶包含企業(yè)列表，需求列表，商圈列表，用戶注冊、登錄等信息。

（2）服務層。本層包含服務平臺所能提供的主要服務功能，包括采購管理、銷售管理、物流管理、委外管理、庫存管理、產(chǎn)品管理、資源發(fā)布、質(zhì)量管理、物料管理等。

（3）總線層。本層是服務平臺的核心，主要包括業(yè)務過程、規(guī)則引擎和企業(yè)服務總線，使得不同的應用服務能夠協(xié)調(diào)運行，實現(xiàn)服務之間的通信和優(yōu)化配置[4]。

（4）組件層。本層包括數(shù)據(jù)訪問組件、業(yè)務邏輯組件和其他組件，完成對業(yè)務邏輯和數(shù)據(jù)的處理。業(yè)務邏輯組件將平臺服務封裝成粗粒度的組件，數(shù)據(jù)訪問組件對各類數(shù)據(jù)給出了完整定義，方便描述各類數(shù)據(jù)對象。

（5）數(shù)據(jù)層。各類業(yè)務邏輯通過通用數(shù)據(jù)訪問接口訪問產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫、物料數(shù)據(jù)庫、廠商信息庫、供應關系庫等數(shù)據(jù)庫，對信息的加工操作，完成商務交易。

2.2 軟件平臺功能模塊

本軟件平臺主要功能模塊：

（1）門戶模塊

通過服務平臺門戶模塊，可以瀏覽加入本服務平臺的企業(yè)目錄，檢索企業(yè)列表和需求列表，查看企業(yè)信息、制造能力信息和產(chǎn)品信息。

（2）用戶管理模塊

協(xié)同制造軟件平臺的用戶分為4類，分別是平臺管理員、企業(yè)管理員、企業(yè)用戶、應用開發(fā)者。通過基于角色的訪問控制技術（Role-Based Access Control,RBAC），根據(jù)不同的身份角色賦予對應的控制權限[5]。其中平臺管理員整個軟件平臺的管理者，擁有最高權限，可以對企業(yè)信息進行審核、查詢、增刪、修改等。企業(yè)管理員可以對本企業(yè)的資料進行修改、增刪，以及為企業(yè)內(nèi)部用戶分配賬戶密碼等。企業(yè)用戶是平臺的使用者，可以查看企業(yè)信息、錄入產(chǎn)品和物料信息，發(fā)布企業(yè)需求，通過消息系統(tǒng)與供應商聯(lián)系，溝通報價、交貨期限、產(chǎn)品數(shù)量和規(guī)格等信息，以及管理訂單、合同和競標方案等。

（3）需求管理模塊

需求管理模塊包括需求列表管理、需求發(fā)布管理、檢索模塊。企業(yè)用戶可以發(fā)布需求，包括定向發(fā)布和公開發(fā)布，即指定供應商發(fā)布需求或者向商圈里的所有企業(yè)公開發(fā)布需求。企業(yè)可以收藏其他企業(yè)發(fā)布的需求，并和相關企業(yè)結為合作伙伴。

（4）系統(tǒng)管理模塊

系統(tǒng)管理模塊負責維護企業(yè)列表、需求列表和目錄，管理企業(yè)商圈、評論系統(tǒng)和消息系統(tǒng)，保障本平臺平穩(wěn)運行。

3 結語

伴隨著互聯(lián)網(wǎng)熱潮和不斷加劇的市場競爭，運用快速發(fā)展的信息技術提高中小企業(yè)與骨干企業(yè)的合作效率，整合企業(yè)內(nèi)外部和各類社會資源，降低企業(yè)運營成本，是提高企業(yè)經(jīng)濟效益的一條有效途徑。

本文運用SOA思想，將OSGi框架運用到協(xié)同制造軟件服務平臺開發(fā)中，幫助企業(yè)將自身的制造資源和制造能力發(fā)布在平臺上，更加合理高效地配置資源，形成區(qū)域規(guī)模效應。本文較詳細地介紹了基于OSGi框架的協(xié)同制造軟件平臺體系框架設計，以及主要功能模塊。該服務平臺已經(jīng)在某地區(qū)中小家電行業(yè)運用，獲得了企業(yè)很好的應用反饋，使企業(yè)與供應商非常方便地展開協(xié)作，極大地提高了溝通效率，體現(xiàn)了企業(yè)信息化帶來的巨大優(yōu)勢，經(jīng)濟效益明顯。

[1] 汪林林，張春，劉歆等.SOA全生命周期建模方法綜述[J].計算機應用研究，2011,28(1)：37～41

[2] Osgi Alliance:http://www.osgi.org/Main/HomePage，2009

[3] Chen Min-Xiou，Tzeng Tze－Chin.Integrating Service Discovery Technologies in OSGi Platform[J].Computer Standards＆Interfaces，2011，33(3):271～279

[4] 李秀林，張祖平.基于動態(tài)消息路由的ESB框架的研究與應用[J].計算機系統(tǒng)應用，2009，18(9):132～135

[5] 張志勇.基于角色的訪問控制模型及其面向?qū)ο蟮慕J].計算機工程與設計，2004(8):367～369

Design of the Collaborative Manufacturing Sof tware Platform Based on OSGi

REN Hui1，CHEN Yao2
（1.Department of Computer Science,College of Electronic and Information Engineering,Tongji University,Shanghai 201804；2.CAD Research Center，College of Electronic and Information Engineering，Tongji University，Shanghai 201804）

Designs the architecture and functions of the collaborativemanufacturing s of tware platform based on OSGi and SOA.This public service platform greatly enhances the collaborating efficiency between the regional leading companies and their suppliers,and also remarkably reduces the informatization cost of the small and medium enterprises.So it can bring good economical benefits and help the enterprises innovate.

OSGi;SOA;Enterprise Informatization;Collaborative Manufacturing.

1007-1423（2015）07-0053-04

10.3969/j.issn.1007-1423.2015.07.015

任輝（1987-），男，河南南陽人，碩士研究生，研究方向為企業(yè)信息化

陳瑤（1988-），男，浙江麗水人，碩士研究生，研究方向為企業(yè)信息化

2015-01-27

2015-02-10

國家科技支撐計劃項目（No.2012BAF12B11）