微服務技術在大型客機研制中的應用

陳佩佩

（上海航空工業（集團）有限公司信息化中心，上海202006）

0 引言

大型客機是技術密集型高科技產品，其研制過程需要多地域、多公司、多工種的通力配合。圍繞型號研制的信息化系統數以百計[1]。其中，用于支持核心業務流程最為關鍵的系統包括：產品數據管理系統（PDM）、制造執行系統（MES）、企業資源管理系統（ERP）等。而隨著業務的不斷發展，國內民用客機研制的特點，對信息系統的需求也在翻倍的增長，受限于傳統信息技術的限制，對需求的響應非常被動，響應周期也較長。因此驅動我們探索新的信息化技術手段來解決面臨的困境，新技術的嘗試必然存在一定的風險和業務變革，因此我們選擇大型客機需求最緊迫的切入點，采用微服務架構技術在裝配工藝文件編制進行試點嘗試。

1 微服務架構

微服務的概念是2014 年3 月由Martin Fowler在他所寫的一篇文章《Microservices》中首次提出。文中內容提到：“微服務架構是一種架構模式，它提倡將單一應用程序劃分成一組小的服務，服務之間互相協調、互相配合，為用戶提供最終價值”[2]。

微服務框架中每個服務運行在其獨立的進程中，服務與服務間采用輕量級的通信機制互相溝通（通常是基于HTTP 的RESTful API）。每個服務都圍繞著具體業務進行構建，并且能夠被獨立地部署到生產環境、類生產環境等。

微服務架構優勢：

在傳統的單體架構下，隨著代碼量增加，架構的維護成本顯著增加；新人的培養周期長，上手慢；運維團隊組成復雜；系統的擴容性受限；功能交付周期長；技術選型難度大。面對傳統架構下所面臨的困境，微服務架構的優勢給我們提供了一些思考：

（1）復雜度可控。由于體積小、復雜度低，易于保持高可維護性和開發效率。（2）獨立部署。由于微服務具備獨立的運行進程，所以每個微服務也可以獨立部署。（3）技術選型靈活。每個團隊可以根據自身服務的需求自由選擇最適合的技術棧。（4）容錯。在微服務架構下，故障會被隔離在單個服務中。（5）擴展。每個服務可以根據實際需求獨立進行擴展。

2 微服務的應用

本文以對大型客機研制實施裝配工藝文件為例，針對現有系統和業務情況，需要將裝配工藝文件（簡稱AO/AAO）的編寫、修訂、發放、墨改的編制功能從原有系統中遷移和提煉出來，形成一套擁有統一數據接口和數據結構的裝配大綱編輯環境，進行統一化管理，并與已有的PDM、ERP、MES 和基礎系統進行集成，形成新的一套裝配大綱編制體系，從而實現裝配大綱編輯的數據內容的高度結構化、編輯能力的微服務化。

2.1 微服務架構設計

根據本項目業務需求，系統整體微服務架構設計如圖1 所示。

圖1 微服務架構圖

整個微服務架構由接入服務、核心業務服務、微服務配置注冊中心、數據公共服務和統一管理門戶組成。所有微服務所提供多個功能都由統一的接入服務進行發布，通過聚合服務、串聯服務和分支服務等模式，實現微服務和微服務之間協同工作，滿足業務需求。

負載均衡：實現裝配編輯器核心業務微服務的負載。

接入服務：一個面向微服務API 的、串行集中式的強管控服務，隔離外部應用直接訪問內部微服務。主要解決用戶統一安全認證、用戶權限訪問、限流、動態路由，監控，彈性，安全、協助單點壓測、靜態響應等問題的。

核心業務服務：圍繞裝配大綱編制業務需求構建微服務群，主要包括AO/AAO 編制業務微服務、墨改業務微服務、循序工序業務微服務、工藝智能化編制微服務、數據集成服務、AO/AAO/循序工序發放業務微服務以及動態表格微服務等（考慮本項目首次探索微服務架構，為減少項目實施風險，我們將其中的編制、墨改、循序工序合并為一個微服務）。每個微服務群能夠訪問自己業務所需要數據，服務于服務之間通過rest 接口方式進行訪問，從而保證服務于服務之間的相對獨立性。

數據公共服務：原則上將數據都放入到具體微服務中，本項目架構為了考慮將來項目方原有系統集成的需求，構建數據公共服務，包括分布式存儲、工藝結構化數據、ZPS 類文檔數據、索引等。

微服務注冊配置中心：整個微服務架構去中心化，微服務配置注冊中心通過自動的發現后端拆分、聚合、擴容、縮容的服務集群，當后端服務有所變化的時候，能夠實現健康檢查和動態的負載均衡。

統一管理門戶：構建統一管理門戶實現對所有微服務的統一管理，包括管理監控門戶和監控服務等功能。

2.2 應用效果

通過微服務架構技術，結構化工藝已經在大型客機研制得到驗證，并且還在根據業務的發展需要，進行快速的迭代完善。

3 結束語

目前國內的航空制造行業，在計算機輔助工藝過程設計（簡稱CAPP）領域，主要是借助于CAPP 系統，解決長期采用手工方式進行的傳統工藝過程，信息不能共享、工作量大等問題，隨著業務發展，對CAPP 的認識已經進一步擴展，一方面，向生產策劃和作業計劃最佳化發展，作為制造端的一個重要輸入和組成部分，一方面，承接著產品工程研發至現場制造的橋梁，已然成為現今許多現今制造技術的技術基礎之一。

本項目提出了工具化的思想：將工藝人員從許多工藝設計工作中解脫出來的一種工具；系統的建設要以人為本的操作、高效的工藝編制手段、具有良好的開放性和集成性，完成的自主可控，掌握技術的核心。我們借助工具化的工藝設計系統，實現了工藝設計效率的提升，促進了工藝標準化的建設，引入微服務的技術架構，有力促進了企業信息化建設。