軍工科研院所主數據管理系統設計與開發

李軼

（江蘇自動化研究所，江蘇連云港 222006）

隨著全球產業結構調整與科技革命的不斷推進，各類新興信息技術被應用于先進制造領域，現代制造業的智能化發展迎來了千載難逢的歷史機遇[1-4]。然而，當前大多數軍工科研院所由于任務多樣、系統性強、交叉作業量大，在科研管理和生產制造過程中產生的基礎數據存在多頭管理、重復錄入等質量問題[5-6]，導致跨信息系統的數據集成變得困難，嚴重制約了院所信息化、智能化的發展。

主數據(Master Data)是指在業務開展過程中產生的高價值的、在多個業務領域及信息系統被廣泛使用的基礎數據[7]。通過建設主數據管理（Master Data Management，MDM）系統，一方面，軍工科研院所可以優化各異構信息系統間的數據交互模式，提升主數據的高可用性[8-10]；另一方面，主數據管理面向的是項目管控、設計研發、采購供應、生產制造及售后服務等全價值鏈，可以幫助軍工科研院所逐步建成以業務為導向、以數據為驅動的信息化科研院所，從而提高核心競爭力。

1 系統架構及功能模塊設計

1.1 主數據管理系統架構設計

主數據管理系統總體架構采用分層的思想進行設計[11-12]，包括數據源層、數據標準層、數據集成層、主數據管理平臺、數據應用層。具體架構如圖1所示。

1）數據源層：包括軍工科研院所已建的相關業務系統及線下數據，作為主數據及數據集成的數據提供方。

2）數據標準層：建立數據分類標準、數據編碼標準、數據屬性標準、數據集成標準、數據管理標準，為數據管理、數據集成提供規范和指導。

3）主數據管理平臺：包括數據管理層和數據集成層。指利用主數據管理系統實現數據模型管理、數據編碼管理、數據資源管理、數據集成管理、數據安全管理、數據質量管理，并通過企業服務總線實現異構系統之間主數據的集成與實時共享。

4）數據應用層：基于統一數據管理開展生產運營管控、決策支持及大數據分析相關應用的建設。

1.2 主數據管理系統功能模塊設計

主數據管理系統功能架構如圖2 所示。

1）數據模型管理：對數據模型進行統一定義、管理，支持結構化、非結構化數據建模，為開展院所數據資產各項管理奠定基礎。通過該模塊可以對院所的數據進行分類，并且快速構建可視化的數據模型。

2）數據應用配置：對已經構建的數據模型進行數據及相關配置的維護，包括數據管理模板、編碼規則管理、數據審核流程配置、數據查重配置等，為數據應用提供多樣化的配置選項。

3）主數據管理：基于統一構建的數據模型，以流程驅動的方式實現數據創建與變動，從而實現院所主數據的全生命周期管理?？砂凑詹煌瑯I務分類和邏輯分類生成不同的數據庫，實現動態建庫；并可支持基于應用需求對數據進行編組服務，形成新的數據視圖，并進行存儲與管理。可對集中管理的數據資源進行查看、統一搜索，支持非結構化數據的多維度分類、定義、統一展現以及在線瀏覽。

4）數據集成管理：對數據資源管理需要的數據進行集成管理，支持集成系統的定義及集成接口的注冊，自定義配置集成規則及分發條件，并進行集成數據的分發任務管理。

5）數據質量管理：對集中管理的數據資源進行質量控制，支持根據實際需要自定義質量校驗規則，配置質量調度任務，輸出質量報告與分析圖表，輔助數據維護人員控制并持續提升數據質量。

6）數據管理運行監控：對平臺管理的數據模型及數據進行監控分析，從數據量、增量、集成交換情況、數據管理績效、數據質量等方面輸出報表和可視化圖形，掌握數據管理動態、整改薄弱環節，輔助數據管理體系良性運行。

2 數據集成管理功能設計

數據集成管理模塊體現了主數據管理系統的數據接收、分發機制，是保證各信息系統中數據實時同步、業務共享的有效手段，是解決“信息孤島”的關鍵措施，也是主數據管理系統最重要的功能之一，系統的數據集成管理功能設計如圖3 所示。

數據集成的核心是數據集成關系管理，或稱為數據流向定義，其內容是主數據管理系統中各類數據的采集來源系統與分發目的系統的定義[13-14]?；赪ebService 實現標準的服務調用程序，目的是系統都將開發好的符合主數據管理系統集成規范的接口注冊到主數據管理系統中，當手動或者自動進行數據分發操作時，系統將會通過數據集成關系自動識別數據流，同時調用支撐數據流向的集成接口，實現數據的分發共享。數據集成管理功能模塊的主要特點如下[15-16]：

1）提供基于WebService 的自動化組件用于數據集成，能夠無代碼實現新增主數據類型，并與外部信息系統共享；

2）提供常用數據集成接口，包括接收數據接口、接收數據并產生編碼接口、生成編碼并返回接口、數據文件獲取接口、啟/停用數據接口、查詢數據接口等，并能在線查看接口參數，輔助第三方信息系統進行接口開發調試；

3）提供數據交換功能，可根據數據模型生成XML、JSON 格式的數據交換規范，支持xfire、axis、axis2、cxf 等服務類型，可在前臺配置數據交換規范的轉換規則，最大程度地適配第三方信息系統；

4）提供數據發送失敗自動重發次數、數據分發時數據啟/停用狀態可配置及單次發送數據量的自定義；

5）提供數據手動、自動分發數據功能，提供接口狀態、集成狀態管理，提供基于模型及接口服務的數據初始化功能；

6）提供一套數據集成接口規范，指導第三方系統開發規范性、重用性良好的集成接口。

以物料數據為例，主數據管理系統生成的XML格式示例如下所示：

＜?xml version=”1.0”encoding=’UTF-8’?＞

＜LIST＞＜!—列表編碼—＞

＜COMPONET＞＜!—模型編碼—＞

＜CODE＞物料編碼＜/CODE＞＜!—varchar（40）—＞

＜NAME＞物料名稱＜/NAME＞＜!—varcha（r100）—＞

＜PK_MARBASCLASS＞物料分類＜/PK_MARBAS CLASS＞＜!—varcha（r20）—＞

＜MATERIALSPEC＞規格型號＜/MATERIALSPEC＞＜!—varcha（r100）—＞

……

＜MEMO＞備注＜/MEMO＞＜!—varchar（300）—＞

＜DATAID＞數據id ＜/DATAID＞＜!—varcha（r32）—＞

＜DATASTATUS ＞啟用狀態＜/ DATASTATUS ＞＜!—非空—＞

＜/COMPONET＞

＜/LIST＞

該XML 格式摒棄了傳統主數據管理平臺接口規范中XML 文件中的XML 數據頭、XML 查詢參數等較復雜的輔助信息，整體簡化了XML 文件結構，使其能夠最大程度地靈活適配第三方信息系統，降低了XML 數據的接口解析成本，提高數據分發、接口調用效率。

3 集成接口設計與實現

主數據管理系統與ERP、PLM、MES、項目管理系統等業務系統基于企業服務總線（ESB）集成示意圖如圖4 所示。

該文從主數據管理系統接收、分發數據兩方面出發，分別以MDM 系統向ERP 系統推送“物料”數據、接收ERP 系統的“往來單位”數據為例，從主數據的自身特點、數據源頭定義、接口設計及分發規范和分發機制進行分析，突出說明系統集成接口設計科學合理、靈活規范。

3.1 MDM向ERP推送“物料”數據

“物料”數據是軍工科研院所在科研生產管理過程中最基礎的一類主數據，是設計、生產的基礎，涉及設計、采購、庫存、生產等多個業務方向，無法由單一部門完成物料檔案信息的維護，一般在ERP、PLM、MES 等多個業務系統中共享應用。目前比較主流的ERP 產品都無法像MDM 系統一樣，能夠對數據進行靈活的屬性分組及流程化管理，因此該文將以MDM 系統為“物料”數據維護源頭，向ERP 推送“物料”數據為例進行接口設計，MDM 向ERP 推送“物料”數據示意圖如圖5 所示。

1）ERP 系統按照其系統自身集成接口規范開發“ERP 數據同步接口服務”，并提供給ESB 注冊發布；

2）設計部門、采購部門業務人員在MDM 系統中完成物料數據的設計屬性及采購屬性維護、審批后生效數據，MDM 系統會調用ESB 上注冊的“ERP 數據同步接口服務”，并按照ERP 系統需要的XML 格式將封裝好的數據發送給ERP 系統；

3）“ERP 數據同步接口服務”解析接收到的XML數據，并實時更新到ERP 系統數據庫表中（ERP 系統需要改造數據維護界面，不允許用戶手工新增數據并禁止修改主數據屬性，設置為只讀）；

4）若MDM 系統中更新了屬性（數據狀態用DATASTATUS 表示，1 代表生效，0 代表停用，如DATASTATUS=1 且編碼在業務系統中不存在，則新增數據；DATASTATUS=1 且編碼在業務系統中存在，則更新數據），生效時會同步調用ESB 上的“ERP數據同步接口服務”分發更新后的數據信息，從而保持主數據在各個業務系統中一致；

5）若MDM 系統中停用/啟用了某條物料數據（如DATASTATUS=0 則停用/刪除數據），生效時會同步調用ESB 上的“ERP 數據同步接口服務”分發停用/啟用數據信息，從而保持主數據在各個業務系統中的一致。MDM 接口分發界面如圖6 所示。

3.2 MDM接收ERP“往來單位”數據

“往來單位”數據是軍工科研院所經營管理中最穩定的一類主數據，是經營管理的基礎，一般在ERP、MES、項目管理系統等多個業務系統中共享應用。一般由ERP 系統維護客戶、供應商的基本信息，通過MDM 系統分發至下游業務系統，并依賴于事務機制，實現“往來單位”數據在ERP、MDM 系統中保存、生效關聯一致，一方面保證了數據的互聯互通、實時同步，同時也降低了源頭系統數據接口調用、數據分發成本等。因此該文將以ERP 系統為往來單位數據維護源頭向MDM 系統推送“往來單位”數據為例進行接口設計，MDM 接收ERP“往來單位”數據示意圖如圖7 所示。

1）MDM 系統按照系統集成規范開發“MDM 數據同步接口服務”后，提供給ESB注冊發布接口服務；

2）業務人員在ERP 下的客戶信息管理、供應商管理中完成客戶數據、供應商數據屬性維護、審批，然后保存數據（執行事務，插入ERP 數據庫表），調用MDM 系統的生成編碼并返回接口（生效），并按照MDM 系統需要的XML 格式將封裝好的數據發送給MDM 系統；

3）MDM 生成編碼并返回接口（生效）解析接收到的XML 數據，并將設數據實時更新到MDM 系統，完成賦碼，使數據生效，并自動返回成功標志及數據編碼；

4）ERP 接收并判斷返回信息是否為成功標志，若成功，則將編碼回填到往來單位數據庫表中，并成功保存數據（提交commit 事務），若失敗，則保存數據失?。ǔ蜂Nrollback 事務）；

5）業務人員在ERP 中的客戶信息管理、供應商管理中完成客戶、供應商數據銀行賬戶子表的屬性維護并進行保存（默認為停用狀態），啟用數據后調用MDM 系統的接收子表數據接口（生效），實現銀行賬戶子表信息同步。

MDM 接口調用界面如圖8 所示。

4 結束語

該文首先從主數據管理系統建設背景、建設架構、功能模塊方面全面簡述了系統建設的意義及思路；接著重點對主數據管理系統的數據集成管理模塊功能設計進行了詳細說明；最后結合實際業務需求，分別從系統接收、分發兩個數據集成方向，針對與ERP 系統進行物料、往來單位兩類主數據的交互，提出了對不同業務需要、不同種類主數據的個性化接口設計方案，進一步提升了接口的靈活性與規范性。該系統已成功應用于某軍工科研院所，為科研生產過程提供基礎數據支撐，對其他各軍工科研院所的數據治理及信息系統集成具有一定的指導意義。