基于SOA的整车企业技术数据集成研究*

王 毅,易树平,龙 跃,张 力,唐 平

(1.重庆大学 机械工程学院,重庆 400030;2.中国长安汽车集团股份有限公司,北京 100089;3.重庆市人民政府,重庆 400030)

汽车整车企业的技术研发具有投入高、建设周期长等特点,利用多种信息系统进行协同工作是顺利完成研发工作的关键.然而现有汽车整车企业研发过程中的数据管理还存在以下问题:①缺乏行业信息化标准,数据处理效率低.技术数据与ERP,SCM,MES和协同办公系统等系统都有不同程度的联系,但不同的信息系统由不同企业开发,由于缺乏统一的标准,其数据处理方式的差异造成的信息孤岛使得企业的信息和数据更新不同步(或者不一致),使得数据不能自动传递,缺乏有效关联和共享,造成单项研发的周期变长;②系统之间数据的频繁交互加大了数据处理出错的机率.大量重要数据在各个系统间的转换主要通过人工方式进行,这增大了出错的机率,加大了研发的风险;③增大了决策难度.信息处于各个离散的系统中,不能进行有效的监管,无法对研发过程进行及时、有序的监管,无法进行信息监管,增大了研发管理决策的难度.上述问题使得现有的数据管理模式难以满足研发的快速性、准确性的要求,难以适应研发市场竞争.

现有的数据集成包括:EDI技术以标准化、规范化的文件格式实现了企业与企业之间的商业电子化交互.但是,采用该方式时,一旦交易对手发生变化,就要对业务工作的方式和模式进行调整,且按照EDI的格式更改非常麻烦,扩充性比较差[1].COM组件技术能使基于COM组件的各软件进行统一并实现交互,但却不能实现多异种语言的集成[2].CORBA语言可以使系统的开发更集中到业务处理本身,而不是过多地考虑系统的集成[3].但CORBA语言庞大而复杂,且技术和标准的更新相对较慢,导致开发的难度很大,对软件人员要求很高.多代理系统技术将供应链中的合作伙伴、供应商、客户等动态地集成在一起[4].最近几年出现的WEB服务技术是指服务提供者将应用作为服务部署在WEB上,通过使用WEB服务描述语言来描述特定WEB服务提供的功能[5].

针对以上的问题,本文构建了基于SOA的整车企业数据集成模式,通过虚拟数据库设计出不同数据库间字段关联的逻辑思路,采用了WEB服务的通用模式,使得开发标准一致;同时采用企业总线将PDM和ERP系统等集成在OA平台上展现出来,形成了快速响应整车企业业务变更的流程集成平台,以提高用户数据处理效率、准确率和系统间的可交互性,降低集成成本,使企业流程管理更加灵活,满足整车企业面向客户的大规模定制的战略,为整车企业的数据集成提供新思路.

1 基于SOA的整车企业技术数据集成系统

1.1 系统体系架构

基于SOA的整车企业技术数据集成系统架构如图1所示.

图1中的整车企业门户为企业的协同平台,其底层可以集成各种应用系统,整个平台由WPDM(Wide-Product Data Management)+WPS(Web Processing Services),即一个技术数据集成平台和一个流程集成平台组成.

1)技术数据集成平台.该平台由WPDM 组成,其中WPDM=PDM+SCM+技术档案+技术网站,系统利用IBM DB2对WPDM 上需要配置的数据、类进行操作,大幅降低设计变更对PDM,ERP和SCM等系统中的数据进行的查询操作.其中DB2数据库主要是起到数据联盟的作用,它将多个数据库和数据库模型集成为一个统一的虚拟数据模型,包括了多个实体的数据库.

图1 基于SOA的整车企业技术数据集成系统框架Fig.1 The integrating system infrastructure of the car corporate technology data based on SOA

2)流程集成平台.利用WPS实现跨平台、跨部门流程集成,采用虚拟数据库的形式抽取所有数据后,通过建立字段之间的联系,直接在企业服务总线[6]上做封装,实现满足企业不同需要的Web服务.

1.2 基于SOA的集成系统功能模块

基于SOA的集成系统功能模块如图2所示.

图2 基于SOA的集成系统功能模块Fig.2 The functional modules of integrating system based on SOA

1)登录系统与OA集成用户信息,使用OA系统的用户名及密码.每个用户均可使用中文及英文用户名登录.(OA的服务器、用户登录凭据、数据库、字段可配置).

2)整车企业技术数据集成主要包括以下4个关键流程中的数据集成:设计变更流程,生产变更流程,生产管理变更流程和供应商变更流程.

3)查看对象(允许输出表格明细,可选择输出全部、当前页,按搜索条件输出,需要权限控制,可选择输出的字段).

4)浏览/下载文件(每个对象的文件存放的FTP位置不同,用户名/密码也不同,即使同一对象也可能有多个FTP目录).

5)对象配置管理:用于定义系统中的业务对象及对象属性:如产品、零件、供应商、图档、变更通知等,各对象对应于数据库中的一个表或视图.对象类型分为:BOM 对象(如产品、零件)、数据对象(如供应商)、文件对象(如图档、设计变更通知).

6)对象命令配置:定义各种业务对象允许的操作功能集.不同类型的对象有不同的操作集,如对数据对象,可查看详情、查看关联对象;对文件对象,则增加浏览/下载功能;对 BOM 对象,则增加查看BOM结构,反查BOM,在BOM 中搜索的功能.

7)对象字段配置:用于定义业务对象的管理字段,及字段的属性,对应于数据库表或视图的字段.

8)关联对象配置:用于定义各个业务对象之间的关联,及用于关联的字段.

9)用户界面菜单集定义:定义菜单集,并可指定各个用户可使用的菜单集.

10)用户、用户组、角色管理:用于用户管理、用户组管理、角色管理.

11)角色权限管理:定义各个角色可使用的菜单权限、对象权限、对象字段权限.

12)系统参数设置:定义一些会影响系统运行效果的参数.如参数1——是否记录用户的登录事件(登录、注销),参数2——是否记录图档浏览事件.

基于SOA的整车企业技术数据集成平台必须整合和关联PDM和ERP的BOM[7-13].首先将不同应用系统的数据整合到一个虚拟的数据库后,通过虚拟数据库里的字段工具,将系统与系统间相互关联的数据和字段联系起来,从而构建一个个较大的复杂应用,有了各对象之间的关联关系才能实现各异构系统间的数据漫游,如图3所示.

图3中,通过主对象、主对象字段、关联字段和次对象、次对象字段和次对象管理字段建立以对象关系名称为基础的关联关系,即通过SOA元子组件装配、组件与组件之间协作构建成一个新的应用,组件与组件之间通过总线传递消息,从而使各组件协同工作以满足灵活的应用需求.元子组件对象之间的协作关联是自动匹配的,每个组件自身设计了协作关系,当两个组件同时部署在同一个页面时,它们会自动匹配,从而实现异构数据库和应用系统间的数据漫游.

图3 基于SOA数据关联模型Fig.3 Data relation model based on SOA

2 系统实现的关键技术

由于整车企业差异性大,且各自针对不同的业务单元开发各种应用系统,大多采用了不同数据库,使得系统和系统间的数据很难联系起来.如何将不同系统间的数据整合和关联是实现整车企业数据集成系统的关键技术之所在.通过数据联盟建立数据之间的集成,利用SOA的设计思想来完成不同系统间的流程的集成,就成为本系统的关键技术.

2.1 数据联盟

数据联盟是组合来自多个数据源信息的功能强大的工具.其中虚拟数据库由多个不同应用系统的异构数据源创建.用户可以随意查询存储在数据联盟中任意位置的数据,而不必担心数据的位置、实际数据源系统的 SQL语言种类或者存储的能力.相反,对于联盟数据库中的任何数据,用户可以按照数据联盟的方式进行操作.

2.2 企业服务总线ESB

ESB是在SOA框架中实现服务间职能化集成与管理的中介.ESB是逻辑上与SOA所遵循的基本原则保持一致的服务集成基本框架,提供了服务管理的方法和在分布式异构环境中进行服务交互的功能.

2.3 SOA服务模式

SOA就是实现独立于技术的服务接口.SOA的编程思想是通过应用组件和传输协议的松散耦合(服务的传输协议的透明化),从而实现组件的虚拟化,造就一个虚拟的集成架构或者集成平台服务总线,这样使得服务集成不受任何限制,可以同时集成.NET和J2EE组件,以及集成其他遗留系统的各种应用,同时也可以随时更换这些组件.

3 应用实例

3.1 案例背景

某汽车有限公司是国内大型的综合性现代汽车制造企业,现有应用系统包括ERP(计划管理、资源调配、物流、生产执行等)、PDM(BOM、产品图纸、设变管理等)、TSCM(数据上下载、信息发布等);OA(公文审批、业务流程)、IMAN(3D数据管理)等30多个大小系统(不包括各种专用监控、统计用程序),系统开发未按照统一标准,导致多重身份认证、系统升级不一致、无法兼顾不同用户的应用特点,最终使得员工重复手工劳动、工作效率低、管理成本高、数据不一致、准确性差、不能实时统计数据.尤其显著的问题是PDM中的数据多数情况下需要先导出后,再导入协同办公平台,以附件的形式再进行流转和审批,导致相同数据需要分别维护,在管理上使得业务流程的流程环节都不够灵活,最终导致整个企业的业务流程不流畅.

3.2 实施SOA的集成方式架构

在集成前的流程系统中,搜索有关车型系列而产生信息采集的时间设定为ts.在每个信息处理中,会产生处理时间tt,而中间信息在每次传递中都会有延迟时间tm,这样企业查询某个车型的产品BOM处理信息的总时间为:

其中i代表涉及的信息系统的个数.

分工和不同信息系统使各个作业环节只精通与己有关的信息的计算方法,提高了单个环节的作业效率,但是却被各个环节信息沟通效率的降低所抵消.基于SOA的整车技术数据系统中技术数据和ERP数据整合后的关联查询图如图4所示.

可以看出在集成后的系统中,由于处理时间和延迟时间tm大大缩短,整个业务处理中,避免了信息的重复性输入和为了信息传递进行信息处理而消耗的时间和成本,效率大大提高,数据质量也有了大幅度提高.

图4 某企业技术数据漫游图Fig.4 Technology data roaming diagram

所有操作都在集成平台里被关联起来,信息采集时间为 t′si为

3.3 SOA实施效果分析

通过某企业信息集成与整合项目的实施,构建了办公中心门户、综合查询中心,实现了单点登录、数据漫游,提高了工作效率.企业原计划需新购买100个UG三维模型浏览客户端,通过项目的实施,现已无需购买,节省了IT投资成本100多万元.同时企业能自行开发新的复合应用功能组件,按该企业近5年信息化应用开发成本计算,直接降低新应用开发费用300万元/年.项目实施时只有基本功能组件30个,而在系统运行过程中根据自己的需求用基本SOA组件进行配置、重用、协作装配,自行开发了400多个复合应用功能组件.每一个新的应用开发至少需要5～10万元的开发成本,而现在这些应用都不需要开发,而直接由用户利用SOA集成平台进行配置即可,不再受制于开发商.

项目实施后获取信息速度是实施前的1.5倍;需求敏捷性是实施前的2倍;客户满意度是实施前的1.3倍,成本比实施前降低了20%左右.

4 结 论

基于国内大型整车企业存在的应用系统建设多、数据标准不统一、系统各自孤立,导致效率低下、容易出错等问题,提出了基于SOA的技术信息集成和共享方式来解决跨系统数据查询和实时报表,并结合实例进行了案例分析.分析结果表明,该研究方法有利于信息化标准的建立,有效地解决了跨系统技术数据共享和查询问题,大幅度提高了研发所需数据的准确性和实时性.

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