勘察设计企业基于资源管理的信息系统架构

王 辉 刘 霁 谢 卫

(中国电子工程设计院,北京 100840)

勘察设计企业基于资源管理的信息系统架构

王 辉 刘 霁 谢 卫

(中国电子工程设计院,北京 100840)

本文依据技术架构、数据架构、应用架构、业务架构、网络架构等信息系统架构设计理论,并结合工程实例,提出勘察设计企业基于资源管理的信息系统架构设计参考方案,给出系统架构设计各关键技术环节的参考设计方法与模型。

SOA;知识资源;数据模型;资源库;资源平台;分布式

1 前言

“十五”与“十一五”期间,勘察设计行业信息化步入快速发展时期,企业信息化建设也在朝着“技术标准化、实施规范化、数据资源化、业务集成化、系统平台化、应用网络化”的方向发展,一套技术成熟并有一定通用性的系统架构工程方法已成为勘察设计企业实施信息系统工程的迫切需求,这种需求主要体现在:

(1)企业信息系统建设已演变为复杂的系统工程,从早期仅限于单项业务处理的事务处理软件,到当前注重企业管理与生产业务协同并强调企业高层领导决策功能的集成化管理信息系统,信息系统工程无论规模还是复杂性都有了质的飞跃,信息系统架构技术在企业信息系统建设中上升到至关重要的地位。

(2)在当前信息技术“网络化、服务化、平台化”的发展趋势下,企业信息系统架构必须具备分布式、集成化、快速开发等综合性信息技术支撑能力。

(3)在全球化经济与知识经济时代背景下,知识管理能力已经成为企业核心竞争力的关键因素。勘察设计企业是典型的知识密集型企业,要求信息系统架构本身对知识资源管理具备良好的支撑能力[1]。

(4)勘察设计企业在多年的信息化管理历程中积累了生产、生产管理、辅助管理等多个业务应用系统的数据和信息,需建立企业知识资源管理系统,并将知识采集、加工、存储、传递、利用等各应用环节融于企业现有的各业务应用系统,使知识资源管理系统具备数据交互与业务流程驱动能力。

本文结合我院实际系统工程建设,给出勘察设计企业基于资源管理的信息系统架构设计参考方案,各关键技术环节的参考设计方法与模型,供同行讨论和借鉴。

2 系统架构设计方法

信息系统架构是企业信息化工程的设计“蓝图”,定义了企业信息化建设的结构框架与标准设计方法。信息系统架构是一系列系统架构技术的结构化集合,由技术架构、数据架构、应用架构、业务架构、网络架构等共同构成[2]。

根据“以信息系统集成平台为支撑,以企业知识资源库为核心,以业务流程进行驱动,面向用户资源服务”的系统架构原则,综合信息系统架构技术,我院基于资源管理的信息系统架构设计方法如表 1所示:

3 系统技术架构

根据企业自身业务应用特点,建立企业信息系统技术架构评测指标(见表2),作为系统平台的选择和评测依据,通过对市场主流软件产品的综合评测,选择评测性能最佳的技术架构方案,即基于 SOA技术架构的软件开发平台,建立以资源数据为核心的信息系统架构分层模型:包括基础平台、知识资源管理平台、应用支撑平台、业务集成应用平台、用户统一资源访问平台。在分层模型的框架下,构建以企业资源管理为核心,支持企业设计生产、生产管理、辅助管理和决策支持业务应用系统信息交换的集成平台。如图1所示。

4 系统数据架构

信息系统架构的本质是以数据处理为中心,建立企业核心资源库。在基于资源管理的信息系统架构中,数据架构位于系统架构的核心地位。数据架构的具体步骤和方法见表 3:

表 2 信息系统架构关键技术指标

表 3 系统数据架构方法

图 1 企业信息系统集成平台

4.1 数据需求分析

进行数据架构时,应首先对企业资源开展数据需求分析:通过企业资源规划确定企业资源应用的数据需求,并对企业资源进行定义与分类,形成企业资源规划与分类编码标准,在此标准之上建立企业数据指标体系,该数据指标体系是企业规范化数据需求的数据表现形式,也是企业资源各种数据标准的集合,主要包括采集指标、分析指标等。企业数据标准体系的主要作用:

(1)是数据建模的标准;

(2)是企业内部数据采集与共享的标准;

(3)是企业对外数据交换的标准;

(4)是与外部系统进行集成的接口规范。

企业数据指标的一般设计方法,是将资源抽象为元数据,并为其定义了属性信息。属性信息通常应包括:指标编号、指标名称、数据类型、指标来源、指标级别(数据采集深度与粒度)、采集频率、计量单位、值域、约束条件等内容。

4.2 系统数据建模

在系统数据架构方法中,数据建模是由数据逻辑模型生成数据物理模型的关键环节。系统数据建模主要包含三类数据逻辑模型:数据关系模型、物理存储模型、数据访问模型。图 2给出了一个系统数据建模示例[3]。

(1)数据关系模型

企业数据指标体系描述了数据集合之间的边界,数据关系模型的设计原则是:数据关系模型应与数据指标的结构在基本粒度(不可再分)保持一致,即在末级指标中的指标项,被实例化后也应隶属同一模型。但在高一层级上,数据关系模型与指标体系结构不必一致,因为数据指标本身体现的是用户应用需求,而系统数据模型是从系统功能实现角度出发的。

(2)物理存储模型

数据类型决定了资源的存储方式,勘察设计企业知识资源主要包含两种数据类型,其中结构化数据以关系数据库形式进行存储管理,大量非结构化的数据需要数据库系统与文件系统相结合的存储管理模式:索引及属性信息存储在关系数据库中进行管理,资源文件本身以系统文件形式存储,通过调用保存在数据库中的链接地址进行资源文件的访问。

(3)数据访问模型

主要由三个因素综合决定:一、数据访问形式(离线或在线);二、资源的时间属性;三、资源的数据占用空间。例如偶尔才会被用户访问且占用庞大的存储空间的资源可存储于离线的光盘库中,对于会被用户频繁访问,考虑其访问效率,在存储空间许可的情况下应尽量存储于实时在线的数据库系统或文件系统(如 IP-SAN)中。

4.3 企业核心资源库

根据系统数据模型,设计数据实体模型,将抽象的数据模型实例化为二维数据库表字段,具体方法应遵循数据库设计的一般原则 (如关系范式)。参照数据实体模型进行物理数据库的设计与实现,建立企业核心知识资源库,如图 3所示。

5 系统应用架构

根据勘察设计企业资源管理信息采集、加工、存储、传递、利用等各应用环节的需要,建设包含企业六大核心资源库和资源采集系统,资源存储与管理系统,资源发布系统及资源访问平台的知识资源管理平台。如图 4所示。

图 2 系统数据模型(示例)

(1)资源采集系统

按照相关数据采集指标要求,通过数据采集接口从各应用系统的业务数据库中进行生产与管理数据采集;各类采集数据暂存在采集中间数据库中,按照企业资源分类,将采集中间数据库中的数据进行分析与整理,形成企业资源数据并分类上传至相应的企业核心资源库中。

(2)资源存储与管理系统

¹企业知识资源库:包含六大核心资源库。

④外部资源引用接口:进行企业外部资源的引用与访问集成。如集成中国知网、国家标准规范库、国家标准图库等。

㈣数据管理与维护子系统:包括指标元数据维护与管理,资源数据库运行状态监测,资源访问权限管理以及资源备份管理。

(3)资源发布子系统

¹发布共享数据库:按照不同的应用需求,对企业核心资源库的资源进行发布,实现企业资源统一共享及资源受控访问。

㈣主题分析库:建立企业数据分析模型,实现多维度、高层次的的企业知识应用展现。

¼企业资源编目数据库:对企业资源库中的所有资源进行编目,建立索引,并设置查询关键词,实现企业资源访问性能的优化。

(4)资源访问平台

用户与系统进行交互的界面,是用户进行系统功能应用、获取知识资源和其它系统服务的统一入口。

¹企业门户:包括资源信息发布、企业资源查询、领导驾驶舱、主题分析等。

④设计师辅助支持系统:与协同设计系统进行集成,在协同设计过程中,通过设计师辅助支持系统(与企业核心资源库进行接口),在 CAD工作环境下为设计师提供设计知识资源的在线支持。

㈣个人知识库:以各种数据文件形式为载体对个人知识(论文、专著、技术总结等)进行上载,通过知识评价体系,将个人知识提升为企业知识,并纳入企业资源库中,建立企业知识再利用的反馈系统。

6 系统业务架构

企业信息系统集成平台的业务应用层集成了企业 4大类共 12个业务应用子系统,各系统间的业务集成通过 SOA平台的相关技术来实现:纵向上利用数据接口技术,通过知识资源管理平台提供统一基础数据,实现系统间的数据交换;横向上通过业务流程驱动机制实现各系统的业务流程挂接。

图 5是协同设计系统与资源管理系统的业务集成实例。协同设计系统提供了工程数据采集和工程师辅助支持接口,知识资源管理系统提供了资源数据采集、管理与维护、查询与快速检索为一体的资源管理与应用,两系统通过知识资源管理服务平台进行工程数据交互,形成在设计生产过程中进行知识采集、加工、存储和再利用的知识管理闭环过程。

7 系统网络架构

当前企业信息系统较少采用单纯的集中架构模式,系统集中与分布程度与企业本身组织机构地域分布和企业运行模式有关。通常企业包含总部以及位于各地的分支机构,这就要求系统网络架构设计需综合 3方面因素:一、采取分布或集中与分布相结合的形式;二、数据的存储与传输设计需要结合企业具体的网络拓扑条件;三、系统服务器的部署模式需要结合用户访问量与访问形式。

图 5 业务系统集成示意图

7.1 分布式数据存储与访问模型

图 6给出了一个基于分布式架构的系统数据存储与访问模型示例:

· 企业全部资源集中存储在企业总部的数据中心,结构化资源数据存储在核心资源数据库中,非结构化数据存储在文件系统(IPSAN)中[4]。

· 根据数据采集与传输规则,位于企业总部的数据中心定期从分支机构数据库进行数据采集或复制同步。同时,企业数据中心承担着分布数据库的异地备份功能。

· 数据中心与分布数据库的数据传输通过互联网或企业专网进行。

· 用户可以通过企业内联网进行本地资源的访

问,也可以通过授权直接访问企业数据中心。

7.2 分布式系统部署模型

图 7给出了一个集中与分布相结合的系统部署模型:

· 集中式部署:统一的基于 SOA架构的信息系统平台部署在总院数据中心机房,系统用户(全院)通过企业内网、互联网访问和应用系统。

· 分布式部署:系统可根据需要,部署在系统用户单位机房,系统用户通过本单位网络本地化访问和应用系统。

· 应用负载均衡:企业总部的应用服务器集合了系统全部的应用服务资源,系统用户可通过授权进行访问。同时分支机构服务器优先响应本地用户系统服务请求,起到了对企业总部服务的应用负载均衡的作用。

8 结束语

本文以企业核心资源库与知识资源平台为重点内容,系统化的总结了基于资源管理的信息系统架构方法,在国内勘察设计行业知识管理技术发展和建设初期,为行业内企业信息系统建设提供了一套系统设计参考“蓝图”。但如何建立行业基于资源管理的信息系统架构标准,是一项艰巨任务,需要业内企业共同努力。

[1]刘霁.用知识管理带动勘察设计企业的信息化[J].中国勘察设计,2011(1)

[2]Martin Fowler.《企业应用架构模式》

[3]Kenneth E.K endall Julie E.K endal.l《系统分析与设计》

[4]张瑞祥.设计企业信息数据集中存储系统平台建设[J].土木建筑工程信息技术,2010(1)

Infor mation System Architecture Based on Resource Manage ment for Survey and Design Enterprises

Wang Hui,Liu Ji,XieWei

(China Electronics Engineering Design Institute,Beijing100840,China)

Based on technical architecture,data architecture,application architecture,business architecture,network architecture and other information systems architecture design theory combing an engineering instance.This paper proposes a reference design solution for the Information system architecture based on resourcemanagement for survey and design enterprises,meanwhile,gives reference designmethods andmodels of the key techniques in the system architecture's design.

SOA;Know ledgeResource;DataMode;l Resource Library;Resource Platfor m Distributed;ApplicationModel

F270.7

A

1674-7461(2011)02-0037-08

“十一五”国家科技支撑计划资助课题(2007BAF23B03)

王辉(1979-),男,工程师,项目经理。主要研究方向:工程设计企业信息化技术与方案实施。