大型裝備企業(yè)服務(wù)協(xié)同平臺(tái)研究范文
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整合、增值和創(chuàng)新是服務(wù)型制造的三大屬性，其中，整合它來源與企業(yè)間的服務(wù)和外包。從組織形態(tài)上看，服務(wù)型制造組織結(jié)構(gòu)具有兩種類型：一種以大企業(yè)為核心的產(chǎn)品服務(wù)系統(tǒng)供應(yīng)商模式，這種模式通常是由核心企業(yè)靠自身優(yōu)勢(shì)吸引上下游企業(yè)參與構(gòu)成，核心企業(yè)是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)組織的信息中心和物流交換的調(diào)度中心；另一種是“專、精、新、特”的中小企業(yè)集聚的企業(yè)群團(tuán)，這種模式的特點(diǎn)是地理相近、規(guī)模中等或較小的企業(yè)（或機(jī)構(gòu)）由于經(jīng)濟(jì)的相關(guān)性或互補(bǔ)性，分工巨細(xì)，發(fā)揮集聚效應(yīng)。本文研究的服務(wù)型制造協(xié)同平臺(tái)是以大型裝備企業(yè)為核心，在整合大型裝備企業(yè)內(nèi)部資源的同時(shí)，組織生產(chǎn)性服務(wù)企業(yè)和服務(wù)性生產(chǎn)企業(yè)為最終顧客提供產(chǎn)品服務(wù)系統(tǒng)。大型裝備企業(yè)服務(wù)型制造運(yùn)行模式如圖1所示。大型裝備企業(yè)根據(jù)客戶需求生成目標(biāo)服務(wù)，企業(yè)內(nèi)部各部門之間采用以過程為中心的業(yè)務(wù)流程方式進(jìn)行，引導(dǎo)企業(yè)將已有資源向核心業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)移，接受和篩選外部服務(wù)加入企業(yè)業(yè)務(wù)流程分工中。生產(chǎn)性服務(wù)商和服務(wù)性生產(chǎn)商提供的制造服務(wù)或制造能力組成外部服務(wù)，各種資源通過服務(wù)化實(shí)現(xiàn)資源的即插即用。內(nèi)生服務(wù)由大型裝備企業(yè)內(nèi)部資源形成，企業(yè)內(nèi)部資源主要包括制造平臺(tái)支持、信息平臺(tái)支持、內(nèi)部核算和考核系統(tǒng)、服務(wù)理念與協(xié)作機(jī)制等。通過服務(wù)組合及優(yōu)化向最終顧客提供產(chǎn)品+服務(wù)，而顧客根據(jù)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)將信息及時(shí)反饋到大型裝備企業(yè)。
2面向服務(wù)的架構(gòu)及支撐技術(shù)
2.1面向服務(wù)體系架構(gòu)SOA(ServiceorientedArchitecture，面向服務(wù)的架構(gòu))是由Gartner公司在1996年最早提出的一種新的設(shè)計(jì)方法學(xué)與軟件架構(gòu)思想,它為解決企業(yè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)集成中的各類異構(gòu)問題提供了更好的解決方案，其核心概念是業(yè)務(wù)重用與企業(yè)級(jí)的互操作。它將應(yīng)用程序的不同功能單元通過定義良好的接口和協(xié)議聯(lián)接起來，并按照業(yè)務(wù)流程將服務(wù)進(jìn)行編排和組裝。這種松耦合系統(tǒng)不但能夠靈活的適應(yīng)企業(yè)業(yè)務(wù)需求的變化，還能大大降低企業(yè)系統(tǒng)開發(fā)和維護(hù)的費(fèi)用。2.2Web服務(wù)WebService是描述一系列操作的接口，它使用標(biāo)準(zhǔn)的、規(guī)范的XML描述接口。它所依賴的開發(fā)協(xié)議有,簡單對(duì)象訪問協(xié)議（simpleobjectaccessprotocol,SOAP）、Web服務(wù)描述語言（webservicedescriptionlanguage,WSDL）、統(tǒng)一描述、發(fā)現(xiàn)和集成規(guī)范（UniversalDescription,DiscoveryandIntegration，UDDI）、可擴(kuò)展標(biāo)記語言（extensiblemarkuplanguage,XML）等。它為整個(gè)企業(yè)甚至多個(gè)組織之間的業(yè)務(wù)流程的集成提供了一個(gè)通用機(jī)制。WebService既可單獨(dú)使用，也可以與其他WebService一起，通過業(yè)務(wù)過程執(zhí)行語言(businessprocessexecutionlanguage，BPEL)，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的業(yè)務(wù)功能。
2.3企業(yè)服務(wù)總線技術(shù)企業(yè)服務(wù)總線(EnterpriseServiceBus，ESB)為企業(yè)提供了更為廉價(jià)的解決方案，一種在松散耦合的服務(wù)和應(yīng)用之間標(biāo)準(zhǔn)的集成方式，提供一組基于標(biāo)準(zhǔn)的接口來連接異構(gòu)應(yīng)用程序。它支持多協(xié)議（如SOAP/WSDL/UDDI/XML）之間的連接，提供和現(xiàn)有EAI技術(shù)的連接，提供對(duì)消息和面向事件的中間件支持，支持服務(wù)的交互。它是實(shí)現(xiàn)面向服務(wù)架構(gòu)的基礎(chǔ)設(shè)施，消除了服務(wù)消費(fèi)者和服務(wù)提供者之間的直接連接。
3LEESMP的體系結(jié)構(gòu)
長期以來我國大型裝備企業(yè)內(nèi)部采用設(shè)計(jì)、制造、施工相分離的制造模式，各部門基于各自業(yè)務(wù)需求都不同程度的實(shí)施了信息化，但配置時(shí)只考慮本部門的使用情況，無法滿足激烈競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境下多變的企業(yè)流程調(diào)整的需要。本文針對(duì)大型裝備企業(yè)內(nèi)部系統(tǒng)的異構(gòu)性和服務(wù)型制造的核心思想，結(jié)合上述各項(xiàng)支撐技術(shù)設(shè)計(jì)出符合SOA思想的LEESMP，該平臺(tái)的體系結(jié)構(gòu)如圖2所示。其中，資源層為了實(shí)現(xiàn)資源的即插即用，需要將資源轉(zhuǎn)化為制造服務(wù)。企業(yè)服務(wù)總線它負(fù)責(zé)接入各種服務(wù)，通過采用統(tǒng)一服務(wù)接口使得各種服務(wù)（或應(yīng)用）與服務(wù)之間可以相互方便訪問。應(yīng)用支持層為應(yīng)用層提供應(yīng)用支持，包括應(yīng)用支持平臺(tái)、應(yīng)用支持服務(wù)，其中應(yīng)用平臺(tái)包括權(quán)限/安全管理、數(shù)據(jù)交換平臺(tái)和服務(wù)管理平臺(tái)三部分。應(yīng)用層，在實(shí)際的業(yè)務(wù)資源管理和業(yè)務(wù)動(dòng)作、業(yè)務(wù)事件的處理邏輯上，從而形成整個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的實(shí)際輪廓，是業(yè)務(wù)建模成果的具體實(shí)例。門戶層：它是客戶端的用戶界面，主要負(fù)責(zé)從用戶方接收命令，請(qǐng)求，數(shù)據(jù)，傳遞給應(yīng)用層處理。標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范體系為異構(gòu)、異域環(huán)境下資源集成和共享提供標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，同時(shí)為平臺(tái)的正常運(yùn)營和推廣提供支持。
4LEESMP的關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)
4.1資源服務(wù)化封裝封裝的前提是資源準(zhǔn)確描述和無歧義表達(dá)，而屬性是區(qū)別不同資源的重要標(biāo)志，考慮到資源必要的屬性和服務(wù)數(shù)據(jù)描述的統(tǒng)一，本文建立如下制造資源描述模型：ManuRes=<ResourceID，BaseInfo，F(xiàn)uncInfo，AssessInfo，RelInfo>1）ResourceID為制造資源的標(biāo)識(shí)，便于資源的檢索和定位，BaseInfo為資源的基本屬性集，F(xiàn)uncInfo為資源的功能屬性集，AssessInfo為資源的評(píng)價(jià)屬性集，RelInfo為資源的關(guān)聯(lián)屬性集。2）資源的基本屬性集其形式化描述：BaseInfo=<ResName，Restype，ResProvider，ResAddress，ResInfo>，其中：ResName為資源名稱，ResType表示資源類別，ResProvider表示資源提供者，ResAddress表示資源具體地址，ResInfo表示資源的其他具體信息。3）資源的功能屬性集其形式化描述：FuncInfo=<FuncCapa，F(xiàn)uncTime，F(xiàn)uncQua>，其中：FuncCapa表示該資源達(dá)到的相關(guān)指標(biāo)要求；FuncTime為完成任務(wù)所需時(shí)間（最多和最少時(shí)間）；FuncQua表示該資源所能達(dá)到的國家質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。4）資源的評(píng)價(jià)屬性集其形式化描述：AssessInfo=<TaskID，AssessTime，AssessQua，AssessServer，AssessIncredit>，其中：TaskID為執(zhí)行任務(wù)編號(hào)；AssessTime表示用時(shí)評(píng)價(jià)；AssessQua表示完成任務(wù)的質(zhì)量等級(jí)；AssessServer表示客戶的服務(wù)質(zhì)量評(píng)價(jià)；AssessIncredit資源的信譽(yù)評(píng)價(jià)。5）資源的關(guān)聯(lián)屬性集其形式化描述：RelInfo=<RelObject，RelState，RelList，RelOther>，其中：RelObject表示資源關(guān)聯(lián)的對(duì)象；RelState表示資源現(xiàn)有的狀態(tài)；RelList為訪問資源權(quán)限列表；RelOther為其他關(guān)聯(lián)信息。基于以上資源描述模型，采用XML文檔描述資源的組織形式，以XMLSchema規(guī)范XML文檔的邏輯結(jié)構(gòu)。制造資源的XMLSchema文件部分代碼如下：并引入WSRF規(guī)范定義服務(wù)的接口，將資源信息成Web服務(wù)注冊(cè)到LEESMP的服務(wù)注冊(cè)中心，允許Web服務(wù)和任何相關(guān)有狀態(tài)的資源之間可以形成多對(duì)多的映射。其中，WSRF是一組基于最新Web服務(wù)技術(shù)和OSGI1.0標(biāo)準(zhǔn)的接口規(guī)范，它提供一個(gè)通用的框架，定義了狀態(tài)資源，這樣的資源可以被發(fā)現(xiàn)，查詢和操作，基于WSRF的Web服務(wù)使用工具生產(chǎn)。
4.2制造服務(wù)分類服務(wù)是一個(gè)服務(wù)主體與服務(wù)客體互動(dòng)的過程。在服務(wù)型制造中，一切能夠封裝和虛擬化的都作為服務(wù)，它包括物理資源、能力、知識(shí)、金融保險(xiǎn)等生產(chǎn)性服務(wù)。由于目前關(guān)于ESB各個(gè)廠家都還沒有形成統(tǒng)一的架構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)，每個(gè)軟件供應(yīng)商都有自己的理解和不同的實(shí)現(xiàn)策略。在LEESMP平臺(tái)中，本文采用在ESB中部署不同粒度大小的Web服務(wù)組件，通過調(diào)用和組合這些組件形成較粗粒度的服務(wù)。在Web服務(wù)組件的開發(fā)時(shí)，粒度粗細(xì)的選擇直接影響組件復(fù)用的程度，進(jìn)而影響ESB的效率。本文結(jié)合大型裝備企業(yè)提供成套服務(wù)的業(yè)務(wù)需求，從企業(yè)自身具有的服務(wù)能力和外包（由本地企業(yè)協(xié)作或外地企業(yè)協(xié)作提供）的角度，將制造服務(wù)分為八大類，每一大類下又進(jìn)行了細(xì)分，如圖3所示。它覆蓋產(chǎn)品全生命周期，每個(gè)企業(yè)承擔(dān)流程中的一個(gè)或幾個(gè)模塊，相互之間以規(guī)范的接口進(jìn)行協(xié)作，實(shí)現(xiàn)和其他企業(yè)活動(dòng)的即插即用。
4.3服務(wù)匹配與組合通常服務(wù)供應(yīng)商提供的大多都是結(jié)構(gòu)簡單、功能單一服務(wù)，無法滿足企業(yè)復(fù)雜應(yīng)用的需求。有效地組合已有的服務(wù)形成功能強(qiáng)大的企業(yè)級(jí)流程服務(wù)，以快速達(dá)成企業(yè)的商業(yè)目標(biāo)是服務(wù)型制造需要亟待解決的問題。服務(wù)匹配與組合技術(shù)主要涉及服務(wù)發(fā)現(xiàn)、服務(wù)組合方法、服務(wù)組合驗(yàn)證、服務(wù)組合的執(zhí)行和監(jiān)控、服務(wù)組合安全和事務(wù)管理等。當(dāng)前基于人工智能的服務(wù)組合方法有：情態(tài)演算、PDD(PlanningDomainDefinitionLanguage)、基于規(guī)則的規(guī)劃、定理證明等，但離實(shí)際的應(yīng)用還有距離，文獻(xiàn)[14,15]從不同的角度對(duì)服務(wù)的匹配和組合技術(shù)進(jìn)行了介紹。本文采用BPEL2.0將已有的服務(wù)進(jìn)行編排組合。Web服務(wù)的發(fā)現(xiàn)和匹配緊緊相連，服務(wù)發(fā)現(xiàn)通常以語義（或關(guān)鍵字）的方式與服務(wù)注冊(cè)中心的服務(wù)描述進(jìn)行匹配。服務(wù)匹配與組合實(shí)現(xiàn)，步驟如下：1）通過資源的服務(wù)化封裝將各服務(wù)提供者的服務(wù)到注冊(cè)中心的服務(wù)庫，翻譯器負(fù)責(zé)將服務(wù)需求者的服務(wù)申請(qǐng)?zhí)幚頌榫哂姓Z義的需求描述。2）獲取參與BPEL流程編排的各Web服務(wù)的描述信息，組合管理器在組合算法的支持下根據(jù)服務(wù)描述和需求描述生成滿足服務(wù)需求者的組合方案。3）根據(jù)服務(wù)Qos描述等，服務(wù)匹配器選擇最佳Web服務(wù)，并將句柄返回執(zhí)行引擎。執(zhí)行引擎根據(jù)組合方案和Web服務(wù)句柄調(diào)用并監(jiān)控Web服務(wù)執(zhí)行，最終將執(zhí)行結(jié)果傳遞給服務(wù)請(qǐng)求者。
5LEESMP的應(yīng)用
結(jié)合某大型裝備制造企業(yè)為用戶提供水泥生產(chǎn)線及其低溫余熱發(fā)電產(chǎn)品成套服務(wù)項(xiàng)目，該企業(yè)具有工程設(shè)計(jì)能力和主機(jī)制造能力，輔機(jī)采購、土建施工、設(shè)備安裝調(diào)試、物流服務(wù)主要由該企業(yè)靠招投標(biāo)選擇合作伙伴，并以該大型企業(yè)為核心對(duì)參與服務(wù)資源進(jìn)行集中管理、聯(lián)合運(yùn)作，協(xié)作完成大型服務(wù)任務(wù)。采用W3.0.1、、SQLservice2005對(duì)LEESMP進(jìn)行開發(fā)，主要步驟如下：1）大型裝備企業(yè)通過平臺(tái)任務(wù)分解模塊實(shí)現(xiàn)成套服務(wù)任務(wù)分解、解析，通過服務(wù)模塊將所需外包服務(wù)進(jìn)行具體描述，并在平臺(tái)首頁提供相應(yīng)的資料下載。服務(wù)供應(yīng)商通過下載任務(wù)詳細(xì)資料，確定任務(wù)需求的資源環(huán)境，通過平臺(tái)服務(wù)申請(qǐng)模塊將資源進(jìn)行注冊(cè)。2）借助資源描述模型實(shí)現(xiàn)資源屬性提取，采用XML文檔進(jìn)行組織，按照WSRF規(guī)范定義服務(wù)的接口，將資源信息成Web服務(wù)注冊(cè)到LEESMP的服務(wù)注冊(cè)中心。具體服務(wù)見圖4，通過詳細(xì)信息可以調(diào)用已有的Web服務(wù)描述文件查看具體描述。3）通過資源管理模塊進(jìn)行資源驗(yàn)證、資源分類和成套服務(wù)組合。首先，通過UDDI瀏覽器訪問獲取參與成套服務(wù)的各Web服務(wù)描述信息。其次，使用流程建模工具定義BPEL文件和WSDL文件，并生成流程實(shí)例，如圖5所示。最后，將設(shè)計(jì)完的流程部署到BPEL流程引擎，部署后對(duì)流程進(jìn)行測(cè)試。
6結(jié)束語
大型裝備企業(yè)服務(wù)型制造協(xié)同平臺(tái)將成為我國大型裝備企業(yè)服務(wù)型制造實(shí)施的重要支撐手段，也是當(dāng)前服務(wù)型制造領(lǐng)域需要探索一個(gè)重要方向。本文以大型裝備企業(yè)為核心研究了大型裝備企業(yè)服務(wù)型制造協(xié)同平臺(tái)。探討了大型裝備企業(yè)服務(wù)型制造運(yùn)行模式及其特征，基于SOA理念以及Web服務(wù)技術(shù)構(gòu)建了服務(wù)型制造協(xié)同平臺(tái)架構(gòu)，并對(duì)平臺(tái)涉及到的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究。通過平臺(tái)大型裝備企業(yè)可以結(jié)合內(nèi)生服務(wù)，在整合企業(yè)內(nèi)部資源的同時(shí)組織具有不同優(yōu)勢(shì)的服務(wù)性生產(chǎn)企業(yè)和生產(chǎn)性服務(wù)企業(yè)，為最終顧客提供品服務(wù)系統(tǒng)。這對(duì)資源優(yōu)化配置，形成差異化競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，提升企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力，促進(jìn)企業(yè)的成功轉(zhuǎn)型有重要意義。
作者：施進(jìn)發(fā)姚延偉楊曉英馬偉韓尚云單位：鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院河南科技大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院
