离散制造企业EAI架构

3 几项关键技术

从 理论上可把EAI的实现分为以下几个层次:数据层、信息层、业务层、企业层，或者分为表示集成、数据集成、功能集成三个层次。应用了多种IT系统的制造企 业业务活动，是一个混合了由人完成和由系统完成两种步骤的复杂过程，EAI要解决的就是给业务人员几个问题的明确答案:what( 目前及以后需要处理的事务是什么)，who处理过程从何处来，往何处去)，when(该事务处理限定多少时间)，how(该使用何系统来处理事务)，如果 考虑到智能的因素，还包括why(知道为什么这么做，即明白企业生产的原理和规律，将正常的业务活动和异常的处理模式以知识库的形式积累下来)。有了这些 明晰的信息，就可以缩短人员处理事务时获取信息的时间，而各应用系统间的交互由EAI自动实现，从而提高业务处理的速度。要达到这个目标，必须依赖于以下 几项关键技术的支持。        3.1 制造企业信息元数据模型

企 业的数据都是以不同的形式存在于不同应用系统的数据库中，而每个独立使用的应用系统之间由于功能的交叉，产生了很多冗余数据，比如ERP、PDM、CRM 各有自己的一套人员数据，但格式、字段等方面却存在差别。为了保证EAI数据的唯一性、一致性和准确性，我们基于XML Schema构建了面向应用的动态自组织企业信息元数据应用模型，如图4所示。图中，①表示第1个细胞文件(i=1，2，?)，L:表示逻辑神经体，Ki 表示知识网络体。

有 了正确的数据(格式和内容)，还需要对它进行可靠的传递，这就要依赖消息机制。一般消息由两部分组成:信封和数据。消息的信封主要包括以下内容:消息 ID、发送者ID、接收者ID、消息主题、消息类型、消息的时间戳、目前的状态、版本、加密策略、数字签名以及一些系统的相关信息等。消息的数据部分则存 放预期的操作信息和完成操作所需要的数据，这部分只与接收和发送消息的应用程序相关。为了解决不同应用程序之间发出的消息格式和规范不统一的问题，在消息 路由器上增加一个转换服务，使得所有通过MOM传递的消息都采用XML格式。        3.3 流程和事务

过程管理可以被看作是企业内部EAI的顶点，通常是用建模工具将所有的业务处理流程和制造过程建好模型，然后由工作流引擎来解释执行，根据触发规则来确定当前执行的活动的下一个活动，并由此来激活负责处理的应用程序。

这 是一个很理想化的解决方案，实际应用在制造业EAI中还面临着三个难题:一是目前各种成熟的IT应用都具有各自的工作流处理能力，而所遵循的体系、结构、 模型、语言都各不相同，要将其整合在一个环境下受到许多技术上的限制，而更难以处理的是，各应用从自己的领域观念出发来定义和划分企业业务流程，对组织和 人员的定义差距更是无法彻底消除;二是当应用软件、底层操作系统、硬件或者通信体系发生故障时，还需要保证业务过程的完整性;三是离散制造业具有长周期的 特点，每一个流程在执行的过程中必须抵抗很多的扰动因素。

这样，就可以利用事务和消息的结合来解决以上三个难题，同 时也避免了全面事务管理的紧耦合、无法部分恢复、向遗留系统引人事务模型困难等弊病。引人了事务的概念之后，离散制造业务过程可被抽象成由一系列基本事务 构成的小事务序列，这些事务的逻辑顺序规则构成了动态的事务结构。基于事务对象层次网络的过程建模对数据流和控制流进行定义，并提供脚本语言支持复杂的商 业规则和事务间关系。        4 案例

上海烟 草机械有限责任公司是为卷烟行业提供卷烟设备的典型离散制造企业，现有员工1200余人，其产品覆盖中国90%的烟厂，出口至15个国家和地区。根据前面 所介绍的理论基础，通过对企业实际生产过程和特点的分析，笔者规划并实施了上海烟草机械有限责任公司信息集成系统项目，系统组成如图5所示。图5是集 成服务器，其上方的设计部分负责处理产品相关的事务并向外提供产品数据，包含:①PDM 软件(SmarTeam)，用于CAD/CAM图档和文档的管理，以及设计流程的管理;②基于SmarTeam开发的嵌人式CAPP软件，用于工艺文件的 编制、工艺文档和图档的管理、工艺流程的管理，并将产品设计树扩充为制造树。集成服务器下方的资源及计划部分负责处理物料资源相关的事务并向外提供资源及 计划数据，包含:①ERP软件(FourthShift)，完成生产资源、辅助资源的管理和生产计划、车间作业计划、质量和财务管理;②用友系统 (UFIDA)为该公司原有的财务管理软件，保留了数据接口用于输出特殊格式的报表和电子文档;③高架仓库管理软件，通过接口与ERP的库存模块完成出人 库的管理。集成服务器左方的执行部分(MES/NCS)负责处理制造过程执行以及加工信息的采集事务，向外提供生产订单的实际状态、企业当前的实际生产能 力情况、产品实际成本、制造周期和预计产出时间等实际生产数据。

人 力资源系统(eHRsoft)负责企业人员的招聘、培训、薪资福利、考核、档案等相关事务，向外提供人事相关数据。客户关系管理(OracleCRM)实 现销售、营销、客户服务、呼叫中心等功能，向外提供产品订单数据。事务流知识管理系统(KMS)实现办公自动化功能，并为其他系统提供统一登录环境。

以 订单处理过程为例，实际运行如下:①CRM接收到用户提交的订单后按照预先定义的Schema把它转换成XML结构的消息，通过MOM发送;②编排协调引 擎接收订单后，激活订单处理过程(已被分解为多个连续子事务)来执行下一步的处理过程;③如果为某种已完工的预投产机型(无变型设计，有库存)，则发送消 息到ERP，通知销售出货，如果库存不够，ERP则安排一个新的生产计划，并回发预完工日期的消息给CRM通知客户;④如果为新机型，则发送消息到 PDM，开始调用设计过程。

从理论上可把EAI的实现分为以下几个层次:数据层、信息 层、业务层、企业层，或者分为表示集成、数据集成、功能集成三个层次。应用了多种IT系统的制造企业业务活动，是一个混合了由人完成和由系统完成两种步骤 的复杂过程，EAI要解决的就是给业务人员几个问题的明确答案:what( 目前及以后需要处理的事务是什么)，who处理过程从何处来，往何处去)，when(该事务处理限定多少时间)，how(该使用何系统来处理事务)，如果 考虑到智能的因素，还包括why(知道为什么这么做，即明白企业生产的原理和规律，将正常的业务活动和异常的处理模式以知识库的形式积累下来)。有了这些 明晰的信息，就可以缩短人员处理事务时获取信息的时间，而各应用系统间的交互由EAI自动实现，从而提高业务处理的速度。要达到这个目标，必须依赖于以下 几项关键技术的支持。        3.1 制造企业信息元数据模型

企 业的数据都是以不同的形式存在于不同应用系统的数据库中，而每个独立使用的应用系统之间由于功能的交叉，产生了很多冗余数据，比如ERP、PDM、CRM 各有自己的一套人员数据，但格式、字段等方面却存在差别。为了保证EAI数据的唯一性、一致性和准确性，我们基于XML Schema构建了面向应用的动态自组织企业信息元数据应用模型，如图4所示。图中，①表示第1个细胞文件(i=1，2，?)，L:表示逻辑神经体，Ki 表示知识网络体。

有 了正确的数据(格式和内容)，还需要对它进行可靠的传递，这就要依赖消息机制。一般消息由两部分组成:信封和数据。消息的信封主要包括以下内容:消息 ID、发送者ID、接收者ID、消息主题、消息类型、消息的时间戳、目前的状态、版本、加密策略、数字签名以及一些系统的相关信息等。消息的数据部分则存 放预期的操作信息和完成操作所需要的数据，这部分只与接收和发送消息的应用程序相关。为了解决不同应用程序之间发出的消息格式和规范不统一的问题，在消息 路由器上增加一个转换服务，使得所有通过MOM传递的消息都采用XML格式。        3.3 流程和事务

过程管理可以被看作是企业内部EAI的顶点，通常是用建模工具将所有的业务处理流程和制造过程建好模型，然后由工作流引擎来解释执行，根据触发规则来确定当前执行的活动的下一个活动，并由此来激活负责处理的应用程序。

这 是一个很理想化的解决方案，实际应用在制造业EAI中还面临着三个难题:一是目前各种成熟的IT应用都具有各自的工作流处理能力，而所遵循的体系、结构、 模型、语言都各不相同，要将其整合在一个环境下受到许多技术上的限制，而更难以处理的是，各应用从自己的领域观念出发来定义和划分企业业务流程，对组织和 人员的定义差距更是无法彻底消除;二是当应用软件、底层操作系统、硬件或者通信体系发生故障时，还需要保证业务过程的完整性;三是离散制造业具有长周期的 特点，每一个流程在执行的过程中必须抵抗很多的扰动因素。

这样，就可以利用事务和消息的结合来解决以上三个难题，同时也避免了全面事务管理的紧耦合、无法部分恢复、向遗留系统引人 事务模型困难等弊病。引人了事务的概念之后，离散制造业务过程可被抽象成由一系列基本事务构成的小事务序列，这些事务的逻辑顺序规则构成了动态的事务结 构。基于事务对象层次网络的过程建模对数据流和控制流进行定义，并提供脚本语言支持复杂的商业规则和事务间关系。        4 案例

上 海烟草机械有限责任公司是为卷烟行业提供卷烟设备的典型离散制造企业，现有员工1200余人，其产品覆盖中国90%的烟厂，出口至15个国家和地区。根据 前面所介绍的理论基础，通过对企业实际生产过程和特点的分析，笔者规划并实施了上海烟草机械有限责任公司信息集成系统项目，系统组成如图5所示。图5 是集成服务器，其上方的设计部分负责处理产品相关的事务并向外提供产品数据，包含:①PDM 软件(SmarTeam)，用于CAD/CAM图档和文档的管理，以及设计流程的管理;②基于SmarTeam开发的嵌人式CAPP软件，用于工艺文件的 编制、工艺文档和图档的管理、工艺流程的管理，并将产品设计树扩充为制造树。集成服务器下方的资源及计划部分负责处理物料资源相关的事务并向外提供资源及 计划数据，包含:①ERP软件(FourthShift)，完成生产资源、辅助资源的管理和生产计划、车间作业计划、质量和财务管理;②用友系统 (UFIDA)为该公司原有的财务管理软件，保留了数据接口用于输出特殊格式的报表和电子文档;③高架仓库管理软件，通过接口与ERP的库存模块完成出人 库的管理。集成服务器左方的执行部分(MES/NCS)负责处理制造过程执行以及加工信息的采集事务，向外提供生产订单的实际状态、企业当前的实际生产能 力情况、产品实际成本、制造周期和预计产出时间等实际生产数据。

人 力资源系统(eHRsoft)负责企业人员的招聘、培训、薪资福利、考核、档案等相关事务，向外提供人事相关数据。客户关系管理(OracleCRM)实 现销售、营销、客户服务、呼叫中心等功能，向外提供产品订单数据。事务流知识管理系统(KMS)实现办公自动化功能，并为其他系统提供统一登录环境。

以 订单处理过程为例，实际运行如下:①CRM接收到用户提交的订单后按照预先定义的Schema把它转换成XML结构的消息，通过MOM发送;②编排协调引 擎接收订单后，激活订单处理过程(已被分解为多个连续子事务)来执行下一步的处理过程;③如果为某种已完工的预投产机型(无变型设计，有库存)，则发送消 息到ERP，通知销售出货，如果库存不够，ERP则安排一个新的生产计划，并回发预完工日期的消息给CRM通知客户;④如果为新机型，则发送消息到 PDM，开始调用设计过程。（来自畅享网）