智能工廠建設(shè)中的集中集成技術(shù)實(shí)現(xiàn)

智能工廠建設(shè)中的集中集成技術(shù)實(shí)現(xiàn)

Summary：本文主要介紹了煉化企業(yè)智能工廠建設(shè)中所用到的集中集成技術(shù)實(shí)現(xiàn)。企業(yè)內(nèi)現(xiàn)有系統(tǒng)存在分別開發(fā)，各應(yīng)用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫之間多種異構(gòu)的情況，導(dǎo)致數(shù)據(jù)之間不能相互集成共享。因此，智能工廠的建設(shè)必須提供強(qiáng)大集中集成能力。以O(shè)DS和ESB建設(shè)為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)各系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)集成、界面集成和應(yīng)用集成，是一種行之有效的技術(shù)方案。Keys：智能工廠、集中集成、ODS、ESB背景及概述在當(dāng)今全球一體化背景下，主要發(fā)達(dá)國家紛紛推出了“再工業(yè)化”戰(zhàn)略以保持技術(shù)發(fā)展領(lǐng)先地位，實(shí)現(xiàn)本國產(chǎn)業(yè)升級。其中，信息通信技術(shù)是實(shí)現(xiàn)世界互聯(lián)互通、業(yè)務(wù)高效協(xié)作的重要手段。新一代信息技術(shù)的發(fā)展，正深刻改變著傳統(tǒng)制造業(yè)的發(fā)展模式[1]。按照煉化企業(yè)智能工廠建設(shè)的要求，需依據(jù)企業(yè)信息化現(xiàn)狀，繼承和完善企業(yè)信息化沉淀的信息資源，建立標(biāo)準(zhǔn)化體系和集中集成平臺。然而，企業(yè)現(xiàn)有系統(tǒng)存在分別開發(fā)，相互之間不能集成共享，從而逐漸出現(xiàn)了信息孤島問題，導(dǎo)致數(shù)據(jù)利用和提供決策分析的程度較低。從國內(nèi)外信息化趨勢和先進(jìn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)來看，集成平臺的建設(shè)已經(jīng)是大勢所趨，是信息化發(fā)展過程中的一個必經(jīng)階段，通過集成平臺的構(gòu)建，打造一個統(tǒng)一的集中集成平臺，對已有分散的系統(tǒng)和數(shù)據(jù)進(jìn)行集成整合，同時(shí)新建系統(tǒng)按照統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)行模塊化構(gòu)建，最終打造大平臺的信息化格局。需要以SOA理念為基礎(chǔ)，進(jìn)行企業(yè)應(yīng)用集成，來解決多個大系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)共享、業(yè)務(wù)協(xié)同等問題[2]。這其中集中集成技術(shù)對于智能工廠的成功建設(shè)起到了基礎(chǔ)性作用。集中集成技術(shù)的主要內(nèi)容集中集成主要包括數(shù)據(jù)集成、服務(wù)集成以及界面集成等，從而提高全方面的集成能力實(shí)現(xiàn)應(yīng)用之間的集成，避免出現(xiàn)信息孤島。其中，企業(yè)數(shù)據(jù)倉庫（ODS）是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)集成的基礎(chǔ)。通過ODS集成各業(yè)務(wù)應(yīng)用的數(shù)據(jù)，同時(shí)將其標(biāo)準(zhǔn)化，形成企業(yè)整體的數(shù)據(jù)架構(gòu)。各應(yīng)用進(jìn)行數(shù)據(jù)集成時(shí)，均應(yīng)通過ODS進(jìn)行，避免出現(xiàn)非標(biāo)準(zhǔn)的信息訪問方式，以及信息孤島。在服務(wù)集成方面，主要通過企業(yè)服務(wù)總線（ESB）技術(shù)實(shí)現(xiàn)對經(jīng)營管理平臺及企業(yè)內(nèi)MES、能源管理等其他系統(tǒng)的融合和集成，完成數(shù)據(jù)信息的交換，規(guī)避了點(diǎn)對點(diǎn)和基于數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)交換的模式。在界面集成方面，通過個人工作臺、單點(diǎn)登錄等技術(shù)和機(jī)制，將用戶的操作集中起來，提高用戶體驗(yàn)。企業(yè)數(shù)據(jù)倉庫（ODS）技術(shù)實(shí)現(xiàn)在數(shù)據(jù)集成方面，通過數(shù)據(jù)中心ODS建設(shè)面向全局的數(shù)據(jù)架構(gòu)，集成各業(yè)務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享。在企業(yè)ODS的建設(shè)過程中，按主題集成和整合企業(yè)生產(chǎn)運(yùn)營相關(guān)的應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)，對外提供標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)服務(wù)，實(shí)現(xiàn)“統(tǒng)一數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型、統(tǒng)一業(yè)務(wù)視圖、統(tǒng)一數(shù)據(jù)管控”。企業(yè)數(shù)據(jù)倉庫的功能模塊包括：數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)管控、數(shù)據(jù)應(yīng)用四部分。如圖3.1為ODS功能架構(gòu)。圖3.1ODS功能架構(gòu)3.1數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)采集過程通過多種方式將數(shù)據(jù)從源頭（數(shù)據(jù)庫、服務(wù)）增量抽取至ODS緩沖區(qū)，為下一步數(shù)據(jù)整合提供數(shù)據(jù)準(zhǔn)備。對于oracle類型的數(shù)據(jù)庫，通過在數(shù)據(jù)源頭對業(yè)務(wù)表單建立物化視圖日志、CDC日志（oracle1），并配置訪問用戶及查詢權(quán)限。對于非oracle類型的源頭數(shù)據(jù)庫，采用Kettle等ETL工具實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)從源頭到緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)采集，滿足異構(gòu)數(shù)據(jù)庫之間的數(shù)據(jù)集成。對于以服務(wù)形式發(fā)布數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)源頭則通過編程方式實(shí)現(xiàn)對源數(shù)據(jù)的訪問采集。3.2數(shù)據(jù)存儲ODS的數(shù)據(jù)存儲首先通過數(shù)據(jù)采集接口或工具進(jìn)行數(shù)據(jù)整合，按需設(shè)置任務(wù)和調(diào)度，將數(shù)據(jù)進(jìn)行抽取、清洗、轉(zhuǎn)換，加載到數(shù)據(jù)倉庫。企業(yè)可按照數(shù)據(jù)主題集成的設(shè)計(jì)原則，在集成區(qū)建立物料、計(jì)劃、調(diào)度、能源、質(zhì)量等數(shù)據(jù)主題，按統(tǒng)一的工廠模型加工存儲標(biāo)準(zhǔn)化的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，保證數(shù)據(jù)可靠性。3.3數(shù)據(jù)管控?cái)?shù)據(jù)管控主要包括企業(yè)元數(shù)據(jù)（模型和集成過程）、企業(yè)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)質(zhì)量、數(shù)據(jù)安全、監(jiān)控分析、數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)運(yùn)維6個管控功能和ODS數(shù)據(jù)查詢功能，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)集成過程及數(shù)據(jù)資源的可視化管理，提高企業(yè)數(shù)據(jù)的可用性和可維護(hù)性。3.4數(shù)據(jù)應(yīng)用3.4.1數(shù)據(jù)共享數(shù)據(jù)的支撐和共享，主要兩種方式提供：1）標(biāo)準(zhǔn)化服務(wù)：企業(yè)數(shù)據(jù)倉庫提供數(shù)據(jù)的主要方式是標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)服務(wù)，業(yè)務(wù)系統(tǒng)統(tǒng)一使用企業(yè)數(shù)據(jù)倉庫在企業(yè)服務(wù)總線發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)服務(wù)。數(shù)據(jù)共享服務(wù)按照業(yè)務(wù)主題進(jìn)行分類，采用RESTful標(biāo)準(zhǔn)，以WebAPI的方式對外提供服務(wù)共享。2）數(shù)據(jù)共享區(qū)：企業(yè)數(shù)據(jù)倉庫支持通過直接數(shù)據(jù)訪問的方式共享數(shù)據(jù)，以支持企業(yè)自建和第三方應(yīng)用系統(tǒng)。開辟專門的數(shù)據(jù)共享區(qū)，外部應(yīng)用通過數(shù)據(jù)庫連接，采用數(shù)據(jù)視圖訪問。對外提供的視圖，只使用簡單視圖的模式，復(fù)雜的業(yè)務(wù)和運(yùn)算，通過數(shù)據(jù)服務(wù)提供。3.4.2數(shù)據(jù)應(yīng)用和分析數(shù)據(jù)應(yīng)用和分析包括數(shù)據(jù)服務(wù)管理、自助分析和定制化報(bào)表功能。數(shù)據(jù)服務(wù)管理主要包括對服務(wù)的分類管理、方法管理以及標(biāo)準(zhǔn)接口配置。自助分析通過設(shè)計(jì)器自由拖拽布局，然后簡單綁定（篩選數(shù)據(jù)、展示數(shù)據(jù)），即所見即所得。企業(yè)服務(wù)總線（ESB）技術(shù)實(shí)現(xiàn)采用企業(yè)服務(wù)總線（ESB）技術(shù)實(shí)現(xiàn)企業(yè)數(shù)據(jù)流、業(yè)務(wù)流的整合和應(yīng)用系統(tǒng)間集成關(guān)系的管理，已經(jīng)成為眾多企業(yè)在應(yīng)對眾多異構(gòu)應(yīng)用系統(tǒng)的集成問題時(shí)的最佳選擇。主要內(nèi)容有服務(wù)庫建設(shè)和ESB管控平臺實(shí)施。4.1服務(wù)庫建設(shè)依據(jù)集成與支撐系統(tǒng)范圍（企業(yè)ERP、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫、MES系統(tǒng)、LIMS、操作管理系統(tǒng)、能源管理、HSE系統(tǒng)等應(yīng)用），實(shí)施數(shù)據(jù)服務(wù)，主要包括標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)和非標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)兩類，其中標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)包括主數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)和指標(biāo)數(shù)據(jù)三類，通過ODS提供的統(tǒng)一數(shù)據(jù)訪問接口獲取數(shù)據(jù)，以集成區(qū)模型為參照1比1方式建立的用戶視圖和按照數(shù)據(jù)使用需求建立的用戶視圖為數(shù)據(jù)源，并可配置化設(shè)置常用查詢條件和返回結(jié)果；非標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)主要指服務(wù)類型的數(shù)據(jù)源、特殊查詢條件和智能工廠應(yīng)用提供的業(yè)務(wù)協(xié)同服務(wù)，如短信服務(wù)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)服務(wù)等。4.2ESB管控平臺1）服務(wù)管理與監(jiān)控：提供數(shù)據(jù)服務(wù)基本信息（輸入/輸出參數(shù)描述、測試數(shù)據(jù)）的管理，服務(wù)注冊、發(fā)布、授權(quán)、暫停、刪除等控制功能和服務(wù)狀態(tài)、性能、日志的查詢。2）系統(tǒng)配置：提供服務(wù)分類、服務(wù)提供放和使用方的管理。基于個人工作臺的界面集成技術(shù)實(shí)現(xiàn)個人工作臺是用戶進(jìn)行信息獲取和交互的工作平臺，是用戶與業(yè)務(wù)應(yīng)用進(jìn)行溝通的橋梁。個人工作臺由磁貼組成，同類屬性的磁貼組成磁貼分組，代表了一個相對獨(dú)立的功能區(qū)。磁貼本身也代表了相對獨(dú)立的功能，可完成特定的展示或業(yè)務(wù)操作功能。個人工作臺整體功能分為可配置的工作臺展示區(qū)（前端）和工作臺運(yùn)行管理（后端），前端針對終端用戶，后端提供給應(yīng)用管理員或系統(tǒng)管理員使用，應(yīng)用管理員負(fù)責(zé)磁貼創(chuàng)建維護(hù)，系統(tǒng)管理員負(fù)責(zé)審核和授權(quán)。集中集成主要成果及應(yīng)用煉化企業(yè)數(shù)據(jù)倉庫（ODS）數(shù)據(jù)架構(gòu)涵蓋了生產(chǎn)一體化優(yōu)化、生產(chǎn)集成管控、全生命周期資產(chǎn)管理、生產(chǎn)經(jīng)營、生產(chǎn)過程，支撐全業(yè)務(wù)視角近實(shí)時(shí)智能數(shù)據(jù)分析。統(tǒng)一數(shù)據(jù)源，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)、信息、知識、智慧的提升，切實(shí)做到了“統(tǒng)一數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型、統(tǒng)一業(yè)務(wù)視圖”。智能工廠通過ESB和服務(wù)的方式，實(shí)現(xiàn)了與客戶服務(wù)層面、經(jīng)營管理層面和生產(chǎn)過程層面的信息系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)集成或者業(yè)務(wù)集成、信息的交換，規(guī)避了點(diǎn)對點(diǎn)和基于數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)交換的模式。其中，生產(chǎn)經(jīng)營層面的系統(tǒng)主要包括ERP系統(tǒng)、全面預(yù)算（TBM）系統(tǒng)、技經(jīng)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)，客戶服務(wù)層面的系統(tǒng)最主要包括CRM、供應(yīng)鏈物流平臺，生產(chǎn)過程層面的系統(tǒng)主要包括實(shí)時(shí)