李斌勇，杜澤燕，雷正毅，徐孟奇

（1.成都信息工程大學 網(wǎng)絡空間安全學院，四川 成都610225；2.成都信息工程大學 銀杏酒店管理學院，四川 成都611743）

基于SaaS（Software-as-a-Service，軟件即服務）的云服務模式，通過提供第三方軟件租賃服務的手段，將云平臺部署于云端，從而為廣大汽車制造企業(yè)的業(yè)務交互活動提供了基于云端的便捷服務。然而，業(yè)務的交互協(xié)作，需要以互聯(lián)互通的數(shù)據(jù)交互做支撐。尤其是在廣域云制造環(huán)境下的上下游企業(yè)群，普遍存在著產業(yè)協(xié)作鏈條狹長、產業(yè)鏈分工各異、地域分布離散、網(wǎng)絡資源類型眾多、軟件系統(tǒng)資源異構等特點，無疑，上述產業(yè)鏈特征使汽車產業(yè)鏈上下游的制造服務資源集成和系統(tǒng)集成問題成為現(xiàn)代汽車產業(yè)制造服務資源整合亟待解決的問題。

1 基于SaaS 的制造服務資源集成技術方案

遍布于全國多地的核心整車制造企業(yè)，與SaaS 云平臺之間的制造服務業(yè)務及數(shù)據(jù)交互，形成了以SaaS 云平臺為中心，整車制造企業(yè)群離散分布的廣域分布式拓撲結構。而整車制造企業(yè)自身擁有一些安全性要求較高的業(yè)務數(shù)據(jù)，為保障整車企業(yè)數(shù)據(jù)安全性，可通過在整車企業(yè)內網(wǎng)部署業(yè)務系統(tǒng)，而必須交互的業(yè)務數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)交換中心與云平臺實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換與集成。如此一來，整車制造企業(yè)的軟件系統(tǒng)與云平臺便構成了一個多源異構分布式數(shù)據(jù)交換體系。

為了解決核心整車制造企業(yè)的分布式資源集成問題，一種有效的技術解決方案是采用基于Web Services（Web 服務）來支撐SaaS 云平臺與整車企業(yè)內網(wǎng)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換與集成。Web Services 由服務提供者、服務調用者、UDDI 三者組成，該技術已廣泛用于Web 應用中，其相關原理在此不再贅述。結合云服務平臺數(shù)據(jù)交換的實際需求，如果將數(shù)據(jù)交換應用發(fā)布為Web Services，易分析出云服務平臺為服務提供者，整車制造廠為服務調用者，UDDI 為數(shù)據(jù)交換服務的注冊中心。SaaS 云平臺多源異構數(shù)據(jù)集成方案如圖1所示。

圖1 SaaS 云平臺多源異構數(shù)據(jù)集成方案

為此，首先需要構建SaaS 云平臺數(shù)據(jù)交換服務中心，開發(fā)以企業(yè)ID、協(xié)作關系等為識別標識的分布式數(shù)據(jù)交換適配器，來支撐多源異構分布式數(shù)據(jù)交換，從而實現(xiàn)以基于SaaS 服務模式來提供統(tǒng)一的第三方資源集成服務。

利用與整車企業(yè)內網(wǎng)數(shù)據(jù)結構進行關聯(lián)映射的SaaS 云平臺數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)不同整車企業(yè)業(yè)務交互的統(tǒng)一性和數(shù)據(jù)交互的獨立性。

同時，SaaS 云平臺只需通過UDDI 注冊中心，向互聯(lián)網(wǎng)實時注冊、取消和更新制造服務資源的數(shù)據(jù)交換Web 服務。注冊發(fā)布相應的數(shù)據(jù)交換Web 服務，采用WSDL（Web Services Description Language，Web 服務描述語言）的形式，對Web 服務進行精確定義和發(fā)布，并將SaaS 云平臺的數(shù)據(jù)交換Web 服務指向WSDL，以便供多源異構核心企業(yè)群的多個異構系統(tǒng)查找、解析和調用SaaS 云平臺的Web 服務。

2 基于SaaS 云平臺的制造服務資源集成框架

遠程分布式的數(shù)據(jù)交換端，將獨立研發(fā)并部署與SaaS云平臺數(shù)據(jù)交換形成關聯(lián)的數(shù)據(jù)集成適配器。這些相應的分布式數(shù)據(jù)集成適配器，必須關聯(lián)核心企業(yè)ID、核心企業(yè)協(xié)作關系、協(xié)作類型、上傳和下載數(shù)據(jù)資源的IP 服務地址等。這樣，不同整車制造企業(yè)通過執(zhí)行部署于內網(wǎng)的數(shù)據(jù)交換適配器，便可向SaaS 云平臺提出數(shù)據(jù)交換服務請求。SaaS 云平臺在接收到數(shù)據(jù)交換服務請求后，將以XML 的形式，并采用SOAP 協(xié)議通信將待交換的數(shù)據(jù)交換至不同整車企業(yè)的分布式數(shù)據(jù)交換端。同時，考慮到不同整車制造廠業(yè)務協(xié)作系統(tǒng)群與產業(yè)鏈云服務平臺數(shù)據(jù)交換的異構性，云平臺的數(shù)據(jù)交換服務總體接口應設計為基于WEB 服務的通用第三方公共API（Application Programming Interface，應用程序接口）。SaaS 云平臺資源適配集成技術框架如圖2 所示。

圖2 SaaS 云平臺資源適配集成技術框架

如圖2 所示，各個核心整車制造企業(yè)內部業(yè)務系統(tǒng)均自建有業(yè)務數(shù)據(jù)庫。但各整車企業(yè)的產業(yè)鏈上下游協(xié)作企業(yè)群，卻無法通過上述內部業(yè)務系統(tǒng)與核心企業(yè)進行業(yè)務交互，取而代之的便是通過SaaS 云平臺所提供的業(yè)務功能模塊與核心整車企業(yè)進行交互。這種交互方式無疑是間接的，為此必須通過遠程數(shù)據(jù)交換的方式，來支撐核心企業(yè)與協(xié)作企業(yè)群的業(yè)務協(xié)作交互。

為了實現(xiàn)與云平臺遠程數(shù)據(jù)的交換，需要對離散的各個核心企業(yè)內部異構系統(tǒng)開發(fā)相應的數(shù)據(jù)交換適配器，同時提供API 適配接口。核心企業(yè)端的多源分布式數(shù)據(jù)交換器，將與云平臺端部署的數(shù)據(jù)交換適配器之間形成關聯(lián)映射關系，并利用集成技術方案，在雙方完成適配信息的驗證后，通過XML 數(shù)據(jù)文件的傳輸，利用雙方所提供的API 適配接口，支撐遠程分布式的數(shù)據(jù)資源適配及上傳、下載交換。

核心企業(yè)與云平臺之間利用數(shù)據(jù)交換適配器進行資源交換時，需要配置相應的服務名、服務地址、類名和適配參數(shù)等。以某核心企業(yè)與云平臺的上載數(shù)據(jù)為例，主要XML節(jié)點的相應配置信息如下：

---遠程方法

MethodName="ServiceUploadData"ResultType="#Null#"

RemoteServerURL="遠程交換服務IP 地址" RemoteServer

URLBak="遠程交換Web 服務備份地址"Namespace="數(shù)據(jù)交換命名空間"

ClassName="相應的數(shù)據(jù)交換類名稱">

---遠程數(shù)據(jù)交換參數(shù)

為便于論述下文的集成優(yōu)化方案，有必要對已進行實際應用的上述集成方案和框架進行分析，以便在此基礎上有針對性地對集成優(yōu)化技術方案進行詳細研究。

3 基于SaaS 云平臺的制造服務資源集成優(yōu)化

基于遠程Web 服務數(shù)據(jù)交換過程的執(zhí)行，正是因為數(shù)據(jù)交換適配器按照預配置的統(tǒng)一數(shù)據(jù)交換規(guī)則框架，通過XML 通用標記語言的形式，屏蔽了數(shù)據(jù)交換過程中多源異構數(shù)據(jù)源與運行平臺、開發(fā)語言、系統(tǒng)架構的關聯(lián)性，從而保障了第三方云服務平臺與多源異構核心制造企業(yè)業(yè)務系統(tǒng)數(shù)據(jù)交換過程的一致性與同步性。

SaaS 云平臺與各個整車制造企業(yè)系統(tǒng)之間，形成了以云平臺為核心，以整車制造企業(yè)異構系統(tǒng)離散分布式的多源數(shù)據(jù)交換關系。傳統(tǒng)的資源集成方案，通過SaaS 云平臺的數(shù)據(jù)交換適配器與分布式的整車制造企業(yè)系統(tǒng)端的多源數(shù)據(jù)交換適配器統(tǒng)一進行數(shù)據(jù)交換。

盡管這種方式有效地保障了云平臺數(shù)據(jù)交換的統(tǒng)一性和一致性，但卻面臨如下弊端：一次性完成統(tǒng)一的數(shù)據(jù)交換，所耗費的SaaS 云平臺硬件資源開銷負擔過大，尤其是當兩次資源交換之間的間隔時間過長，導致積累的資源交換數(shù)據(jù)量過大時，將導致云平臺數(shù)據(jù)交換服務器負載過大而陷于軟癱瘓，當數(shù)據(jù)交換服務器負載較大或陷入軟癱瘓時，將影響業(yè)務單據(jù)數(shù)據(jù)集的數(shù)據(jù)交換流傳輸，例如當數(shù)據(jù)流傳輸不穩(wěn)定時，這將極易導致數(shù)據(jù)交換字節(jié)流紊亂，并引發(fā)極個別字節(jié)流的丟失或錯誤；云平臺數(shù)據(jù)交換端同時要完成與多個遠程分布式數(shù)據(jù)適配端的資源交換，耗費時間較長，通常需要5 min 甚至更長的時間。

為了解決上述兩方面的弊端，所有向SaaS 云平臺發(fā)出的數(shù)據(jù)交換訪問請求，將采用集中訪問控制、分布式分發(fā)的方法處理，其技術解決方案如圖3 所示。

圖3 多源異構分發(fā)控制的數(shù)據(jù)交換優(yōu)化方案

如圖3 所示的技術方案圖，其數(shù)據(jù)交換的訪問控制及其交互活動過程描述如表1 所示。

表1 數(shù)據(jù)交換過程交互節(jié)點描述

SaaS 云平臺通過對離散分布式的數(shù)據(jù)交換訪問請求統(tǒng)一認證，有效避免了傳統(tǒng)數(shù)據(jù)交換模式的任意直聯(lián)和多端的同時傳輸。認證通過后，通過讀取數(shù)據(jù)集成適配器的XML配置文件信息，并利用云平臺訪問控制器的適配處理邏輯，自適應匹配云平臺端的相應數(shù)據(jù)交換適配器，然后再動態(tài)進行數(shù)據(jù)交換任務的網(wǎng)絡分發(fā)。網(wǎng)絡分發(fā)完成后，數(shù)據(jù)交換訪問控制端將釋放數(shù)據(jù)交換請求控制權資源，同時形成遠程雙向點對點的數(shù)據(jù)交換直連模式，從而極大地降低SaaS 云平臺的數(shù)據(jù)交換資源的開銷負擔。

4 制造服務資源交換性能分析

4.1 制造服務資源數(shù)據(jù)交換時長分析

遍布于不同地域的核心整車制造企業(yè)端，其業(yè)務系統(tǒng)面向企業(yè)內部用戶。而SaaS 云平臺所集成的多個業(yè)務協(xié)作平臺，則是面向核心整車制造企業(yè)的協(xié)作企業(yè)用戶。無論是分布式的多源整車制造企業(yè)業(yè)務協(xié)作系統(tǒng)，還是集中式的SaaS云平臺業(yè)務協(xié)作平臺，業(yè)務交互所產生的協(xié)作數(shù)據(jù)，均具有雙向數(shù)據(jù)交換的需求。以汽車制造業(yè)務活動高峰期為例，其相鄰兩次數(shù)據(jù)交換的時間間隔通常短于20 min。對于離散分布的核心企業(yè)端數(shù)據(jù)交換，通常每次數(shù)據(jù)交換所耗費的時間均在30 s 之內。

對于SaaS 云平臺端的數(shù)據(jù)交換，按照傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換模式，當在業(yè)務協(xié)作高峰期的某個時間段，同時有6 個核心整車制造企業(yè)的業(yè)務系統(tǒng)向SaaS 云平臺提出數(shù)據(jù)交換訪問請求，那么SaaS 云平臺數(shù)據(jù)交換適配器將串行處理6 個數(shù)據(jù)交換任務，其數(shù)據(jù)交換時間最長耗時約3 min。

而采用上述集中訪問控制、自適應動態(tài)分發(fā)的技術方案，由于動態(tài)形成了遠程雙向多個點對點的數(shù)據(jù)交換直連模式，避免了一個云端適配器輪流與多個分布式數(shù)據(jù)交換器串行數(shù)據(jù)交換的弊端，使得云平臺的各個數(shù)據(jù)交換適配器所耗費的數(shù)據(jù)交換時間將能有效控制在30 s 之內。在縮短數(shù)據(jù)交換時間的同時，也能有效保障多源異構端和云平臺端業(yè)務數(shù)據(jù)的實時交互性。

4.2 制造服務資源集成可靠性分析

數(shù)據(jù)交換錯誤率是量化數(shù)據(jù)交換可靠性的核心指標。核心企業(yè)端的數(shù)據(jù)交換適配器，由于不存在多端點同時交換的狀況，錯誤率能得到有效控制。但對于SaaS 云平臺，傳統(tǒng)數(shù)據(jù)交換模式會導致云端數(shù)據(jù)交換適配器資源緊張及負載過大，其錯誤率往往大于0.4%，這將造成業(yè)務數(shù)據(jù)紊亂。盡管SaaS 云平臺提供了交換錯誤識別處理，但交換錯誤率過高，也將嚴重影響核心企業(yè)和協(xié)作企業(yè)在云平臺的業(yè)務交互實時性和準確性。

采用訪問控制分發(fā)適配方法，將多點對單點交換模式轉換為點對點分布式獨立交換模式的集成優(yōu)化方案，有效避免了云平臺端數(shù)據(jù)交換適配器資源的負載壓力。按照百分比進行分析，通過對某高峰時段，選擇8 家核心整車制造廠與SaaS 云平臺同時進行分布式數(shù)據(jù)交換后的數(shù)據(jù)集進行分析，得出錯誤率分析結果，如圖4 所示。由圖4 可知，其數(shù)據(jù)交換錯誤率遠低于傳統(tǒng)模式，均控制在0.03%之內，SaaS 云平臺與分布式核心企業(yè)端的雙向數(shù)據(jù)交換可靠性明顯提升。

圖4 多源異構分布式數(shù)據(jù)集成可靠性分析

5 結束語

基于SaaS 的云平臺服務模式，為汽車制造產業(yè)集群在廣域云制造環(huán)境下的上下游復雜協(xié)作提供了可行的模式支撐。針對傳統(tǒng)數(shù)據(jù)集成技術框架所存在的缺陷，提出的集中訪問控制、自適應分發(fā)的制造服務數(shù)據(jù)交換方案，較好地解決了多源分布式數(shù)據(jù)交換時間過長問題，同時也較好地降低了異構數(shù)據(jù)交換錯誤率，提升了制造服務資源集成的可靠性。為力求解決基于云平臺的汽車制造服務價值鏈的縱橫雙向協(xié)同與制造服務資源集成問題，提供了科學可行的技術支撐。后續(xù)研究中，將針對多源異構數(shù)據(jù)交換適配器的通用性問題，展開進一步探索，以解決多源數(shù)據(jù)集成冗余配置的問題。