企业信息化平台设计简述

　　摘要：平台的通信对象定义模型及通信内容定义模型，能够以文档的形式识别预定义的通信对象属性参数及通信内容约定参数，使外部接口全面可配置化。平台的消息分配单元将按事件行为模型及行为函数模型的预定义内容，自动调配“标准业务应用”。

　　近几年，国内钢铁、有色等行业取得了飞速发展。为了进一步强化市场竞争力，企业纷纷将目光转向了自动化与信息化建设。PCS(过程控制系统)、MES(制造执行系统)逐渐成为人们关注的焦点。平台化的结构设计为这些系统的成功实施提供了可靠保障。平台不仅能够标准化二次开发，同时还可以大大缩短开发周期。

　　国内外知名的供应商往往具备其独特的应用平台，平台的设计目的在于完成某些特定功能，又或作为专有技术与某些产品的软、硬件相绑定。也有的供应商更强调功能模块的独立运作，从而摒弃了平台的概念。中冶京诚工程技术有限公司在2006年开发了标准化的信息共享平台。该平台以“数据模型”设计为基础，能够有效协助开发人员实现过程控制及MES的标准化开发。为了便于数据模型的设计与应用，平台设计选择了使用较广的Oracle数据库为载体。Oracle数据库对于数据访问、数据维护有着与生俱来的优势。应用这一载体设计出的平台，在实现过程控制与MES时也继承了这种优势。平台设计面向的对象是各类数据结构，由于没有绑定具体的操作对象从而解决了跨行业、跨领域应用的难题。电子商务

　　1 体系结构

　　平台的体系结构从功能上划分为人机界面、外部接口、数据业务、外部扩展4部分。

　　 1.1 人机界面

　　 人机界面的主要作用是完成操作者与数据实体间的交互。目的是反映数据模型在日常业务中的可视化应用。每一步操作都是人或者设备与数据模型间的交互。根据人机界面的显示要求，从定义好的数据结构中抽取相应的内容。因此界面访问权限控制模型是这一部分设计的重点。人机界面支持二次开发，可以采用多种HMI显示工具进行定制化设计。例如：MS.NET、Oracle Forms、Delphi等。只要是支持标准数据库连接的图形化界面工具均可以作为HMI的开发软件。

　　 1.2 外部接口

　　 外部接口可以理解为外部系统、控制设备与本系统的交互界面。对于应用业务来说，外部接口所提供的正是一系列本系统与其它系统交互的数据结构。同人机界面相对，设计外部接口的主要目的是为了引入自动控制的概念。如果周围设备的自动化程度较高，则系统完全可以按照接口数据自动运行。在复杂的系统中，涉及的通信对象往往不只一方。以过程控制系统为例，外部接口的通信对象主要包含基础自动化、检测仪表、各类单体设备(机电一体化产品)，MES等外部系统。各类系统所采用的协议、硬件、访问模式均有不同。平台的通信对象定义模型及通信内容定义模型，能够以文档的形式识别预定义的通信对象属性参数及通信内容约定参数，使外部接口全面可配置化。

　　 1.3 数据业务

　　 数据业务主要包含消息分配单元、数据存储单元、数据监控单元3部分。这3部分是平台结构的核心所在，它集中体现了摆脱行业限制、以数据模型为核心的设计思想。平台的运作是独立的，不依赖于人机界面或者其它外部条件川。在具体项目开发中，这3部分囊括了预先定义好的数据模型及辅助应用逻辑。

　　 消息分配单元提出消息对象的处理方法，然后由标准业务应用负责执行。主要业务操作全部由预先定义好的执行者去完成，不同的处理方法针对不同的“标准业务应用”。消息分配单元是在平台构架下较具有项目特色的部分。开发者可以通过预定义的事件行为模型及行为函数模型调配业务逻辑访问控制顺序及内容。

　　 数据存储单元是保存业务数据模型的场所。它是应用平台进行业务开发时的主要工作区，同时也决定了运行状况及未来的扩展性。平台本身已经集成了适用于多个领域的标准数据模型。除此之外，当面对不同业务应用需要采用具有项目特色的数据模型时，开发人员可以通过平台提供工具使其有效地集成到系统中来。

　　 数据监控单元由服务监控、日志控制、数据维护3部分组成。主要作用是监视平台上运行的进程、会话的工作状态。在发生异常时可以按照预先定义的控制策略进行调整，从而使后续的信息能够正常处理。另外数据监控单元还可以通过日志控制向开发者、使用者提供不同级别的系统消息或者预定义输出消息。这为故障分析、新功能测试提供了可靠保障。同时还可以按照预定义的规则进行数据清理、数据分析。

　　 1.4 外部扩展

　　 外部扩展单元主要用于集成专业性的解决方案。例如数学模型、控制策略、专家系统等已经模块化的应用都可以在平台上利用外部扩展单元进行有效融合。与标准业务应用部分相同，外部扩展单元也需受到消息分配单元的指挥。以温度计算模型为例，当需要在不同时间、位置对某一材料进行连续温度监视时，消息分配单元将在需要的时刻向温度计算模型提供材料信息、环境状况、检测参数等数据，从而得到准确的计算结果。B2B

　　2 设计要点

　　 平台设计的目标是向开发者或用户提供高效而有序的“数据操作环境”，使系统具有良好的开放性，该平台着重考虑了以下几个方面的设计。

　　 2.1 访问模式

　　 数据模型设计采用了多用户的访问模式，目的是将不同用途的业务板块有效地隔离开。不同用户间的数据访问必须在开发时独立授权。例如：平台的进程控制中需要应用Oracle系统用户下的视图SYS.V_$ PROCESS，SYS.V_$ SESSION，因此需要提前以DBA身份进行授权操作。设计时通常将数据库用户分为通信用户与业务用户，业务用户具有访问通信用户指定实体的授权。

　　 2.2 时序控制

　　 为解决并发冲突并实现时序控制，平台设计了统一的数据接口。按照数据自然收发的时间顺序对所有通信内容都采用同一时序控制逻辑，只有完成前一时刻所接收数据的处理，才继续处理后续的数据。这意味着需要将所有接收到的数据进行串行化序列组合。对于外部系统来说，“通信用户”是整个系统平台的门户。采用统一的对外门户可以简洁地对通信消息进行串行化操作，使消息队列井然有序，从而解决了系统中的并发冲突或者由于时序调配不当产生的异常。这部分的处理包含两步操作，首先由与业务相关的通信实体进行消息注册，同时触发消息处理请求；然后再由消息处理模型按照注册的队列进行消息分配。

　　 2.3 事务处理

　　 平台的事务处理分为控制性事务处理及自治事务处理两部分。控制性事务处理可以使不同的工作会话在处理数据结构内容时能够保持被访问数据的唯一性。当数据库提交工作时就能确定或者存储了所有修改，或者什么都没有存储。平台设计中采用了较外层统一调配、提交及分离用户控制提交的策略。在不同用户中完成不同的业务操作，然后由平台的执行单元统一提交。例如：在通信用户中，完成消息导入、消息注册、发送处理请求之后才进行本用户的提交。而在业务用户中则是完成预先定义的所有数据处理才进行本用户的提交。对于一条消息只有唯一的一次提交机会，如果出现致命错误则采用“全部回滚”的处理方法。自制事务处理是事务处理中的特例情况，在进行一些必要信息的记录或者进行外部扩展功能集成时会采取这种方法。此类操作并不会影响到外层整体处理的提交与回滚。通过“事务调配”结合Oracle提供的“多版本”、“一致读”等特性，使平台在体系结构的层次上保证了系统的稳定性。

　　 2.4 配置业务

　　 配置业务是指通过开发人员对业务应用逻辑及其执行方法进行可视化配置操作。通过配置业务，平台能够实现跨行业、跨领域应用。应用逻辑的组成需要包含完善的数据模型及围绕其展开的业务控制。平台的消息分配单元将按事件行为模型及行为函数模型的预定义内容，自动调配“标准业务应用”。事件行为模型主要用于定义业务逻辑的不同功能函数间的执行顺序。而行为函数模型则用于描述各类执行函数所应用到的技术参数。例如在完成厚板冷床的自动上料控制时就需要在事件行为模型中定义上料事件逻辑执行顺序，并在行为函数模型中定义冷床的尺寸、热传导系数、可用上料位置、步进速度等。

　　 与标准业务应用相同，外部扩展单元中的内容也是应用逻辑的重要组成部分。许多专有技术(例如数学模型、策略模型等)都采取独立封装或者模块化的形式来提供。在集成这些部分内容的时候，无论是通过数据库内部访问或者外部调用，平台仍然以可定义的模式将其纳入到应用逻辑当中。以材料跟踪为例，通过定义跟踪的对象、区域、事件，在完成跟踪业务标准模板设计后生成自动材料跟踪控制脚本，即可展现材料在不同时刻的连续空间位置变化。OA