基于SAP XI 的跨工廠應(yīng)用整合架構(gòu)的設(shè)計(jì)與開發(fā)

肖迎賓，莊文杰，邢 陽

江蘇中煙工業(yè)有限責(zé)任公司信息中心，南京市中山北路406-3號(hào) 210011

近年來隨著煙草行業(yè)信息化水平的不斷提升，利用信息化手段支撐卷煙工業(yè)企業(yè)基礎(chǔ)管理上水平取得了一系列成果，卷煙生產(chǎn)經(jīng)營統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)、企業(yè)資源計(jì)劃系統(tǒng)（ERP，Enterprise Resource Planning）、企業(yè)制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES，Manufacturing Execution System）、兩項(xiàng)工作系統(tǒng)、資金監(jiān)管系統(tǒng)等項(xiàng)目的實(shí)施［1］，為企業(yè)管理水平的提升發(fā)揮了重要作用。目前煙草行業(yè)信息化建設(shè)逐步向大集成、大整合、大共享和一體化的方向發(fā)展，特別是在工業(yè)企業(yè)之間合作加工業(yè)務(wù)范圍不斷擴(kuò)大，對(duì)于已實(shí)施SAP ECC（SAP，Enterprise Central Component）軟件的企業(yè)［2］，如何以SAP ECC 為中心構(gòu)建一個(gè)安全穩(wěn)定、準(zhǔn)確高效的一體化系統(tǒng)整合架構(gòu)，處理因系統(tǒng)平臺(tái)不同帶來的集成技術(shù)難題，解決因跨地區(qū)、跨工廠帶來的網(wǎng)絡(luò)信息傳輸不穩(wěn)定的問題，實(shí)現(xiàn)公司與下屬各工廠和合作加工工廠之間的一體化信息化運(yùn)作，已成為卷煙工業(yè)企業(yè)信息化建設(shè)的難題。為此，結(jié)合江蘇中煙工業(yè)有限責(zé)任公司信息化建設(shè)實(shí)例，構(gòu)建了基于SAP XI 的跨工廠應(yīng)用整合技術(shù)架構(gòu)，以期解決各工廠應(yīng)用與中煙公司應(yīng)用一體化整合的問題。

1 架構(gòu)設(shè)計(jì)

1.1 設(shè)計(jì)原則

中煙公司實(shí)施SAP ERP 系統(tǒng)主要是為了實(shí)現(xiàn)集中經(jīng)營、分散管理，實(shí)現(xiàn)公司與下屬各工廠和合作加工工廠之間的一體化信息化運(yùn)作［3］。在實(shí)施ERP 系統(tǒng)之前，公司下屬各工廠的一些信息系統(tǒng)無法完全被ERP系統(tǒng)取代，例如高架庫倉儲(chǔ)管理系統(tǒng)、生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)（MES）等，這些應(yīng)用系統(tǒng)專業(yè)性強(qiáng)，功能設(shè)計(jì)相對(duì)ERP系統(tǒng)更明細(xì)、更適合工廠的生產(chǎn)經(jīng)營組織管理。因此在實(shí)施ERP 系統(tǒng)過程中，為便于管理首先應(yīng)進(jìn)行集成整合，形成公司一體化的應(yīng)用系統(tǒng)，以支撐集中經(jīng)營、分散管理的需要。在各應(yīng)用系統(tǒng)集成整合時(shí)，除確?？傮w架構(gòu)安全、穩(wěn)定、準(zhǔn)確、易維護(hù)外［4］，還應(yīng)遵循以下規(guī)則：

（1）與ERP 系統(tǒng)統(tǒng)一的主數(shù)據(jù)規(guī)范。主數(shù)據(jù)規(guī)范統(tǒng)一，才能降低系統(tǒng)集成整合的復(fù)雜程度，提高集成整合效率，降低系統(tǒng)運(yùn)維成本，確保系統(tǒng)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。

（2）與ERP 系統(tǒng)統(tǒng)一的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)規(guī)范。業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)規(guī)范統(tǒng)一，才能夠統(tǒng)一財(cái)務(wù)、物流、銷售、生產(chǎn)和研發(fā)，實(shí)現(xiàn)企業(yè)物流、資金流、信息流和工作流的有機(jī)集成，提高對(duì)多點(diǎn)生產(chǎn)的管控能力。

（3）松散耦合的系統(tǒng)集成。由于各工廠在網(wǎng)絡(luò)通信、系統(tǒng)平臺(tái)等方面存在較大差異，且集成整合的應(yīng)用系統(tǒng)與生產(chǎn)緊密關(guān)聯(lián)。因此進(jìn)行集成整合時(shí)要確保系統(tǒng)間通信安全、穩(wěn)定且相對(duì)獨(dú)立，在出現(xiàn)故障時(shí)不會(huì)影響各工廠的生產(chǎn)運(yùn)作。

（4）安全、準(zhǔn)確、高效的信息交互。跨工廠應(yīng)用集成整合架構(gòu)涉及的單位和應(yīng)用系統(tǒng)較多，特別是合作加工工廠差異性更大。為保障公司能夠詳細(xì)、準(zhǔn)確、全面掌握運(yùn)作數(shù)據(jù)，系統(tǒng)間的信息傳遞不應(yīng)受地域、網(wǎng)絡(luò)和技術(shù)平臺(tái)的限制。

1.2 架構(gòu)總體設(shè)計(jì)

綜上所述，基于SAP XI 的應(yīng)用整合架構(gòu)總體設(shè)計(jì)應(yīng)遵循安全性、穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性、易維護(hù)的原則，并能夠?qū)崿F(xiàn)公司統(tǒng)一財(cái)務(wù)、統(tǒng)一物流、統(tǒng)一銷售、統(tǒng)一生產(chǎn)、統(tǒng)一研發(fā)的管理要求。整個(gè)總體架構(gòu)設(shè)計(jì)分為中煙公司層面和工廠層面兩大部分，見圖1。

圖1 跨工廠應(yīng)用整合架構(gòu)總體設(shè)計(jì)圖

在中煙公司層面部署滿足業(yè)務(wù)管理需要的SAP ERP 系統(tǒng)，即SAP ECC。SAP ERP 系統(tǒng)根據(jù)各業(yè)務(wù)模塊管理需要，與各工廠應(yīng)用系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)下行、上行、同步的數(shù)據(jù)交互業(yè)務(wù)，數(shù)據(jù)交換在ABAP PROXY 內(nèi)完成業(yè)務(wù)邏輯的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，通過ABAP PROXY 與SAP XI 進(jìn)行無縫連接。SAP XI 負(fù)責(zé)將SAP ECC 的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)與各工廠應(yīng)用系統(tǒng)的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行MAPPING，并按照數(shù)據(jù)要求或特定數(shù)據(jù)庫的規(guī)則進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換，以滿足目標(biāo)系統(tǒng)的要求。SAP XI 通過適配器與消息中間件直連，消息中間件一方面將來自于SAP XI 的數(shù)據(jù)組織成消息，建立傳輸通道，傳輸至目標(biāo)工廠；另一方面接收工廠內(nèi)傳輸至公司的消息，并將消息數(shù)據(jù)傳輸給SAP XI。

在工廠層面，各工廠分別部署一套消息中間件系統(tǒng)與公司消息中間件系統(tǒng)對(duì)接。各工廠消息中間件系統(tǒng)通過公網(wǎng)或?qū)＞€與公司建立網(wǎng)絡(luò)連接，一方面接收公司消息中間件的消息數(shù)據(jù)，供企業(yè)內(nèi)應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行處理；另一方面將企業(yè)內(nèi)應(yīng)用系統(tǒng)業(yè)務(wù)操作結(jié)果的數(shù)據(jù)及時(shí)回傳給公司的SAP ERP 系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)各工廠應(yīng)用系統(tǒng)與公司SAP ERP 系統(tǒng)之間的互動(dòng)［5］。

整體設(shè)計(jì)中考慮了業(yè)務(wù)單據(jù)同步、信息傳遞高效、信息追溯便捷等要求。SAP ECC 是否正常封裝消息并發(fā)送給XI，可通過ECC 的標(biāo)準(zhǔn)功能SXI_MONITOR 實(shí)時(shí)查詢。XI 是否根據(jù)映射關(guān)系正確轉(zhuǎn)換消息并成功發(fā)送給接口平臺(tái)，可通過XI 的標(biāo)準(zhǔn)組建Runtime WorkBench實(shí)時(shí)查詢。利用消息中間件傳輸消息數(shù)據(jù)時(shí)若網(wǎng)絡(luò)不通暢，消息將存儲(chǔ)在消息中間件隊(duì)列管理器的遠(yuǎn)程隊(duì)列中，不會(huì)出現(xiàn)丟失現(xiàn)象。

2 技術(shù)實(shí)現(xiàn)

2.1 SAP XI 集成整合組件

SAP XI（Exchange Infrastructure）是SAP Netweaver 中間件產(chǎn)品的核心組件之一，其主要功能是為外部的非SAP 系統(tǒng)提供一個(gè)與SAP 系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互和流程銜接的集成平臺(tái)［6］。SAP XI 平臺(tái)支持 如SOAP，JMS，HTTP 等多種數(shù)據(jù)交互協(xié)議，以XML 作為數(shù)據(jù)交互消息格式實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用組件或其他中間件的同步或異步交互［7］。SAP XI 在總體架構(gòu)上包括System Landscape Directory（SLD），Integration Repository（IR），Integration Directory（ID），Integration Server（IS）4 部分［8］，見圖2。用路由和映射規(guī)則處理消息，最終送達(dá)或接收應(yīng)用系統(tǒng)消息。

2.2 SAP ECC 與XI 的集成

圖2 SAP XI 總體技術(shù)架構(gòu)圖

SLD 是向SAP XI 提供已安裝系統(tǒng)、產(chǎn)品、組件、版本以及相互關(guān)系等實(shí)體信息的中央應(yīng)用服務(wù)，其實(shí)體信息的組織基于公共信息模型（CIM，Common Information Model），提供一致的使用面向?qū)ο蠹夹g(shù)的數(shù)據(jù)定義和結(jié)構(gòu)。IR 的接口開發(fā)設(shè)計(jì)過程信息，例如接口定義信息、映射定義信息等，ID 的接口交互配置信息，例如發(fā)送方配置、接收方配置等信息，在SLD 中都是以CIM 的形式進(jìn)行管理和組織，并為運(yùn)行中的IR，ID，IS 等組件提供服務(wù)。

IR 是SAP XI 中用于接口定義、設(shè)計(jì)對(duì)象信息的資源庫。通過利用IR 提供的可視化編輯工具完成接口信息的定義、映射等工作，從而實(shí)現(xiàn)SAP ECC 與外圍應(yīng)用或系統(tǒng)之間的信息交互；ID 是SAP XI 中用以定義、配置系統(tǒng)間連接關(guān)系的信息庫，包括路由規(guī)則、活動(dòng)狀態(tài)服務(wù)、可執(zhí)行映射規(guī)則、特定系統(tǒng)狀態(tài)、發(fā)送系統(tǒng)、接收系統(tǒng)等信息；IS 在SAP XI 中按照IR 和ID 定義好的邏輯規(guī)則，實(shí)現(xiàn)從外圍（或內(nèi)部SAP）應(yīng)用系統(tǒng)接收消息，利

SAP 系統(tǒng)中新增的生成PROXY 功能，實(shí)現(xiàn)了SAP ECC 與SAP XI 的無縫連接，并可通過PROXY 與SAP XI進(jìn)行通信。PROXY 是SAP 提供的一種新型編程范式，是企業(yè)服務(wù)架構(gòu)（Enterprise Services Architecture）的重要組成部分，主要用于定義業(yè)務(wù)處理邏輯單元，XI 是用于定義系統(tǒng)接口信息、系統(tǒng)集成整合信息的功能單元。SAP XI 組件IR 根據(jù)接口信息組織成接口定義語言WSDL，SAP ECC 依據(jù)此WSDL 在ECC 端自動(dòng)生 成PROXY，在PROXY 中允許通過編寫程序代碼定義業(yè)務(wù)處理邏輯，完成信息交互，并可方便地引用SAP ECC 中的標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)。根據(jù)SAP 系統(tǒng)編譯語言的不同，分為兩種PROXY：ABAP PROXY 和JAVA PROXY。

ABAP PROXY 根據(jù)處理數(shù)據(jù)流向的不同分為Client PROXY 和Server PROXY。Client PROXY 的生成對(duì)應(yīng)于Outbound 接口，主要用于從ECC 向外發(fā)送信息，在SAP ECC 中以ABAP 類的形成存在。對(duì)應(yīng)于WSDL 的描述，在ABAP 類中同時(shí)生成特定前綴格式的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和表類型參數(shù)，根據(jù)數(shù)據(jù)接口處理同步或異步要求，由函數(shù) EXECUTE_SYNCHRONOUS 或 EXECUTE_ASYNCHRONOUS 完成由SAP ECC 傳輸至XI 的業(yè)務(wù)邏輯。Server PROXY 的生成對(duì)應(yīng)于Inbound 接口，作為服務(wù)接收端接收XI 傳輸過來的消息。Server PROXY的生成與Client PROXY 類似，根據(jù)數(shù)據(jù)接口處理同步或異步要求，Server PROXY 運(yùn)行時(shí)調(diào)用EXECUTE_SYNCHRONOUS 或EXECUTE_ASYNCHRONOUS 函數(shù)來完成數(shù)據(jù)處理邏輯。

2.3 XI 內(nèi)部集成處理

XI 是跨工廠應(yīng)用集成整合的核心組成部分，而集成服務(wù)器（IS）則是XI 的核心部分。如圖3 所示，XI 采用SOAP 協(xié)議及XML 消息機(jī)制與外圍應(yīng)用系統(tǒng)保持連接，進(jìn)入XI 的消息數(shù)據(jù)要經(jīng)過一系列的處理步驟，稱為XI Pipeline。XI Pipeline 由Pipeline Services 組 成，每 個(gè)Pipeline Service 都是一個(gè)ABAP 對(duì)象類，負(fù)責(zé)對(duì)進(jìn)入XI的消息數(shù)據(jù)執(zhí)行特定的業(yè)務(wù)邏輯。IR 中的接口信息定義和ID 中的路由規(guī)則定義在Pipeline 處理過程中根據(jù)需要被引用。

集成適配器（Integration Adapter）提供了各種類型的接口用于外圍系統(tǒng)與XI 連接，XI 提供了PCK 工具（Partner Connectivity Kit）與XI 基于XML 格式進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。集成適配器是雙向的，可以將各種協(xié)議和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成XML 格式的消息對(duì)象，從而實(shí)現(xiàn)信息傳輸功能。

圖3 XI 內(nèi)部集成處理機(jī)制流程圖

2.4 消息中間件的信息傳輸

圖4 消息中間件的信息傳輸過程圖

消息中間件MOM（Message Oriented Middleware）是一種利用消息傳送機(jī)制或消息隊(duì)列模式技術(shù)，在分布式系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)可靠、高效、安全的跨平臺(tái)數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹虚g件，支持多種通訊協(xié)議、語言、應(yīng)用程序、硬件和軟件平臺(tái)。相對(duì)于其他通信技術(shù)，消息通信技術(shù)更適合于跨工廠的應(yīng)用集成整合，其優(yōu)勢(shì)在于可實(shí)現(xiàn)松耦合的跨平臺(tái)、跨應(yīng)用的異構(gòu)集成，解決系統(tǒng)間大數(shù)據(jù)量傳輸時(shí)的系統(tǒng)瓶頸問題，提高系統(tǒng)的可伸縮性和吞吐量，確保體系結(jié)構(gòu)的靈活性和敏捷性。XI 通過適配器與消息中間件建立標(biāo)準(zhǔn)的通訊協(xié)議，實(shí)現(xiàn)XI 與消息中間件的互聯(lián)互通，見圖4。

本地系統(tǒng)A 通過調(diào)用MOM1 的API 接口函數(shù)PUT（），將系統(tǒng)A 中待傳輸?shù)臄?shù)據(jù)交給消息中間件MOM1，根據(jù)系統(tǒng)A 的傳送數(shù)據(jù)目的地技術(shù)參數(shù)信息，MOM1 通過隊(duì)列管理器創(chuàng)建本地消息隊(duì)列或遠(yuǎn)程消息隊(duì)列。隊(duì)列是用于存儲(chǔ)消息的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，隊(duì)列管理器將待傳輸?shù)臄?shù)據(jù)組織成標(biāo)準(zhǔn)消息數(shù)據(jù)存放于隊(duì)列中，每一個(gè)消息均由應(yīng)用程序數(shù)據(jù)和消息描述符組成，消息描述符用以標(biāo)識(shí)消息，并包含其他控制信息。遠(yuǎn)程消息隊(duì)列2的消息傳輸由消息中間件MOM1 的通道管理器負(fù)責(zé)管理，MOM1 的通道管理器可與遠(yuǎn)端系統(tǒng)MOM2 中的通道管理器共同創(chuàng)建通道并傳輸消息。本地系統(tǒng)B 或遠(yuǎn)端系統(tǒng)C 可通過API 接口函數(shù)GET（）獲取消息隊(duì)列中的數(shù)據(jù)信息。根據(jù)消息的傳輸應(yīng)答要求，可選擇異步通信或同步通信模式。

2.5 應(yīng)用整合架構(gòu)技術(shù)實(shí)現(xiàn)流程

基于SAP XI 的跨工廠應(yīng)用整合架構(gòu)，以公司SAP ECC 系統(tǒng)發(fā)布一條主數(shù)據(jù)同步到各工廠應(yīng)用系統(tǒng)為例，其技術(shù)實(shí)現(xiàn)流程為：

（1）通過對(duì)SAP 標(biāo)準(zhǔn)功能的ABAP 增強(qiáng)開發(fā)［9］，可以在SAP ERP 中創(chuàng)建新物料主數(shù)據(jù)，點(diǎn)擊保存按鈕時(shí)，增強(qiáng)開發(fā)程序調(diào)用PROXY 內(nèi)的函數(shù)，并向PROXY 內(nèi)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)賦值，由PROXY 負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)消息組織成XML推送給XI。

（2）XI 解析XML 消息，并按照映射關(guān)系將接收消息中的字段信息轉(zhuǎn)換為新的字段，以JMS（Java Message Service）的適配方式，配置消息服務(wù)器的地址、端口、隊(duì)列管理器名稱、通道名稱、隊(duì)列名稱，將該XML 消息通過通道傳輸?shù)街袩煿鞠⒎?wù)器。

（3）中煙公司消息服務(wù)器將接收到的主數(shù)據(jù)信息，根據(jù)需要按照業(yè)務(wù)規(guī)則進(jìn)行再處理，然后根據(jù)配置的通道信息將主數(shù)據(jù)信息傳達(dá)到各工廠消息服務(wù)器。

（4）各工廠應(yīng)用系統(tǒng)根據(jù)設(shè)定好的規(guī)則，從企業(yè)消息服務(wù)器中取出新增主數(shù)據(jù)信息，在應(yīng)用系統(tǒng)中處理完成主數(shù)據(jù)的創(chuàng)建工作，保證工廠應(yīng)用系統(tǒng)主數(shù)據(jù)規(guī)范并與公司SAP ERP 系統(tǒng)一致。

3 應(yīng)用效果

為驗(yàn)證應(yīng)用整合架構(gòu)的實(shí)際運(yùn)行性能，對(duì)該架構(gòu)的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行了測(cè)試，結(jié)果見表1。可見，上下行數(shù)據(jù)傳輸平均消息數(shù)量分別為7359 條/周和4876 條/周，成功率均為100%；上下行數(shù)據(jù)傳輸平均用時(shí)分別為1.938 s 和0.510 s。說明該架構(gòu)能夠穩(wěn)定、準(zhǔn)確、高效地實(shí)現(xiàn)跨工廠的應(yīng)用整合，滿足業(yè)務(wù)運(yùn)轉(zhuǎn)需要。

基于SAP XI 的跨工廠應(yīng)用整合架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了中煙公司SAP ERP 系統(tǒng)與下屬各卷煙廠MES、TIMMS（Total Integrated Material Management System）等系統(tǒng)之間的一體化應(yīng)用整合，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，處理高效，安全可靠，取得了良好的運(yùn)行效果。但整個(gè)架構(gòu)在設(shè)計(jì)過程中未考慮全程監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)處理流程的顯示，在數(shù)據(jù)處理出現(xiàn)問題時(shí)需要人工按步驟發(fā)現(xiàn)和解決問題，無法準(zhǔn)確定位、快速解決，因此在此基礎(chǔ)上還需繼續(xù)完善設(shè)計(jì)和提高運(yùn)行效率。

表1 應(yīng)用整合架構(gòu)性能測(cè)試數(shù)據(jù)

［1］陸海良，章志華，汪歡文.基于SOA 架構(gòu)運(yùn)用SAP XI 實(shí)現(xiàn)卷煙工業(yè)企業(yè)一體化信息集成平臺(tái)的應(yīng)用研究［J］.煙草科技，2011（1）:29-32.

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