勘察設計企業基于資源管理的信息系統架構

王 輝 劉 霽 謝 衛

(中國電子工程設計院,北京 100840)

勘察設計企業基于資源管理的信息系統架構

王 輝 劉 霽 謝 衛

(中國電子工程設計院,北京 100840)

本文依據技術架構、數據架構、應用架構、業務架構、網絡架構等信息系統架構設計理論,并結合工程實例,提出勘察設計企業基于資源管理的信息系統架構設計參考方案,給出系統架構設計各關鍵技術環節的參考設計方法與模型。

SOA;知識資源;數據模型;資源庫;資源平臺;分布式

1 前言

“十五”與“十一五”期間,勘察設計行業信息化步入快速發展時期,企業信息化建設也在朝著“技術標準化、實施規范化、數據資源化、業務集成化、系統平臺化、應用網絡化”的方向發展,一套技術成熟并有一定通用性的系統架構工程方法已成為勘察設計企業實施信息系統工程的迫切需求,這種需求主要體現在:

(1)企業信息系統建設已演變為復雜的系統工程,從早期僅限于單項業務處理的事務處理軟件,到當前注重企業管理與生產業務協同并強調企業高層領導決策功能的集成化管理信息系統,信息系統工程無論規模還是復雜性都有了質的飛躍,信息系統架構技術在企業信息系統建設中上升到至關重要的地位。

(2)在當前信息技術“網絡化、服務化、平臺化”的發展趨勢下,企業信息系統架構必須具備分布式、集成化、快速開發等綜合性信息技術支撐能力。

(3)在全球化經濟與知識經濟時代背景下,知識管理能力已經成為企業核心競爭力的關鍵因素?？辈煸O計企業是典型的知識密集型企業,要求信息系統架構本身對知識資源管理具備良好的支撐能力[1]。

(4)勘察設計企業在多年的信息化管理歷程中積累了生產、生產管理、輔助管理等多個業務應用系統的數據和信息,需建立企業知識資源管理系統,并將知識采集、加工、存儲、傳遞、利用等各應用環節融于企業現有的各業務應用系統,使知識資源管理系統具備數據交互與業務流程驅動能力。

本文結合我院實際系統工程建設,給出勘察設計企業基于資源管理的信息系統架構設計參考方案,各關鍵技術環節的參考設計方法與模型,供同行討論和借鑒。

2 系統架構設計方法

信息系統架構是企業信息化工程的設計“藍圖”,定義了企業信息化建設的結構框架與標準設計方法。信息系統架構是一系列系統架構技術的結構化集合,由技術架構、數據架構、應用架構、業務架構、網絡架構等共同構成[2]。

根據“以信息系統集成平臺為支撐,以企業知識資源庫為核心,以業務流程進行驅動,面向用戶資源服務”的系統架構原則,綜合信息系統架構技術,我院基于資源管理的信息系統架構設計方法如表 1所示:

3 系統技術架構

根據企業自身業務應用特點,建立企業信息系統技術架構評測指標(見表2),作為系統平臺的選擇和評測依據,通過對市場主流軟件產品的綜合評測,選擇評測性能最佳的技術架構方案,即基于 SOA技術架構的軟件開發平臺,建立以資源數據為核心的信息系統架構分層模型:包括基礎平臺、知識資源管理平臺、應用支撐平臺、業務集成應用平臺、用戶統一資源訪問平臺。在分層模型的框架下,構建以企業資源管理為核心,支持企業設計生產、生產管理、輔助管理和決策支持業務應用系統信息交換的集成平臺。如圖1所示。

4 系統數據架構

信息系統架構的本質是以數據處理為中心,建立企業核心資源庫。在基于資源管理的信息系統架構中,數據架構位于系統架構的核心地位。數據架構的具體步驟和方法見表 3:

表 2 信息系統架構關鍵技術指標

表 3 系統數據架構方法

圖 1 企業信息系統集成平臺

4.1 數據需求分析

進行數據架構時,應首先對企業資源開展數據需求分析:通過企業資源規劃確定企業資源應用的數據需求,并對企業資源進行定義與分類,形成企業資源規劃與分類編碼標準,在此標準之上建立企業數據指標體系,該數據指標體系是企業規范化數據需求的數據表現形式,也是企業資源各種數據標準的集合,主要包括采集指標、分析指標等。企業數據標準體系的主要作用:

(1)是數據建模的標準;

(2)是企業內部數據采集與共享的標準;

(3)是企業對外數據交換的標準;

(4)是與外部系統進行集成的接口規范。

企業數據指標的一般設計方法,是將資源抽象為元數據,并為其定義了屬性信息。屬性信息通常應包括:指標編號、指標名稱、數據類型、指標來源、指標級別(數據采集深度與粒度)、采集頻率、計量單位、值域、約束條件等內容。

4.2 系統數據建模

在系統數據架構方法中,數據建模是由數據邏輯模型生成數據物理模型的關鍵環節。系統數據建模主要包含三類數據邏輯模型:數據關系模型、物理存儲模型、數據訪問模型。圖 2給出了一個系統數據建模示例[3]。

(1)數據關系模型

企業數據指標體系描述了數據集合之間的邊界,數據關系模型的設計原則是:數據關系模型應與數據指標的結構在基本粒度(不可再分)保持一致,即在末級指標中的指標項,被實例化后也應隸屬同一模型。但在高一層級上,數據關系模型與指標體系結構不必一致,因為數據指標本身體現的是用戶應用需求,而系統數據模型是從系統功能實現角度出發的。

(2)物理存儲模型

數據類型決定了資源的存儲方式,勘察設計企業知識資源主要包含兩種數據類型,其中結構化數據以關系數據庫形式進行存儲管理,大量非結構化的數據需要數據庫系統與文件系統相結合的存儲管理模式:索引及屬性信息存儲在關系數據庫中進行管理,資源文件本身以系統文件形式存儲,通過調用保存在數據庫中的鏈接地址進行資源文件的訪問。

(3)數據訪問模型

主要由三個因素綜合決定:一、數據訪問形式(離線或在線);二、資源的時間屬性;三、資源的數據占用空間。例如偶爾才會被用戶訪問且占用龐大的存儲空間的資源可存儲于離線的光盤庫中,對于會被用戶頻繁訪問,考慮其訪問效率,在存儲空間許可的情況下應盡量存儲于實時在線的數據庫系統或文件系統(如 IP-SAN)中。

4.3 企業核心資源庫

根據系統數據模型,設計數據實體模型,將抽象的數據模型實例化為二維數據庫表字段,具體方法應遵循數據庫設計的一般原則 (如關系范式)。參照數據實體模型進行物理數據庫的設計與實現,建立企業核心知識資源庫,如圖 3所示。

5 系統應用架構

根據勘察設計企業資源管理信息采集、加工、存儲、傳遞、利用等各應用環節的需要,建設包含企業六大核心資源庫和資源采集系統,資源存儲與管理系統,資源發布系統及資源訪問平臺的知識資源管理平臺。如圖 4所示。

圖 2 系統數據模型(示例)

(1)資源采集系統

按照相關數據采集指標要求,通過數據采集接口從各應用系統的業務數據庫中進行生產與管理數據采集;各類采集數據暫存在采集中間數據庫中,按照企業資源分類,將采集中間數據庫中的數據進行分析與整理,形成企業資源數據并分類上傳至相應的企業核心資源庫中。

(2)資源存儲與管理系統

1企業知識資源庫:包含六大核心資源庫。

④外部資源引用接口:進行企業外部資源的引用與訪問集成。如集成中國知網、國家標準規范庫、國家標準圖庫等。

㈣數據管理與維護子系統:包括指標元數據維護與管理,資源數據庫運行狀態監測,資源訪問權限管理以及資源備份管理。

(3)資源發布子系統

1發布共享數據庫:按照不同的應用需求,對企業核心資源庫的資源進行發布,實現企業資源統一共享及資源受控訪問。

㈣主題分析庫:建立企業數據分析模型,實現多維度、高層次的的企業知識應用展現。

?企業資源編目數據庫:對企業資源庫中的所有資源進行編目,建立索引,并設置查詢關鍵詞,實現企業資源訪問性能的優化。

(4)資源訪問平臺

用戶與系統進行交互的界面,是用戶進行系統功能應用、獲取知識資源和其它系統服務的統一入口。

1企業門戶:包括資源信息發布、企業資源查詢、領導駕駛艙、主題分析等。

④設計師輔助支持系統:與協同設計系統進行集成,在協同設計過程中,通過設計師輔助支持系統(與企業核心資源庫進行接口),在 CAD工作環境下為設計師提供設計知識資源的在線支持。

㈣個人知識庫:以各種數據文件形式為載體對個人知識(論文、專著、技術總結等)進行上載,通過知識評價體系,將個人知識提升為企業知識,并納入企業資源庫中,建立企業知識再利用的反饋系統。

6 系統業務架構

企業信息系統集成平臺的業務應用層集成了企業 4大類共 12個業務應用子系統,各系統間的業務集成通過 SOA平臺的相關技術來實現:縱向上利用數據接口技術,通過知識資源管理平臺提供統一基礎數據,實現系統間的數據交換;橫向上通過業務流程驅動機制實現各系統的業務流程掛接。

圖 5是協同設計系統與資源管理系統的業務集成實例。協同設計系統提供了工程數據采集和工程師輔助支持接口,知識資源管理系統提供了資源數據采集、管理與維護、查詢與快速檢索為一體的資源管理與應用,兩系統通過知識資源管理服務平臺進行工程數據交互,形成在設計生產過程中進行知識采集、加工、存儲和再利用的知識管理閉環過程。

7 系統網絡架構

當前企業信息系統較少采用單純的集中架構模式,系統集中與分布程度與企業本身組織機構地域分布和企業運行模式有關。通常企業包含總部以及位于各地的分支機構,這就要求系統網絡架構設計需綜合 3方面因素:一、采取分布或集中與分布相結合的形式;二、數據的存儲與傳輸設計需要結合企業具體的網絡拓撲條件;三、系統服務器的部署模式需要結合用戶訪問量與訪問形式。

圖 5 業務系統集成示意圖

7.1 分布式數據存儲與訪問模型

圖 6給出了一個基于分布式架構的系統數據存儲與訪問模型示例:

· 企業全部資源集中存儲在企業總部的數據中心,結構化資源數據存儲在核心資源數據庫中,非結構化數據存儲在文件系統(IPSAN)中[4]。

· 根據數據采集與傳輸規則,位于企業總部的數據中心定期從分支機構數據庫進行數據采集或復制同步。同時,企業數據中心承擔著分布數據庫的異地備份功能。

· 數據中心與分布數據庫的數據傳輸通過互聯網或企業專網進行。

· 用戶可以通過企業內聯網進行本地資源的訪

問,也可以通過授權直接訪問企業數據中心。

7.2 分布式系統部署模型

圖 7給出了一個集中與分布相結合的系統部署模型:

· 集中式部署:統一的基于 SOA架構的信息系統平臺部署在總院數據中心機房,系統用戶(全院)通過企業內網、互聯網訪問和應用系統。

· 分布式部署:系統可根據需要,部署在系統用戶單位機房,系統用戶通過本單位網絡本地化訪問和應用系統。

· 應用負載均衡:企業總部的應用服務器集合了系統全部的應用服務資源,系統用戶可通過授權進行訪問。同時分支機構服務器優先響應本地用戶系統服務請求,起到了對企業總部服務的應用負載均衡的作用。

8 結束語

本文以企業核心資源庫與知識資源平臺為重點內容,系統化的總結了基于資源管理的信息系統架構方法,在國內勘察設計行業知識管理技術發展和建設初期,為行業內企業信息系統建設提供了一套系統設計參考“藍圖”。但如何建立行業基于資源管理的信息系統架構標準,是一項艱巨任務,需要業內企業共同努力。

[1]劉霽.用知識管理帶動勘察設計企業的信息化[J].中國勘察設計,2011(1)

[2]Martin Fowler.《企業應用架構模式》

[3]Kenneth E.K endall Julie E.K endal.l《系統分析與設計》

[4]張瑞祥.設計企業信息數據集中存儲系統平臺建設[J].土木建筑工程信息技術,2010(1)

Infor mation System Architecture Based on Resource Manage ment for Survey and Design Enterprises

Wang Hui,Liu Ji,XieWei

(China Electronics Engineering Design Institute,Beijing100840,China)

Based on technical architecture,data architecture,application architecture,business architecture,network architecture and other information systems architecture design theory combing an engineering instance.This paper proposes a reference design solution for the Information system architecture based on resourcemanagement for survey and design enterprises,meanwhile,gives reference designmethods andmodels of the key techniques in the system architecture's design.

SOA;Know ledgeResource;DataMode;l Resource Library;Resource Platfor m Distributed;ApplicationModel

F270.7

A

1674-7461(2011)02-0037-08

“十一五”國家科技支撐計劃資助課題(2007BAF23B03)

王輝(1979-),男,工程師,項目經理。主要研究方向:工程設計企業信息化技術與方案實施。