企业服务总线（ESB）：全球价值链中的电气系统与信息技术集成

可在www.sciencedirect.com上在线ScienceDirect电气系统与信息技术学报3（2016）127业务集成单元（BIU）适配器，用于网络上的工业全球价值链AdelGhannamMSA大学，管理科学学院，管理信息系统系，埃及开罗接收日期：2016年1月4日;接受日期：2016年2016年3月24日在线发布摘要今天的制造企业很少孤立地生活。它们需要相互连接，以便创造出 被称为全球价值链的一组企业可以获得价值。面向服务的体系结构（SOA）和事件驱动的体系结构（EDA）是解决复杂集成挑战的两种不同范例。企业服务总线（ESB）允许实现SOA和EDA概念。本文讨论了一个企业服务总线（ESB）的发展，授予全球价值链的运作建议的业务集成单元（BIU）被设计为插入每个企业系统。BIU包含一个© 2016 电 子 研 究 所 （ ERI ） 。 Elsevier B. V. 制 作 和 托 管 这 是 CC BY-NC-ND 许 可 证 下 的 开 放 获 取 文 章（http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/）。关键词：全球价值链;全球价值链;过程集成;互操作性; UML模型; ESB1. 介绍在这一介绍部分，我们探讨了研究计划的原因，重要的定义和解决的问题的范围。1.1. 研究的业务原理在本节中，我们将探讨研究的商业原因WTO（2013）在最近的一份报告中引用“In 国际联合生产安排--即全球供应链--的扩散从根本上改变了我们的联系电话：+20 1223109156。电子邮件地址：mghanam@msa.eun.eg电子研究所（ERI）负责同行评审http://dx.doi.org/10.1016/j.jesit.2016.03.0012314-7172/© 2016电子研究所（ERI）。Elsevier B. V.制作和托管这是CC BY-NC-ND许可证下的开放获取文章（http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/）。128A. Ghannam/Journal of Electrical Systems and Information Technology 3（2016）127图1.一、价值网：在由网络协调的产业价值链中共同行动的公司的集合技术进步和有利的政策环境使企业能够在多个地点开展国际化业务，以提高效率、降低成本和加快生产。各国政府认识到，参与全球价值链将为其工人和经济带来价值和机会;因此，它们寻求促进友好的政策框架。另一方面，联合国工业发展组织（UNIDO）和经济合作与发展组织（OECD）认为，经济增长的主要驱动力正在变得更加专业化，从事知识密集型、高附加值的活动。对大多数公司来说，在传统的以成本为基础的行业和活动中进行专业化已集群办法将帮助成员企业超越其个别能力，将自己组织成动态生产网络，与其他公司和机构发展战略关系，以提高其基于规模经济、创新和学习的竞争优势。上述国际驱动力导致全球价值链GVC的更多发展。全球价值链是供应链管理的演变，是它将重点从单纯的生产转移到整个活动范围，见波特的价值链（波特，1985年），从设计到营销，它使治理问题成为问题1.2. GVC定义全球价值链是一组商业组织，在市场上销售商品和服务，或作为供应商，制造商，分销商和客户之间的整体互动 由于供应商、制造商、分销商和客户之间的相互作用，我们为实物增加了价值，图1。21世纪的竞争将是价值链之间的竞争，价值链将有效地整合其能力和资源，在全球市场上竞争我们不再有封闭保护的本地市场模式。价值链的思想是基于组织的过程观，将制造（或服务）组织视为一个系统，由每个子系统组成，每个子系统都有输入，转换过程和输出。投入、转换过程和产出涉及资源的获取和消耗--资金、劳动力、材料、设备、建筑物、土地、行政和管理。价值链活动的开展方式决定成本并影响利润。价值链的概念在运营管理科学中是众所周知的。根据波特（1985），图2。子系统一般可以分为主要活动或支持活动，所有企业都必须以某种形式开展A. Ghannam/Journal of Electrical Systems and Information Technology 3（2016）127129图二.波特主要子系统包括：1. 物流2. 运营3. 物流4. 市场营销和销售5. 服务支持子系统包括：1. 采购2. 人力资源管理3. 技术开发4. 基础设施1.3. 研究问题在本文中，我们解决的业务子系统的互操作性在设计的全球价值链系统解决如何ICT可以有助于减少制造订单的响应时间。延迟可能是由于信息延迟和价值链中合作伙伴之间的扭曲，由于成员之间的流程间集成的弱点。过程间集成将允许活动的协调流动，并加快纠正意外缺陷的速度。目前的生产模式是对活动的单一关注 这些活动形成了一系列线性步骤中的各个节点，我们称之为供应链。3.第三章。传统的供应链是一个有序的信息流和物质流动的序列。今天，信息和材料不再以简单的线性方式从供应商流向客户。信息的流动类似于一个复杂的交换网，而不是一个链条（见图1）。 3）。无缝的材料流动是通过将信息交换的顺序线性链的概念替换为一组跨越网络上全球价值链成员的并发交换来实现的例如，来自世界各地的供应商的部件装运可以安排为同时交付给制造商，以满足客户的日期。130A. Ghannam/Journal of Electrical Systems and Information Technology 3（2016）127图三.传统供应链管理和全球价值链之间的区别（Greis和Kasarda，1997年）。见图4。SOA中的请求/应答机制此外，创新设计可以在全球价值链成员之间同时进行。这种并发性可以通过在Web上集成成员进程成员的系统应该在没有人为干预的情况下直接通信，以防止由于多个人的迟到而导致的延迟。2. 方法和技术2.1. 互联网上协同计算的必要背景在网络上形成全球价值链需要协调业务流程，以便在协作环境中共同工作。这允许活动的并发执行。全 球 价 值 链 网 络 的 总 体 架 构 将 基 于 面 向 服 务 架 构 SOA 。 SOA （ GeorgakopoulosandPapazoglou ，2009;Maréchaux，2006）是基于传统的请求/应答机制，如图2所示。 四、 服务消费者通过网络调用服务提供者，并且必须等待直到提供者端的操作完成。SOA是一种体系结构模式，它涉及将应用程序分解为互操作服务的托管网络。这些服务可以用各种技术实现。SOA、Web服务描述语言（WSDL）和Web服务解决方案（GeorgakopoulosandPapazoglou，2009;ws-i;SpecialissueWeb，2007;Clark，2015）支持两个关键角色：服务请求者（客户端）和服务提供者，它们通过服务请求进行通信。表1显示了SOA的基本特性。表1SOA的基本特征。能力描述松耦合交互服务的调用与其技术和位置无关基于使用者的触发器控制流由客户端（服务使用者）启动A. Ghannam/Journal of Electrical Systems and Information Technology 3（2016）127131表2EDA的基本特性。能力描述事件发布者不知道事件订阅者的存在多对多通信发布/订阅消息传递，其中一个特定事件可能影响多个订阅者基于事件的触发器由接收方根据发布异步通过事件消息传递服务请求是根据简单对象访问协议（万维网联盟（W3C））SOAP（Georgakopoulos和Papazoglou，2009）格式化的消息。 SOAP需要一个轻量级协议，允许远程过程使用各种传输协议在Internet上进行类似RPC的调用。原则上，SOAP提供了一个分布式处理模型，该模型假定SOAP消息起源于初始SOAP发送方，并被发送到最终SOAP接收方。SOAP规范建立了一种标准消息格式，该格式由能够承载RPC和以文档为中心的数据的XML文档组成。这有利于同步（请求和响应）以及异步（流程驱动）数据交换模型。SOAP请求由运行时服务（SOAP“侦听器”）接收，该处理完请求后，提供者通常会以SOAP信封的形式向客户端发送一个响应，其中包含XML消息。Web服务描述语言（WSDL）是一种W3C规范，为描述Web服务定义提供了最重要的语言。Web服务需要以一致的方式定义，以便它们可以被其他服务和应用程序发现并与之接口WSDL服务描述描述了服务的接触点，也称为服务端点或端点。它建立服务的物理位置，并提供端点接口的正式定义，以便希望与服务通信的程序确切地知道如何构造所需的请求消息。WSDL通常与SOAP和XML模式结合使用，以通过Internet提供Web服务连接到Web服务的客户机程序使用的任何特殊数据库都以XML模式的形式嵌入到WSDL文件中然后，客户机可以使用SOAP来实际调用WSDL文件中列出的操作之一，例如使用HTTP上的XML。在企业上下文中，业务事件（例如，客户订单、货物到达装货码头或账单的支付）可能在任何时间点影响商业过程的正常过程这意味着不能预先设计业务流程（假设事件遵循预定的模式），而必须更加动态地 定 义 业 务 流 程， 以 允 许 流 程 流 由 异 步 事 件 驱动 。 事 件 驱 动 架 构 （ EDA ） （ Georgakopoulos 和Papazoglou，2009;Maréchaux，2006）定义了一种设计和实现应用程序和系统的方法EDA的基本特性如表2所示。EDA不是取代SOA，而是对SOA的虽然SOA通常更适合请求/响应交换，但EDA引入了长时间运行的异步流程功能。此外，EDA节点发布事件，并且不依赖于已发布服务的可用性。它实际上与其他节点解耦。EDA使用消息传递在两个或多个应用程序进程之间进行通信通信由“事件”发起此触发器通常对应于某个业务事件。然后通知该事件的任何订阅者，从而激活，如图所示。 五、结合SOA、EDA和Web服务技术实现了企业服务总线（Enterprise Service Bus，ESB）。 五、 ESB提供消息传递、路由和转换功能，使服务能够在开发时或运行时轻松集成。ESB充当中间层，支持不同应用程序进程之间的通信。部署到企业服务总线上的服务可以由消费者或事件触发。它支持同步和异步，便于一个或多个涉众之间的交互（一对一或多对多通信）。因此ESB提供了SOA和EDA范例的所有功能（请参见表1和表2）。在我们的模型中，ESB是在Internet上实现的，以允许松散耦合的GVC。···132A. Ghannam/Journal of Electrical Systems and Information Technology 3（2016）127图五.事件驱动架构中的发布/订阅机制。工序间的协调要求实时监控车间的货物运动，以实现实时协调。Zhang等人（2012）提出了一种支持RFID的实时制造信息跟踪基础设施，以解决实时制造数据捕获和制造信息处理方法，参见图6。他的工作解决了以下关键设计问题：(1) 如何建立一个全面的实时制造信息跟踪基础设施，以支持最佳计划和管理？(2) 应跟踪哪些类型的制造信息，以及如何轻松有效地部署自动识别设备（如RFID读取器和标签），以在生产阶段捕获制造数据？(3) 如何处理分布的实时制造信息，为实时决策提供有用的、有意义的制造信息？见图6。 张氏建筑。A. Ghannam/Journal of Electrical Systems and Information Technology 3（2016）127133见图7。电子制造架构（Ghannam等人， 2015年）。图图6显示了此基础架构中涉及的四个核心组件：1. 支持RFID的制造数据捕获：该组件负责捕获在不同制造资源发生的实时制造信息。2. 信息管理中心：信息管理中心主要是对整个车间进行统一的数据管理，并为跟踪系统与企业服务器的通信提供便利3. 实时制造信息处理模型：RFID设备捕获的实时制造数据对企业来说是无序和无意义的。尽管这些数据记录了生产执行的真实状态，但仍需要对其进行处理，以提供有意义的管理信息，如总体制造成本、制造进度、库存等。4. 基于多视图的实时制造信息浏览器：面向企业制造执行过程的多视图实时制造信息浏览器，为目标用户提供可视化的实时制造信息，以支持其合理的制造操作，便于自适应决策。Zhang的体系结构符合ISA标准。 基于ISA和Zhang的工作，已经实施了应用&研发工作，以将RFID可见性引入埃及制造业的库存和库存控制中（Ghannam等人， 2015年）。 在这个应用的&研发工作中，采用的架构如图所示。 7，并被称为电子制造。目标是开发一个原型，管理车间控制（SFC）系统与后端ERP系统的实时交互，以纠正车间的延迟，改善实时操作，降低成本，并通过智能使用RFID实现实时可见性。图7示出了以下层：底层是物理RFID网络，包括：RFID标签、天线、阅读器、触摸屏和SFC车间通信网络第二层是网络控制中间件，负责：1. 标签ID2. 读/写标签3. 管理数据点和读取器4. 管理读卡器网络和相关天线之间到SFC系统的传输5. 管理车间SFC应用层使用Java-Eclipse环境执行SFC流程它提供以下应用程序服务：···134A. Ghannam/Journal of Electrical Systems and Information Technology 3（2016）127证监会分为六个服务状态：1. 当日服务开始，从ERP系统获取当日派单（订单明细表2. 构建票证标签服务，用于为今天的订单创建构建票证标签3. 将领班分配到区域（数据点区域），将分配的数据点地址写入领班个人标签。4. 用于监视构建标记移动5. 用于创建产品标签6. 反馈服务，将每日派单中已完成的项目转移到ERP中SFC维护服务：1. 从今天起，从ERP中获取一周的预防性/纠正性维护记录2. 在SFC数据库3. 使用固定阅读器/天线网络将维护订单编号写入指定的维护标签4. 维护操作员通过无线手持RFID阅读器验证订单并执行工作5. 读取所有维护标签6. 将当今已关闭的维护记录传输到世界任何地方的中央ERP系统7. 请求纠正性维护SFC昂贵的工具控制服务是1. 使用固定的读写器网络，读取昂贵工具店大门范围内的操作员RFID标签2. 显示操作员的个人属性，从他的标签，在触摸屏上的昂贵的工具商店大门3. 使用固定读取器网络将工具ID写入范围内的领班个人标签4. 工具返回时，从操作员标签上擦除工具ID，并在SFC DB中保留历史记录上层XML Web界面，与生产计划系统（ERP）的可配置集成-基于XML技术和Web服务描述语言3. 用UML逻辑设计将需求转换为系统模型，该模型仅描述概念需求，而不描述这些需求的任何可能的技术设计或实现常见的同义词包括概念设计和基本设计。在IT系统设计中，这一步骤是强制性的，以指定系统正在执行什么任务，然后是物理设计，回答如何完成任务。在本文的模型中，我们专注于在全球价值链网络中的成员的制造过程的协调从概念上讲，SOA中最令人感兴趣的流程集成形式是涉及下面定义的操作的形式，图1。 8，以及他们在所有权上的互动，我们称之为联合行动。 图如图8所示，一条活动线（左边）可以通过GVC 3完成，而不跨越任何所有权边界，但在GVC的情况下，从GVC 4开始的替代路径只能通过使用互联网上的协作计算跨越所有权边界的联合行动来完成。在本节中，使用UML类和序列图设计动作/或/流程的协调一个高层次的概念视图是在图。9.第九条。传统上，应用程序之间的集成是通过电子数据交换EDI实现的。事实上，传统的EDI在三个关键领域无法满足当今我们需要业务应用程序在Web上的互操作性，而不管它们位于何处。拟议的全球价值链网络模型的总体概念视图应满足图1中给出的视图。9.第九条。我们有两种方法。传统的一个被称为信息枢纽（李和黄，2001年），在图。 10个。信息中心是数据网络中的一个节点，多个组织在其中进行交互以构建IT基础设施。它具有数据存储、信息处理和推/拉发布的能力。整个网络与参与者ERP或其他企业系统）是辐条。由于应用程序之间的交互风格截然不同，它们通常不会实时连接更典型的是，入站适配器将数据从系统提取到基于文件或消息的存储中，然后集成流操作数据并将其传递到目标系统。拥有一个单一的集线器使这种架构的系统易于管理，但可扩展性会受到影响。在某个时间点，随着消息数量的增加，可伸缩性变得依赖于·A. Ghannam/Journal of Electrical Systems and Information Technology 3（2016）127135企业-1ERPN-乙酰氨基酚互联网SFC-1 SFC-N见图8。涉及跨越所有权边界的行为的活动。见图9。总体概念性观点。见图10。信息中心。在硬件上。拥有更大的服务器来扩展应用程序从来都不是一个理想的解决方案，因此要克服这个限制。要成功构建和部署分布式面向服务的体系结构，需要解决以下主要方面(a) 服务支持：每个独立的应用程序都作为一个服务公开。136A. Ghannam/Journal of Electrical Systems and Information Technology 3（2016）127Enterprise-1ERPERP企业资源规划ERP适配器的ESB边界互联网适配器证监会适配器证监会适配器SFC-1SFC-N见图11。 ESB概念架构。(b) 服务编排：分布式服务在明确指定的流程中进行配置和编排(c) 服务：必须被监视，并且它们的调用和选择可能需要被配置以更好地满足应用程序特定的目标。中心辐射的新替代方案是企业服务总线ESB（Chappell，2004），图11。ESB是下一代集成中间件，能够应用于广泛的集成项目。由于其基于标准的平台，它支持服务消费者和服务提供者之间的各种通信。ESB编排流程流，找到消息的正确路由路径，并将消息转换为可理解的语言。这种逻辑集中在每个企业的适配器中，因此使用服务或提供服务可以彼此完全独立。新的服务使用者或服务提供者可以附加到ESB，而不会阻塞现有的流。Chappell（2004）描述了ESB的以下关键特征普遍性; ESB能够跨越GVC。服务使用者或服务提供者可以根据需要插入到ESB中，并且能够具有可见性，并与插入到ESB中的任何其他应用程序或服务共享数据流程流; ESB的流程流功能范围从简单的步骤序列到复杂的业务流程编排，并且存在于网络中或共存于更大的集成网络中。ESB中的流程流还可以基于内容执行消息的智能路由。XML作为集成数据类型;尽管ESB可以以任何打包形式路由数据，但XML数据类型是表示在应用程序之间流动的数据的理想基础。实时吞吐量和洞察力; ESB提供支持实时洞察实时业务数据的基础所有接收到的消息都根据路由规则直接路由，事件驱动架构中的ESB支持应用程序的实时集成。集线器/辐条拓扑和总线拓扑之间的关键区别在于，对于总线架构，执行消息转换和路由的集成引擎分布在应用程序适配器中，而总线架构需要应用程序适配器在与原始应用程序相同的平台上运行。适配器的结构如图所示。 12个。 在本研究中，我们称之为业务集成单元（BIU）。它有五个组成部分。UML的逻辑设计是根据类图给出的（图1）。 13）和序列图（图。 14）。····A. Ghannam/Journal of Electrical Systems and Information Technology 3（2016）127137- 结束- 结束1. *11. *- 结束0.. 1-结束41- 结束1-结束91. *- 结束- 结束- 结束- 可用的所需WSDL端点+与其他成员重复（）+get product_status（）+commit start manufacturing- 产品质量状况- 合作伙伴名称-BOM名称- 产品名称SFC服务提供商客户ERP+generate member commitsignal（）- 事件处理程序状态：布尔事件处理程序+检查产品名称（）+检查BOM名称（）+获取会员产品代码（）+get BOM name（）：协作者映射+通知客户产品完成（）- 产品代码-BOM名称-SOAP消息属性合作者地图SOAP消息处理程序·SOAP消息处理程序业务协作者地图配置器业务事件处理程序（EDA功能）WSDL端点业务应用程序SFC/或/ERP见图12。 BIU。- 结束1 10.. 11图十三. UML类图。1. WSDL是ERP或SFC的服务端点WSDL组件包含客户端调用Web服务方法所需的所有用作操作参数或返回值每个操作允许的协议和消息格式用于访问Web服务2. EDA;它定义了操作和序列的开始和结束3. 业务协同地图配置器;它是访问控制列表。它确定了每个成员在全球价值链制造中的作用。角色根据制造业+check（）+做服务（）···138A. Ghannam/Journal of Electrical Systems and Information Technology 3（2016）127见图14。BIU的UML序列图作为物料清单BOM，示例如图15所示。配置器将合作伙伴的角色存储在产品BOM中。配置器由SOAPXML内容询问。在该示例中，最终产品由两个组件制造，每个组件进一步由其他产品制造。部件的制造分配给合作伙伴1和2。配置消息由最终产品所有者在协作周期开始时发出。图15.根据实时BOM分配角色的示例。A. Ghannam/Journal of Electrical Systems and Information Technology 3（2016）1271394. 原则上，SOAP消息处理程序提供了一个分布式处理模型，该模型假定SOAP消息起源于初始SOAP发送方，并被发送到最终SOAP接收方。SOAP规范建立了一种标准消息格式，该格式由能够承载远程过程调用（RPC）和以文档为中心的数据的XML文档组成。处理完请求后，提供者通常会以SOAP信封的形式向客户端发送一个响应SOAP消息处理程序有两个主要操作，参见图13的类图，即：(1) 获取BOM名称(2) 获取BOM4. 结论和今后的工作当今在这项研究中，我们解决了ESB的发展，授予全球价值链制造业务的运作，使用RFID，SOA，Web服务和XML技术。ESB是针对轴辐式集成体系结构进行讨论的。结果表明，ESB在企业之间提供了真正的松散耦合，允许它们在存在差异的情况下进行通信。所开发的ESB模型使用一个建议的业务集成单元（business-integrator-unit，BIU）插入每个企业系统。BIU包含一个“业务协作地图配置器”，允许在实时分配和使用的技术（ESB，RFID，SOA，Web服务，XML）使制造业中的GVC实现满足GVC的基本特征，即：普遍性; ESB能够跨越GVC甚至更远。服务使用者或服务提供者可以根据需要使用BIU插入到ESB中，并且能够具有可见性并与插入到ESB中的任何其他应用程序或服务共享数据流程流; ESB的流程流功能范围从简单的步骤序列到复杂的业务流程编排，并且存在于网络中或共存于更大的集成网络中。用UML设计了系统模型，给出了类图和序列图。该研究计划的下一步是：1. 约束理论（TOC）使用系统视角来分析和理解整个系统，而不仅仅是系统的一部分。这使得有可能识别约束或限制系统输出的系统元素。通过识别这些约束，可以找到减轻这些约束的方法，以提高整体系统性能。TOC已被应用于一个单一的公司使用两种技术的制造计划。我们的目的是扩展技术的集团公司的全球价值链与BIU。这两种技术是：(a) 鼓式缓冲绳方法（DBR）调度方法是通过使用时间缓冲来管理的鼓是系统进度或约束工作的速度。Rope提供关键控制点之间的通信，以确保它们的同步。缓冲区是战略性放置的库存，以保护系统的输出免受系统中发生的变化。DBR方法论评估了组织中的资源和材料利用率。在本文中，我们需要在给定的ESB模型上应用相同的概念，以放松对GVC性能(b) CONSTANT方法论（CONSTANT WORK IN PROCESS）是一种拉式制造计划和控制系统。它具有广泛使用的日本拉（而不是推计划）看板系统的好处我们需要在本文中的给定模型上应用相同的概念来放松对GVC性能的约束2. 模拟生成的制造业ESB，以评估影响交付时间的关键因素的影响3. 实现制造业ESB4. 将工作扩展到包括参考价值链模型的所有流程，并研究代理技术的使用。··140A. Ghannam/Journal of Electrical Systems and Information Technology 3（2016）127引用Chappell，D.，2004年 企业服务总线。O'Reilly，Sebastopol，CA克拉克，K.J.，2015.咨询专家IBM，集成架构：比较Web API与面向服务的架构和企业应用集成。http://www.ibm.com/developerworks/websphere/library/techarticles/1503 clark/1305 clark.html。http://www.gs1.org/edi网站。Georgakopoulos，D.，Papazoglou，议员，2009年面向服务的计算。麻省理工学院出版社，马萨诸塞州。Ghannam，A.，Nassar，S.，El Deeb，H.，2015年。 RFID在工作中 Apics Mag. 25（9月/10月（5））。Greis，N.P.，Kasarda，J.D.，一九九七年。信息时代的企业物流。 加州管理员。 第五章39，55-79. https://www.isa.org/intech/201502standards/。Lee，H. L.，Whang，S.，2001. 电子商务与供应链整合，斯坦福大学全球供应链SGSCMF-W2-2001。 管理基金（无）。Maréchaux，J.L.，2006年3月IT架构师。IBMhttp://www.ibm.com/developerworks/library/ws-soa-eda-esb/。http://www.oecd.org/sti/ind/38558080.pdf网站。波特法医一九八五年 竞争优势。 《自由报》，纽约，页。 11 -15（第1章）。Specialissue Web 2，SOA，IEEE，IT，Pro，May/June 2007.http://www.unido.org/fileadmin/user media upgrade/Who we are/Structure/Director-General/UNIDO 2014 Report Egyptupdated.pdf.http://www.ws-i.org/网站。世贸组织，2013年。变化世界中的全球价值链。张玉，江，P.，黄，G.，Qu，T.，Zhou，G.，中国科学院，洪，J.，2012. 支持RFID的实时制造信息跟踪基础设施，适用于扩展型企业。J.Intell。制造商：2357-2366。