企业操作系统的开发、监测和控制

为监测和控制企业业务开发企业操作系统引用此版本：约瑟夫·尤瑟夫开发企业操作系统，用于监测和控制企业业务。其他[cond-mat.other]。波尔多大学，2017年。英语NNT：2017BORD 0761。电话：01760341HAL Id：tel-01760341https://theses.hal.science/tel-017603412018年4月6日提交HAL是一个多学科的开放获取档案馆，用于存放和传播科学研究文件，无论它们是否已这些文件可能来自法国或国外的教学和研究机构，或来自公共或私人研究中心。L’archive ouverte pluridisciplinaireTHERISSE PRESENTÉEPOUR OBTENIR LE GRADE DE博士DEL’UNIVERSITÉ DE物理学和工程学博士课程约瑟夫·优素福为监测和控制企业业务建立企业操作副导演：陈大卫（联合导演：GregoryZACHAREWICZ）2017年12月21日评审团名单：M. DUCQ，Yves Escherseur，波尔多大学校长M. KASSEL，Stephan Basseur，University des SciencesZwickau特别报告员M. ARCHIMEDE，Bernard Pasteur，Ecole NationaleM. CHEN，David Daughseur，波尔多大学校长M. ZACHAREWICZ，Gregory MCF（H.D.R），波尔多大学联合主任M. DACLIN，Nicolas Maintre-Alès Examinateur矿业学院23标题：Décampement简介：操作系统是一个与人类和物质信息（MacOS、Windows、IOS、Android等）之间的信息接口密切相关的概念。在未来基于物联网和网络物理原理的企业系 统 开 发 中 ， 本 文 提 出 了 开 发 企 业 开 发 系 统 - 企 业 开 发 系 统 （ EOS ） ;Contruirement à ERP，qui est defini comme un programme qui permet à l'organisationau niveau opérationnel d'utiliser un système d'applications intégrées afin d'automatiserde nombreuses fonctions liées à la technologie et aux services，EOS servira d'interfaceentre les gestionnaires d'entreprise et les resources d'entreprise pour le suivi en tempsréel et le controlle des opérations.我们将介绍背景、优先事项、缺陷和结果。Ensuite，un ensemble d'exigences et defonctionnalités d'EOS est décrit.此外，在相关工作中存在一种技术，这种技术与EOS的特殊要求相对应。根据需求和结果的不同，概念、技术和植入的架构也是不同的，包括内部和外部的构成。La dernière partie presenteront deux deplets dansles secondary bancaire et manufacturier pour illustrer l'utilisation de l'EOS.Mots clés ： Systeme d'exploitation ， architecture ， modèle ， infrastructure ，interopéabilité d'entreprise，simulation distribuée.4题目：开发企业操作系统以监控企业操作。翻译后摘要：操作系统（OS）是一个众所周知的概念，在计算机科学中作为人类和计算机硬件（MacOS，Windows，IOS，Android，.）之间的接口。从基于物联网和网络物理系统原理开发下一代企业系统的角度来看，本博士研究提出开发企业操作系统（EOS）;与企业资源规划系统不同的是，企业资源规划系统被定义为一个平台，使本组织在业务一级能够使用一个综合应用系统，以便使许多与技术和服务有关的后台办公室职能自动化，EOS将作为企业业务经理和企业资源之间的接口，用于实时监控和控制企业运营。论文首先介绍了背景、优先事项、挑战和预期成果。然后描述了EOS的一组需求和功能。然后，对现有相关工作进行调查，并将其映射到与EOS相关的指定要求。然后，根据需求和最先进的结果，概述了EOS的概念，技术和实施架构，包括所有内部和外部组件。最后一部分以银行业和制造业为例说明了状态方程的应用。关键词：操作系统，体系结构，模型，基础设施，企业互操作性，分布式仿真。材料与系统集成系统[IMS，CNR SU MR5218，B-t.A3 1 -35 1C our sd el <$Libe'r<$ tion-33400 Tnce]5确认本论文在波尔多大学的“Productique du Lâborâtoire de l'In t e ′ g r â tion du M â te ′ r iâu â u Sy s t e ` m e（I M S，C N R S U M R 5218）”小组中发表首先，我想向我的导师：波尔多大学教授Dâvid Chen先生和波尔多大学副教授Gregory ZACHAREWICZ先生表达我诚挚的谢意，感谢他们不断的支持、热情、动力和丰富的知识。他们的指导帮助了我在整个研究和论文期间。我不能想象有更好的导师和导师为我的博士学位。study.除了我的导师，我想thânk我的博士委员会的成员：先生. St ep hânKA SSE L-Pr ofessor ât伯尔尼-RCHI MEDE-Pr o fessor-Yves DUCQNicolâs DACLIN我还要衷心感谢波尔多大学教授Xâvier MOREAU先生我想感谢博士生，研究人员和员工的“IMS”Lâborâtory最后，但不是最不重要的，我永远感激我的父母，我的妻子，我的儿子，还有我的家人，在这些年的学习中，他们给予了我坚定的支持67纲要第1一、一般性介绍. 131.1背景和问题.........................................................................................131.2研究目标151.3论文的贡献161.4论文的结构. 17第2章.基本概念和要求192.1计算机操作系统192.2分布式执行的概念252.2.1面向服务的架构方法2.2.2分布式仿真252.2.2.1分布式交互仿真（DIS）262.2.2.2聚合级模拟协议（ALSP）262.2.2.3高层体系结构（HLA）272.3企业整合（EI）272.4企业资源规划解决方案282.5企业操作系统（EOS）早期概念282.6概念之间的比较2.6.1EI、ERP和拟议的EOS概念292.6.2OS和拟议的EOS概念312.7企业互操作性的概念2.8企业互操作性的方法、体系结构和模型2.8.1模型驱动架构（MDA）342.8.2架构驱动的现代化（ADM）352.8.3企业互操作性标准2.8.3.1远程方法调用（RMI）352.8.3.2高层体系结构（HLA）372.9过程建模402.9.1业务流程模型和符号（BPMN）82.9.1.1BPMN编辑412.10EOS要求和功能412.10.1企业资源管理（ERM）2.10.2企业流程管理（ERP）422.10.3企业信息管理（EIM）432.10.4演示管理（PM）442.10.5互操作性管理（IM）452.11结论.................................................................................................... 46第3最新技术水平473.1相关工作概述473.1.1公共对象请求代理体系结构（CORBA）473.1.2 ENV135503.1.3企业服务总线（ESB）483.1.4工作流程管理（WfM）493.1.5企业应用集成（EAI）493.1.6开放软件基金会/分布式计算环境（OSF/DCE）503.1.7开放分布式处理（ODP）503.2现有办法与EOS513.3结论.................................................................................................... 61第4章.贡献：EOS架构644.1导言. 644.2基于互操作性的EOS的地位644.3概念架构674.4技术架构4.5实施架构714.5.1实施办法. 714.5.2HLAFOM第734.6结论77第5章.应用：案例研究785.1银行部门95.2制造业5.3结论.................................................................................................... 91第6一般性结论和展望. 92参考文献97附件. 1041>银行业2>银行业-3> KDM文件由MoDisco 1094>由MoDisco 1125> FOM generation 1176> SOM生成1227> RTI特定代码12310图图1.三、论文结构概述图2. 建筑发表在WordPress杂志（肖恩2009）22图3：发表在“Operating System Concepts”论文中的体系结构图4：“Windows Internals”论文中发布的架构图5：在“WWDC 98摘要”论文中发布的架构图6：分布式交互仿真26图7：EI、ERP和拟议EOS 30图8：INTEROP企业互操作性框架图9：RMI结构36图10：高级架构37图11：现有方法的相关性和不合理性。.............................................................62图12：EOS在互操作性框架中的定位65图13：EOS概念架构67图14：EOS技术架构69图15：EOS实施架构72图16. MoDisco特色74图17. MoDisco配置和规格75图18.使用MoDisco工具生成UML文件75图19. UML模型76图20. FOM文件的生成77图21：银行汇率更新的概念和技术架构......................................................................................................................... 80图22：通过EOS 80图23：银行汇率更新的实施架构82图24.与银行部门案例研究有关的业务流程和项目管理网络图83图25. BPMN XML文件84图26：企业结构，主要信息流（红线）和物质流（黑线）87图27：制造业案例情景8811图28：与制造业案例研究相关的BPMN图90图29：与制造业案例研究相关的图30：与portico 104图31：图32：与poRTICO集成的企业资源管理联邦成员....................................................................................................................... 105图33：与poRTIco 105图34：KDM代码文件106图35：KDM模型设计107图36：UML代码文件107图37：UML模型设计108图38：FOM文件的XML模型发现108图39：FOM文件生成109图40：EOS联邦成员-内部通信结果10912表表1：计算机操作系统和EOS 31表2.现有方法与EOS要求的比较..........................................................................表3.对照企业资源管理进行评价..........................................................................表4.对照企业流程管理进行评价..........................................................................表5.对企业信息管理的评价..................................................................................表6.根据演示管理进行评估..................................................................................58表7：针对互操作性管理进行的表8：与EOS 6613第1一般性介绍目前，企业的日常运营并没有得到有效的监控和控制。这主要是由于缺乏一个全系统的操作系统，各种异构的企业应用程序和难以获得企业运营的实时数据。在过去的三十年里，人们花费了巨大的努力来开发企业集成（如CORBA，EAI...）（Linthicum 1999），企业资源规划和管理解决方案，即ERP（如SAP，Oracle...）。这些不同的方法仍然不能令人满意，因为它们强加的架构，高成本和长时间的延迟，以实现在企业中。随着基于物联网（IoT）和网络物理系统（CPS）原理的下一代企业制造系统的发展，未来企业将需要量身定制的本文提出开发一个企业操作系统（EOS），旨在将现有的方法结合在一起，以实现互补和协同作用。拟议的EOS将以与计算机操作系统（OS）相同的方式运行，但在企业上下文中监视和控制企业操作。设想的EOS将执行业务经理定义的企业模型，通过动态分配的企业资源触发企业运营，并通过各种传感设备和前端监控企业资源（人力，加工，计算）的使用。这一总体介绍将介绍研究背景，确定研究目标，概述拟议的贡献，并给出本研究报告的结构。1.1背景和问题由于复杂的计算机系统、中间件和服务的安排、协调和管理，在市场中运作的产业组织变得越来越复杂和动态。这些企业不断地重新设计其结构和业务流程，以实践企业应用集成，从而适应和实施其不断增长的服务、数据编排和分发方法。另一方面，快速变化的市场需求将迫使企业变得小型，智能和可扩展，以便能够14操作快速变化。在过去的30年里，有许多倡议，开发企业集成平台和基础设施，如CORBA，EAI等，但这些倡议未能提供令人满意的解决方案，以集成异构企业应用软件，特别是中小企业。企业整合仍然被视为一项复杂、昂贵和耗时的任务。另一方面，企业资源规划供应商和其他产品（PeopleSoft、SAP和JD Edwards）提供的几个成套软件通过提供一套执行标准业务功能的集成应用程序，改进了企业应用程序集成。直到最近几年，打包软件供应商都专注于一个应用程序或一套应用程序，他们自动化，而不考虑公司在其系统组合中可能拥有的其他可能的应用程序。因此，购买和安装打包应用程序（如ERP软件包）的大公司发现自己的数据和处理孤岛必须与其他孤岛桥接。随着这些桥梁的增长，系统及其接口的维护也会占用越来越多的资源。据估计，78%的企业选择了ERP解决方案或多个系统，以便通过在操作层面将多个软件和硬件连接在一起来促进数据编排（Burnson 2015）;然而，在过去的几年中，ERP系统的形象似乎已经从一个非常有前途的系统变成了一个非常苛刻的系统（Burnson 2015）。由于自顶向下的“封闭”方法，此解决方案可能会限制业务。它的规模和复杂性越来越大，这使得实施和更新非常耗时，涉及高成本并破坏当前的流程和操作。其他产品也在开发和提供，但成本较低，但具有较高的财务和经营风险（J.Gray和Prunter 1993）。面对企业集成和ERP打包解决方案中的问题;一种不同的方法包括通过在企业软件之间设置松散耦合连接来开发企业操作系统（EOS），这种连接是基于只有一个简化的中央协调器组件的联合互操作性的想法（Chen，Youssef和Zacharewicz2015）。它也被视为迈向下一代企业制造系统的关键步骤之一，为企业提供量身定制的解决方案，特别是中小型企业。15人们认为，传统的工厂自动化，物联网（IoT）的授权，将操作一个具有挑战性的工业迁移到第四次工业革命（或工业4.0）。企业将需要越来越多的动态工程能力来快速重新配置其系统，以便与内部和外部业务合作伙伴建立协作关系（Liffler和Tengesner 2013; Hermann，Pentek和Otto 2016）。在这种情况下，大规模使用连接到人类的传感器和移动设备将使整个企业的实时数据收集成为可能。EOS将使用这些数据来动态查找和分配可用资源，触发企业运营并监控其完成情况。1.2研究目标本文提出的开发企业级操作系统的研究是探索性的。所进行的工作仍处于初步阶段。主要目标是设计设想的EOS，并通过概念验证的案例来测试其可行性。我们建议开发的EOS被视为一种替代方法，旨在将现有的企业集成和ERP方法结合起来，以监控企业运营。它将管理和解释业务经理和活动所有者定义的企业模型和请求，通过动态分配的企业资源触发各种企业操作，控制流程执行，并通过各种传感设备和前端监控企业资源（人力，机加工，计算）的状态（Burnson 2015; J. Gray和Printer 1993）。更确切地说，EOS和现有的ERP解决方案有着相似的目标，但方法不同。企业资源规划是一种自上而下的综合方法，其框架包括主要的企业内部应用程序和业务功能。而EOS是一种自底向上的联邦方法，只提供企业操作系统（功能），允许各种异构和多供应商应用程序连接到EOS并一起操作。从这一点来看，EOS为企业实施量身定制的解决方案提供了更多的选择。重要的是要注意，在公司中实施EOS并不意味着EOS将监视和控制所有资源和在公司中进行的所有操作。16公司这取决于每个特定公司的业务和该公司的自动化程度。换句话说，一家公司必须决定哪些运营和资源对其运作至关重要，以实现其目标业绩。一般来说，只有企业模型中定义的操作和模型中所需的资源才由EOS控制。这个决定权留给企业在开发EOS方面的主要研究挑战可以陈述如下：o 解决异构企业软件应用需要连接到EOS并协同工作时的互操作性问题。尽管近年来已经开发了许多研究和解决方案（ATHENA 2003），但仍需要在EOS的上下文中开发和/或调整一些特定的互操作性实用服务（ESoCE-Net2012）。o 识别和定义EOS必须提供的主要功能/能力。这个问题也与一个问题密切相关：对EOS的要求是什么？要回答这个问题，至少必须涵盖三个基本方面：企业活动互操作、监视和控制。o 找到一种合适的技术来实现EOS，使其在技术上可行。有几种现有的技术可以实现EOS。其中一个标准是，所选择的解决方案应该促进市场上可用的企业应用程序的互操作性。由于与ERP相比成本较低，配备EOS的中小企业将只部署和安装可能来自不同供应商的所需软件应用程序。毫无疑问，EOS的成功将取决于潜在的行业认可。一旦EOS在工业界被采用，一个可预见的生态系统将随之发展，以提供与EOS兼容的各种企业应用程序，就像苹果的生态系统对IOS和谷歌的生态系统对Android一样。为了实现这一点，设想的EOS需要被认可为标准，以便企业解决方案供应商根据EOS的规范开发他们的应用程序。1.3论文贡献开发EOS是一项长期的研究工作。作为对这一目标的贡献，这个博士研究主要集中在EOS工程生命周期的早期阶段：o 确定设想的EOS需要满足的一组要求和功能，17必须满足和满足。o 在不同的抽象层次上阐述EOS架构：支持EOS工程生命周期各个阶段的概念、技术和实现架构。o 开发一个实现EOS架构的简化原型，以便通过案例研究测试和验证EOS概念。通过开发EOS，预期收益可概述如下：o 允许企业（特别是基于物联网和网络物理原理的未来企业）基于实时数据o 整合两个不同但互补的企业管理举措（信息技术平台/基础设施和基于企业资源规划的应用程序包）o 减少企业集成和企业流程编排o 通过提高组织内异构软件应用程序的互操作性，改善数据保护、效率和决策制定。o 提供一个自下而上的方法，为企业提供更多选择，以实施量身定制的解决方案，特别是中小企业。1.4论文结构本论文的结构安排如下：-第一章是对本文的总体介绍。第一章为绪论，介绍了本研究的背景和问题、研究的目的和贡献以及研究的总体结构。-第2章提供了与企业操作系统开发相关的基本概念和要求。这包括计算机操作系统和EOS的定义和体系结构、分布式仿真概念、企业互操作方法以及开发EOS-第3章介绍了与企业集成相关的模型和体系结构的最新发展，这些模型和体系结构与定义EOS体系结构相关。还提供了这些不同方法之间的比较。18-第四章介绍了用于企业操作系统开发的EOS体系结构。EOS架构定义在三个抽象层次：概念、技术和实现。-第五章是关于银行业和制造业的两个案例研究。这些案例旨在展示第2章中提出的EOS概念的可行性，并说明第4章中阐述的技术和实施架构的功能。-第六章给出了总体结论，讨论了本文的研究成果和主要优势，并指出了未来可能的工作方向。图1显示了论文的组织结构。自上而下：研究的领域，研究问题和提供的贡献。图1.论文结构概述19第2章.基本概念和要求企业操作系统的概念是从计算机领域的操作系统中得到启发的，作为ERP的替代品。本章首先回顾了计算机操作系统的定义和体系结构以及用于实现EOS的分布式仿真技术的概念。本文还根据所提出的状态方程的定义，将计算机操作系统与状态方程进行了类比。综述了与EOS开发相关的互操作性概念和企业互操作性模型。本章的最后一部分介绍了所提出的EOS必须满足和满足的要求和功能。2.1计算机操作系统在第一台没有操作系统的计算机上，每个程序都需要完整的硬件规范才能正确运行并执行标准任务，以及自己的外围设备驱动程序。硬件和应用程序的日益复杂最终使操作系统成为日常使用的必需品（G。Gray 2014）。第一个用于实际工作的操作系统是GM-NAA I/O，由通用汽车公司的研究部门于1956年为IBM 704生产（Fiedler 1983; Patrick 1987）。早期的操作系统非常多样化，因为每个供应商都生产与其特定大型计算机相关的特定操作系统，具有不同的命令模型，操作过程和调试辅助工具。通常情况下，每次制造商推出一台新机器时，都会有一个新的操作系统，大多数应用程序都必须手动调整，重新编译和重新测试。在20世纪60年代，几个主要的概念被开发出来，推动了操作系统的发展，例如IBM System/360的开发产生了一系列具有广泛不同容量的大型计算机，为此计划了一个单一的操作系统OS/360（Deitel，Deitel和Choffnes 2003）。今天，命令行界面操作系统只能使用IT外部组件运行。个人计算机的适当选择在很大程度上局限于Microsoft Windows系列和类Unix操作系统系列（G。Gray2014）。操作系统（Android，Microsoft Windows，Linux