Print

Architektura orientovaná na služby a její dopad na automatizaci

-- 16.10.09

Zdá se, že o architektuře orientované na služby (Service Oriented Architecture – SOA) všichni hovoří, učí ji, prodávají nebo implementují, ale její pravá podstata nebývá vždy zcela jasná. Tento článek vysvětluje, o co se vůbec jedná, jak SOA pracuje a jaký má vliv na aplikace související s výrobou.

SOA není produktem nebo technologií, dokonce ani architekturou. SOA je souborem zásad pro integraci programových aplikací způsobem, který minimalizuje složitost a počet rozhraní mezi aplikacemi a tím přináší co největší modulárnost pro vývoj a podporu programového vybavení. Zásady SOA definují pravidla pro určování, které programové aplikace by měly podporovat jaké funkce a jaký typ informací si aplikace mají vyměňovat.

Potenciál systémů se strukturou SOA je tedy v tom, že mají jasně definovaná rozhraní, tato rozhraní jsou navázána na dobře chápaná obchodní nebo provozní data, a že aplikace jsou zaměřené na dobře chápané obchodní nebo provozní procesy. Naopak nevýhodou SOA je to, že dosud existuje jen málo příkladů implementace SOA, protože mnoho oddělení IT používá nástroje SOA, ale ještě neimplementovalo zásady SOA. K nástrojům SOA patří webové služby, podnikové sběrnice služeb (Enterprise Services Buses), brány XML, modely SOAP (Simple Object Access Protocol) a REST (Representational State Transfer). Tyto nástroje jsou v současnosti nejlepšími metodami pro integraci aplikací. Avšak pouhé používání nástrojů SOA neznamená, že se systémy řídí koncepcemi SOA.

Role SOA při provádění

Klíčem k porozumění, co znamená SOA pro technologie související s výrobou a procesem, je zaměřit se na služby v oblasti programového vybavení. Existují dvě obecné třídy služeb souvisejících se SOA: jemnozrnné služby zabývající se malými kousky dat a hrubozrnné služby zabývající se většími kolekcemi dat. Velké kolekce dat se nazývají obchodní objekty a služby jsou akcemi na objektech.

Často je pro libovolný integrační projekt zapotřebí kombinace hrubo- a jemnozrnných tříd. Hrubozrnné služby se v podnikové oblasti zabývají objekty, jako jsou objednávky, faktury, šeky, dodejky, přepravní příkazy, oznámení o expedici a skladové zásoby. K typickým akcím patří tvorba objednávek, zasílání oznámení o expedici a přesun skladových zásob mezi závody. Systém SOA má integrační rozhraní, které se řídí modelem rozhraní akce-objekt (kde rozhraní specifikuje akci a dále objekt, na němž se akce provádí), přičemž větší akce se vykonávají u velkých a komplexních objektů. K příkladům rozhraní obchodních systémů v tomto případě patří např. „vytvořit dodejku“, „provést platbu dodavateli“, „uhradit fakturu“ a „vytvořit přepravní příkaz“.

Hrubozrnné služby se ve výrobní oblasti zabývají objekty, jako jsou výrobní rozvrhy, výrobní přehledy, osvědčení a analýzy, výsledky laboratorních zkoušek, rozvrhy údržby a skladové zásoby. K typickým akcím patří zveřejnění výrobních rozvrhů, vytváření výsledků laboratorních zkoušek a přesun skladových zásob mezi výrobními oblastmi a sklady. K příkladům rozhraní výrobního systému patří „provést výrobní rozvrh“, „přesunout šarže materiálu“ a „přiřadit materiál k skladovacímu kontejneru“. Jemnozrnnými službami jsou služby datového dotazování, nikoli akční služby.

Dotazovací služba se zabývá malými kousky dat, která spravuje jeden systém, ale potřebuje je jiný systém. K typickým jemnozrnným dotazům patří „zjistit místo skladování šarže“, „zjistit nové ID šarže“ a „zjistit stav zařízení“. Má-li systém pouze jemnozrnné akční služby a žádné hrubozrnné služby, pak se nejedná o SOA, i kdyby využíval nástroje SOA. Jedním z obvyklých problémů při implementaci SOA je použití velkého množství jemnozrnných služeb, ale bez rozčlenění služeb podle obchodních objektů. Výrobní služby obvykle spadají do následujících oblastí:

• správa výrobních příkazů,

• správa výrobní odezvy,

• správa údržbových operací,

• správa laboratoře,

• správa skladových zásob,

• správa provozní kapacity,

• správa příjmu,

• správa expedice,

• správa hlavních výrobních dat (Master Data Management – MDM),

• výpočet, monitorování a správa klíčových výkonnostních ukazatelů (Key Process Indicators – KPI) a celkové efektivity zařízení (Overall Equipment Effectiveness – OEE).

Tyto služby se zabývají organizacemi, umístěním, personálem, materiálem, zařízením, kontejnery a nástroji. Z hlediska SOA souvisejí hrubozrnné objekty s objekty ANSI/ISA 95, jako jsou výrobní rozvrhy, přehledy výrobního výkonu, rozvrhy operací, možnosti operací a receptury.

Implementační modely

U implementací SOA se využívají dva obecné modely: orchestrovaný a choreografovaný. V orchestrovaném modelu existuje koordinační služba obsahující pravidla, která stanovují pořadí, v jakém hrubozrnné služby implementují obchodní proces. Hrubozrnné služby budou v dobře definovaném systému SOA využívat také jemnozrnné služby. Koordinační služby obvykle pro implementaci obchodních pravidel využívají BPEL (Business Process Execution Language).

BPEL je standardem organizace OASIS (www.oasis-open.org) pro specifikování interakcí s webovými službami. Orchestrovaný model izoluje obchodní procesy v koordinační vrstvě a umožňuje, aby se hrubozrnné služby soustředily na obchodní objekty. Mnoho moderních obchodních systémů se řídí orchestrovaným modelem, protože zvyšuje modulárnost a opětovnou použitelnost služeb. Přestože je s použitím této centralizované koordinační služby spojena daň v podobě snížení výkonu, dopad je při relativně nízké rychlosti obchodních procesů obvykle nevýznamný.

               

Když se reálný čas měří v minutách, pak by zprávy navíc a interpretace pravidel byly významné jen v případě, že by se během pár minut musely zpracovávat stovky zpráv. Choreografovaný model se od orchestrovaného modelu liší v tom, že neobsahuje celkovou koordinační vrstvu. Hrubozrnné služby mohou spouštět následné hrubozrnné služby. Obchodní proces je definován souborem pravidel implementovaným v hrubozrnných službách. Choreografovaný model může zvládat rychlejší časy zpracování, a je proto nejčastěji používaným modelem ve výrobních aplikacích a v internetových aplikacích komunikujících se zákazníkem. Obě tyto aplikace musí zpracovávat tisíce zpráv za minutu, a to s minimálním zpožděním.

Specifikace a nástroje

Základem SOA je šest zásad:

1. Aplikace jsou volně svázány. Aplikace jsou volně svázány, když dostupnost jednoho systému významně neovlivní druhý systém, a když implementace služby je skrytá před požadující aplikací.

2. Transakce rozhraní jsou bezstavové. Bezstavové rozhraní nemá svou historii. Každé použití rozhraní je založeno pouze na vyměňovaných datech a nevyužívá skryté informace evidované poskytovatelem služby.

3. Rozhraní se řídí modelem RPC (Remote Procedure Call – volání vzdálené procedury). Model RPC znamená, že rozhraní vypadá jako lokální funkce nebo volání subrutiny a volající program nezpracovává podrobnosti zprávy a komunikační protokoly.

4. Rozhraní jsou na bázi zpráv. Rozhraní na bázi zpráv zasílá zprávy mezi aplikacemi pomocí podnikové sběrnice služeb (Enterprise Service Bus – ESB). ESB zajišťuje základní služby pro komplexní architektury s využitím stroje pro správu zpráv (messaging engine), který je řízený událostmi a založený na standardech (sběrnice).

5. Zprávy využívají data XML. Zprávy jsou na bázi dat XML – nejde o textové soubory (flat files) ani o specializovaná binární rozhraní.

6. Rozhraní mohou podporovat synchronní i asynchronní transakce.

Služby mohou být synchronní, tzn. že zde existuje žádost o službu a čekání na odezvu. Alternativně může být rozhraní asynchronní, kdy aplikace vydá žádost o službu, pokračuje v dalším zpracovávání a odezva přijde později. Zásady SOA jsou patrné v diagramu specifikací a nástrojů SOA. Specifikace SOA zahrnují definování volně svázaných obchodních nebo operačních procesů, služeb implementujících procesy, objektů obsahujících informace o službách a transakcí určujících koordinaci služeb a objektů.

Nástroji SOA jsou aplikace, aplikační služby implementující obchodní služby, standardní zprávy reprezentující obchodní objekty a integrační služby implementující transakce. SOA ovlivní výrobní systémy, jakmile se jejich uplatnění stane všudypřítomným v interních a externě navázaných aplikacích. V důsledku toho budou muset operační systémy a řídicí systémy běžet v prostředí SOA a koordinovat se s dalšími aplikacemi definovanými podle SOA. To znamená, že řídicí aplikace budou muset vystavit své základní obchodní funkce jakožto volně svázané hrubozrnné služby a vystavit svá sdílená data prostřednictvím jemnozrnných synchronních služeb.

Hrubozrnnou službou může být například příkaz automaticky naváděnému vozidlu ze systému MES k přesunu materiálu mezi skladem a místem výroby, zatímco jemnozrnnou službou může být požadavek na číslo čárového kódu přemisťované palety. Uplatňování zásad SOA zjednoduší výrobní systémy, protože tyto zásady jsou v souladu s modely nejlepší praxe pro volně svázané obchodní a výrobní systémy. Zásady SOA jsou rovněž plně v souladu se zásadami nejlepší praxe pro zabezpečení výrobního systému. Abyste zachovali své systémy aktuální a drželi krok se stále rostoucím využíváním SOA, měli byste začít široce uplatňovat zásady SOA ve svých výrobních aplikacích.

Dennis Brandl je prezident společnosti BR&L Consulting se sídlem v Cary v Severní Karolíně, www.brlconsulting.com. Jeho společnost je zaměřena na IT pro výrobu. Dennise Brandla můžete kontaktovat na e-mailové adrese dbrandl@brlconsulting.com.

 

 

Autor: Dennis Brandl


Sponzorované odkazy

 
Aktuální vydání
Reklama

Navštivte rovněž

  •   Události  
  •   Katalog  

Události

Technical Computing Camp 2019
2019-09-05 - 2019-09-06
Místo: Hotel Fontána, Brněnská přehrada
Moderní technologie ve farmacii
2019-09-24 - 2019-09-24
Místo: Brno
Moderní technologie v potravinářství
2019-09-25 - 2019-09-25
Místo: Brno
Mezinárodní strojírenský veletrh 2019
2019-10-07 - 2019-10-11
Místo: Výstaviště Brno
MSV TOUR 2019
2019-10-07 - 2019-10-10
Místo: MSV, Brno

Katalog

BALLUFF CZ s.r.o.
BALLUFF CZ s.r.o.
Pelušková 1400
19800 Praha
tel. 724697790

EWWH, s. r. o.
EWWH, s. r. o.
Hornoměcholupská 68
102 00 Praha 10
tel. 734 823 339

B+R automatizace, spol. s r.o.
B+R automatizace, spol. s r.o.
Stránského 39
616 00 Brno
tel. +420 541 4203 -11

Schneider Electric CZ, s. r. o.
Schneider Electric CZ, s. r. o.
U Trezorky 921/2
158 00 Praha 5
tel. 00420737266673

COGNEX
COGNEX
Emmy-Noether-Str. 11
76131 Karlsruhe
tel. 720 981 181

všechny firmy
Reklama


Tematické newslettery




Anketa


Na internetu
V tištěných médiích
Na veletrzích a výstavách
Jinde

O nás   |   Reklama   |   Mapa stránek   |   Kontakt   |   Užitečné odkazy   |   Bezplatné zasílání   |   RSS   |   
Copyright © 2007-2019 Trade Media International s. r. o.
Navštivte naše další stránky
Trade Media International s. r. o. Trade Media International s. r. o. - Remote Marketing Továrna - vše o průmyslu Control Engineering Česko Řízení a údržba průmyslového podniku Inteligentní budovy Almanach produkce – katalog firem a produktů pro průmysl Konference TMI