CN114756226B - 一种应用与数据服务分离架构的分布式工业软件构建方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及工业软件体系架构领域，特别涉及了一种分布式工业软件体系架构设计和构建方法，具体公开了一种应用与数据服务分离架构的分布式工业软件构建方法，包括建立语义模型、构建语义模型建模工具、建立标准化数据服务、应用与数据服务编排、语义事件驱动。通过本发明构建方法，加速了工业软件套件的迭代、推广和成熟；领域语义模型和数据服务的打磨，为企业和客户提供更多的数据挖掘和智能化数据服务，加速企业业务发展；基于数据服务发展产品数字化链，建立产品数据的语义可追溯性，有效解决变更影响分析和动态的供应商影响分析。

Description

一种应用与数据服务分离架构的分布式工业软件构建方法
技术领域
本发明涉及工业软件体系架构领域，特别涉及了一种分布式工业软件体系架构设计和构建方法。
背景技术
传统工业软件的数据管理策略基础是文件夹、图档、文档等文件管理系统，如CAX、PLM等系统，这导致存储在工业软件的数据缺乏语义识别，系统中的数据无法被专业领域用户识别，不利数据加工、分析和推理，影响企业决策；
传统工业软件数据管理颗粒度严重影响协同应用与用户体验，如基于文件的CAD系统只能保存文件的当前状态，不能建立比文件更细颗粒度的设计协作，同样PLM、MES等数据库操作限制也是如此；
传统工业软件形成的数据孤岛并没有提供一个强大的数据基础，甚者这些数据都不谈不上数字化数据，企业数字化转型面临的挑战是获取数据并重新建立流程来；
传统工业软件单体架构不能有效的使用云计算，提供柔性服务支持企业需求落地；
传统工业软件的构建方法不适合新一代工业软件的产品成熟和快速迭代与推广。
本申请所要解决的技术问题为：如何提供一种解决上述至少一个问题的新一代工业软件的构建。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种新一代工业软件的构建方法，构建工业软件技术平台，加速“低代码\无代码”工业软件技术平台迭代和成熟；实现从“文档管理策略”到“语义建模”的转变，使新一代工业软件具备语义识别能力，为企业决策提供数据加工、分析、推理、智能推荐提供数字化基础；解决数据孤岛，有效地获取数据并重新建立流程，加速企业构建数字化链，建立工业领域产品数据的可追溯性；将工业软件领域化，横向降低业务的复杂性，加速新一代工业软件迭代、推广和成熟。
本发明所采用的技术方案为：
一种应用与数据服务分离架构的分布式工业软件构建方法，包括：
建立语义模型：针对工业软件领域，通过领域驱动设计的方法，进行业务剖析和拆分，结合业界标准规范和工业领域业务知识构建语义模型；
构建语义模型建模工具：面向工业软件开发提供语义模型支撑并提供语义模板；
建立标准化数据服务：基于语义模型固化标准化数据服务，并提供动态的语义操作和探索服务技术；
应用与数据服务编排：对标准化数据服务进行编排，实现应用服务与数据服务的分层定义；
语义事件驱动：构建工业软件分布式语义化架构，各领域工业软件通过分布式语义化架构以语义事件驱动技术完成数据交换。
建立标准化数据服务中，设置扩展点架构，扩展点用于可插拔的数据库和可插拔语义操作接口实现。
在一些实施方式中，语义模板包括按照Step标准定义的CAD数据意义、产品数据、产品研发工艺、试制工艺、量产工艺、数字设备、数字产线、数字工程、MES。
在一些实施方式中，分布式语义化架构用以实现语义事件的发布、订阅以及分发。
在一些实施方式中，分布式语义化架构还用以语义事件的标准定义，并在订阅中植入权限控制和数据消费的策略定义。
在一些实施方式中，语义事件的标准定义为定义一组元数据，所述元数据为数据交换的事件内容。
在一些实施方式中，元数据包括如下定义规范：
@ApiModelPropety
private String old；
@ApiModelPropety
private EventDomain domain；
@ApiModelPropety
private String type；
@ApiModelPropety
private URI source；
@ApiModelPropety
private String time；
@ApiModelPropety
private URI schema；
@ApiModelPropety
private EventDataContentType contentType；
@ApiModelPropety
private String subject；
@ApiModelPropety
private JSONObject data；
其中@ApiModelPropety private String old表示事件唯一标识，@ApiModelPropety private EventDomain domain表示事件发生的领域，@ApiModelPropetyprivate String type表示事件类型，@ApiModelPropety private URI source表示事件来源，@ApiModelPropety private String time表示事件发生时间，@ApiModelPropetyprivate URI schema表示date对应的语义schema描述，@ApiModelPropety privateEventDataContentType contentType表示事件数据类型，@ApiModelPropety privateString subject表示事件主题，@ApiModelPropety private JSONObject data表示事件数据。
在一些实施方式中，数据服务包含：
描述领域实体和关系抽象的***-Domain-Entity子工程；
抽象实体/关系语义操作能力的接口定义***-Domain-Repo子工程；
可插拔不同数据库实体/关系语义操作能力的实现子工程；
面向应用服务层提供领域服务的***-Domain-Service子工程。
在一些实施方式中，应用服务包含：
调用、编排数据服务满足业务需求的***-Application-Service子工程；
第三方已Http协议调用应用服务的***-Application-Web子工程。
在一些实施方式中，建立语义模型中，拆分结果包括核心业务领域、通用业务领域、技术领域和技术组件，核心业务领域包括CAD数据、设计文档、零件/设计BOM、产品配置、变更。
本发明的有益效果在于：
该应用与数据服务分离架构的分布式工业软件构建方法通过应用与数据分离架构设计在工业软件套件中的使用，加速了工业软件套件的迭代、推广和成熟。语义事件驱动为分布式工业软件提供数据交换机制，通过产品语义网络构建，加速工业软件数字化、智能化的发展。
面向企业和客户开放/开源应用服务，即企业和客户可以通过调用、编排数据服务快速满足也许需求，支持企业业务发展。
领域语义模型和数据服务的打磨，发展工业软件数据科学，为企业和客户提供更多的数据挖掘和智能化数据服务，加速企业业务发展。
基于数据服务发展产品数字化链，建立产品数据的语义可追溯性，有效解决变更影响分析和动态的供应商影响分析。
附图说明
图1为本发明的数据与应用服务分离架构设计示意图；
图2为本实施例中CAD语义网络数据的语义模型示意图；
图3为分布式架构语义事件驱动的数据交换原理示意图；
图4为工业软件套件落地实践方法示意图；
图5为语义事件交换框架示意图；
图6为PDM领域服务拆分示例示意图；
图7为语义建模工具在PDM中的具体应用示意图；
图8为应用与数据服务分离工程原理示意图；
图9为应用与数据服务分离Java实现示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种技术方案：
一种应用与数据服务分离架构的分布式工业软件构建方法，包括：
建立语义模型：针对工业软件领域，通过领域驱动设计的方法，进行业务剖析和拆分，结合业界标准规范和工业领域业务知识构建语义模型；
构建语义模型建模工具：面向工业软件开发提供语义模型支撑并提供语义模板；
建立标准化数据服务：基于语义模型固化标准化数据服务，并提供动态的语义操作和探索服务技术；
应用与数据服务编排：对标准化数据服务进行编排，实现应用服务与数据服务的分层定义；
语义事件驱动：构建工业软件分布式语义化架构，各领域工业软件通过分布式语义化架构以语义事件驱动技术完成数据交换。
本发明旨在构建以数据为中心的工业软件，结合企业数字化转型需求与传统工业软件的缺陷分析，探索基于“分布式语义网络”和“应用与数据服务分离”的工业软件架构设计理念和工程实现。
以下为基于在数字化工程领域(CAD数据管理、产品设计、产品工艺)进行的实施例验证。
请参阅图1，工业软件应用与数据服务分离的构建方法总体思路如图1所示，其核心解决方案为标准化可重用、可连接的数据服务和语义事件；基于数据和语义事件编排应用服务满足用户需求。
以下将详细介绍本发明的各个关键核心。
首先，本发明基于本体论定义领域语义模型，针对工业软件领域，通过领域驱动设计的方法，将“数字化工程”、“数字化工厂”进行业务解剖和拆分，结合业界标准规范和工业领域业务知识构建语义模型，为工业软件提供数据模型技术，如图2为CAD数据语义模型。
构建语义模型建模工具：面向工业软件开发提供语义模型支撑，并提供语义模板（即固化了按照Step标准定义的CAD数据意义、产品数据、产品研发工艺、试制工艺、量产工艺、数字设备、数字产线、数字工程、MES）。
建立标准化数据服务：基于语义模型固化标准化数据服务，并提供动态的语义操作和探索服务技术。为了满足客户多样性的数据库选择，提供可插拔的数据库持久化能力，即采用扩展点-扩展的架构设计模式。
应用与数据服务编排，即在应用服务中通过对数据服务的编排实现业务需求，满足不同行业领域，客户之间的差异化需求。
语义事件驱动，面对工业软件分布式语义化，各领域工业软件通过语义事件驱动技术完成数据交换，其原理设计如图3所示。
如图4所示，工业软件套件落地实践方法，注重强调数据服务的构建，主要包含：①工业领域专业数据模型定义，②面向数据模型提供语义操作接口抽象；③可插拔式语义操作接口实现，支持多数据库；④基于数据模型提供领域服务，支持应用服务调用以满足业务诉求。
如图5所示，语义事件交换框架用以实现语义事件的发布、订阅以及分发和事件标准的定义，并在订阅中植入权限控制和数据消费的策略定义。目标是定义事件系统的互操作性，该架构允许语义事件注册和订阅，生产者可以在消费者接收之前发布语义事件，其分布式架构允许独立开发和部署生产者和使用者。
语义事件标准的核心是定义了一组元数据，这一组元数据即为系统之间传输的事件内容，同时规范这些元数据应如何出现在消息中，元数据包括如下定义规范：
@ApiModelPropety（“事件唯一标识”）
private String old；
@ApiModelPropety（“事件发生的领域”）
private EventDomain domain；
@ApiModelPropety（“事件类型”）
private String type；
@ApiModelPropety（“事件来源”）
private URI source；
@ApiModelPropety（“事件发生时间”）
private String time；
@ApiModelPropety（“date对应的语义schema描述”）
private URI schema；
@ApiModelPropety（“事件数据类型”）
private EventDataContentType contentType；
@ApiModelPropety（“事件主题”）
private String subject；
@ApiModelPropety（“事件数据”）
private JSONObject data。
以下以数字化工程PDM（产品数据管理）为例，介绍本发明构建方法的具体实施落地：
S1、通过领域驱动设计的方法完成PDM（产品数据管理）领域拆分，将其划分为核心业务领域（CAD数据、设计文档、零件/设计BOM、产品配置、变更）、通用业务领域、技术领域和技术组件，如图6所示为PDM领域服务拆分的结果；
S2、通过语义建模工具完成核心业务领域语义模型定义，Product（产品库）语义模型如图7所示；
S3、基于语义模型在架构设计中实现“应用和数据服务分离”层次定义，具体分层和定义如图8所示，其中，
数据服务包含：
描述领域实体和关系抽象的***-Domain-Entity子工程；
抽象实体/关系语义操作能力的接口定义***-Domain-Repo子工程；
可插拔不同数据库实体/关系语义操作能力的实现子工程；
面向应用服务层提供领域服务的***-Domain-Service子工程。
应用服务包含：
调用、编排数据服务满足业务需求的***-Application-Service子工程；
第三方已Http协议调用应用服务的***-Application-Web子工程。
如图9所示，应用服务和数据服务分裂Java实现，完成数据分离。
其后，即可通过语义事件驱动实现数据交互。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种应用与数据服务分离架构的分布式工业软件构建方法，其特征在于，包括：
建立语义模型：针对工业软件领域，通过领域驱动设计的方法，进行业务剖析和拆分，结合业界标准规范和工业领域业务知识构建语义模型；
构建语义模型建模工具：面向工业软件开发提供语义模型支撑并提供语义模板；
建立标准化数据服务：基于语义模型固化标准化数据服务，并提供动态的语义操作和探索服务技术；
应用与数据服务编排：对标准化数据服务进行编排，实现应用服务与数据服务的分层定义；
语义事件驱动：构建工业软件分布式语义化架构，各领域工业软件通过分布式语义化架构以语义事件驱动技术完成数据交换;
所述数据服务包含：
描述领域实体和关系抽象的***-Domain-Entity子工程；
抽象实体/关系语义操作能力的接口定义***-Domain-Repo子工程；
可插拔不同数据库实体/关系语义操作能力的实现子工程；
面向应用服务层提供领域服务的***-Domain-Service子工程;
所述应用服务包含：
调用、编排数据服务满足业务需求的***-Application-Service子工程；
第三方已Http协议调用应用服务的***-Application-Web子工程。
2.根据权利要求1所述的应用与数据服务分离架构的分布式工业软件构建方法，其特征在于，所述建立标准化数据服务中，设置扩展点架构，扩展点用于可插拔的数据库和可插拔语义操作接口实现。
3.根据权利要求1所述的应用与数据服务分离架构的分布式工业软件构建方法，其特征在于，所述语义模板包括按照Step标准定义的CAD数据意义、产品数据、产品研发工艺、试制工艺、量产工艺、数字设备、数字产线、数字工程、MES。
4.根据权利要求1所述的应用与数据服务分离架构的分布式工业软件构建方法，其特征在于，所述分布式语义化架构用以实现语义事件的发布、订阅以及分发。
5.根据权利要求4所述的应用与数据服务分离架构的分布式工业软件构建方法，其特征在于，所述分布式语义化架构还用以语义事件的标准定义，并在订阅中植入权限控制和数据消费的策略定义。
6.根据权利要求5所述的应用与数据服务分离架构的分布式工业软件构建方法，其特征在于，所述语义事件的标准定义为定义一组元数据，所述元数据为数据交换的事件内容。
7.根据权利要求6所述的应用与数据服务分离架构的分布式工业软件构建方法，其特征在于，所述元数据包括如下定义规范：
@ApiModelPropety
private String old；
@ApiModelPropety
private EventDomain domain；
@ApiModelPropety
private String type；
@ApiModelPropety
private URI source；
@ApiModelPropety
private String time；
@ApiModelPropety
private URI schema；
@ApiModelPropety
private EventDataContentType contentType；
@ApiModelPropety
private String subject；
@ApiModelPropety
private JSONObject data；
其中@ApiModelPropety private String old表示事件唯一标识，@ApiModelPropetyprivate EventDomain domain表示事件发生的领域，@ApiModelPropety private Stringtype表示事件类型，@ApiModelPropety private URI source表示事件来源，@ApiModelPropety private String time表示事件发生时间，@ApiModelPropety privateURI schema表示date对应的语义schema描述，@ApiModelPropety privateEventDataContentType contentType表示事件数据类型，@ApiModelPropety privateString subject表示事件主题，@ApiModelPropety private JSONObject data表示事件数据。
8.根据权利要求1所述的应用与数据服务分离架构的分布式工业软件构建方法，其特征在于，所述建立语义模型中，拆分结果包括核心业务领域、通用业务领域、技术领域和技术组件，核心业务领域包括CAD数据、设计文档、零件/设计BOM、产品配置、变更。
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