系統集成與集成自動化系統的研究

［摘要］ 本文主要介紹系統集成及集成自動化系統，用集成的思想分析系統工程，分析集成自動化系統的體系結構，列舉了普渡企業參考體系結構(PERA)，從系統工程的角度探討系統集成的初步體系框架以及計算機網絡的一般結構，最后提出了數據集成體系結構及方法。

［關鍵詞］ 系統集成；集成自動化系統；PERA；計算機網絡；數據集成體系

doi : 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2011 . 14. 034

［中圖分類號］F270.7 ［文獻標識碼］A ［文章編號］1673 - 0194（2011）14- 0059- 03

1概述

集成（Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）的思想存在于人們生活的方方面面，如由專門的發動機、輪胎、汽車電子、汽車玻璃廠家提供產品，經總裝廠裝配后可以成為上市銷售的商品汽車；一條生產線則由不同功能的加工設備、輸送機械、控制器組合在一起，滿足既定工藝要求，完成相應產品的生產。計算機工業最早體現和采用集成思想可能要數集成電路技術。一塊由陶瓷封裝起來的小小的集成電路芯片，內部包含成千上萬個集成電路。芯片的內部是不可見的，也是無需用戶關心的，用戶只需要根據其引腳的個數、電氣參數和功能，利用標準化的界面及開發工具，將相應的引腳連接在一起，即可以組成一個具有一定功能的產品，如網卡、視頻卡、聲卡等，進而組裝成一個主板、一臺計算機、一個局域網甚至一個互聯網。

20世紀８０年代以來，系統集成商（Ｓｙｓｔｅｍ Ｉｎｔｅｇｒａｔｏｒ）出現，系統集成逐漸發展成為一種欣欣向榮、帶來豐厚回報的行業。如何界定系統集成行業并指明各類系統集成商之間的區別不是十分容易的。最初，能讓一些智能系統連接起來，彼此進行“交談”就是集成，做這件事的工程師就是系統集成者（Ｉｎｔｅｇｒａｔｏｒ）。后來，人們認為被集成的系統應具有一定的體系結構，如對于生產企業而言，需集成底層設備、過程控制器、自動檢測儀、計算機、通信系統和管理人員等各個部分。隨著工業設備、計算機、通信技術的快速發展，各系統越來越開放和標準化，按照一定的標準將不同供貨商產品和服務進行配合，構成集成的開放系統，由服務提供商承擔責任和風險，對用戶提供“交鑰匙”（Ｔｕｒｎ－ｋｅｙ）工程，成為系統集成的主要任務。系統集成商所提供的服務擴大到特殊產品的定制開發、多廠商硬件、軟件系統的集成、合作廠家的選擇、簽約、督促和協調等，成為各領域系統集成的專業廠商。

系統就是為某一特定目標、具有特定功能的，相互間具有有機聯系的諸多元素所構成的一個集合體。集成（Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）也譯為“整合”，就是為了實現系統的功能而進行再創造的過程。可以看出，系統集成不是一套單一的系統，不是部件的組合與堆積，也不是一套計算機硬件，更不是一套軟件（如操作系統或數據庫軟件），不僅僅是開放系統和標準化，而是一種綜合了應用系統行業特征、計算機知識、通信技術和系統工程方法的綜合技術。它包含許多的思想、哲理、觀念，是指導應用系統建設的總體規劃、分布實施的方法和策略，是向用戶提供一體化解決方案。只有將系統中各個部分進行有機的連接，完成系統的特定功能，達到系統的目標，才能稱為“集成”。所謂系統集成（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｓｙｓｔｅｍ）是針對某個應用目標而提出的全面解決方案（Ｔｏｔａｌ Ｓｏｌｕｔｉｏｎ）的實施過程。也就是說，系統集成與具體的應用密切相關。

2集成自動化系統體系結構

２．１集成自動化系統與ＰＥＲＡ

集成自動化系統的發展是控制技術、計算機技術、網絡通信技術、管理思想等綜合發展的結果。集成自動化系統的體系結構，目的在于為企業集成提供一整套結構（Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）、模型（Ｍｏｄｅｌ）、基礎設施（Ｉｎｆｒａｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）和實施方法（Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ）。可以從視角（或觀點）、時間和參考模型這3個方面來理解集成自動化系統的體系結構。如圖１為Ｗｉｌｌｉａｍｓ教授提出的普渡企業參考體系結構（Ｐｕｒｄｕｅ Ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅ Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ，PERA）的示意圖。它反映了從功能和實施各個角度規定系統集成的設計和實施工作。

企業參考模型對每一個企業來說都是十分重要的，在每一種體系及認購的研究中，研究者或者組織提出一些企業模型（通用或者專門特例）供實施的企業參考。企業參考模型采用一致的形式化描述方法對系統功能、數據、實施方法、運行方法及系統人員組織結構進行建模，從而將各種模型、方法整體平滑地連接起來。它為企業提供一種設計和實施的參考，而不是標準。

２．２系統集成的初步體系框架

從系統工程的角度提出系統集成的初步體系框架，如圖２所示。集成自動化系統的首要前提是安全可靠，因此需要一個堅實的安全平臺。安全平臺的建立，根據集成的思想，通過良好的人機界面、綜合應用系統、數據與應用系統、計算機軟硬件以及網絡等平臺多層次融合，直接確立系統集成的初步體系。

２．３計算機網絡集成的體系框架

隨著經濟全球化和社會信息化的發展，企業對信息的需求正在與日俱增，渴望將企業內部的信息孤島集成起來并與外部聯網，形成能真正實現信息高度共享，通信聯絡通暢，彼此有機協調的網絡系統。計算機網絡集成的一般體系框架如圖３所示。

計算機網絡系統集成不僅涉及技術問題，而且涉及企業的管理問題，因而比較復雜，特別是大型網絡系統。從技術角度講，不僅涉及不同廠家的網絡設備和管理軟件，也會涉及異構和異質網絡系統的互連問題。按照如圖3所示的體系框架，按照多系統、多角度、多功能的集成方式，實現了計算機的網絡集成。

3數據集成體系結構

數據集成是系統集成的一個重點，要把從異構數據源中得到的業務數據結合在一起，真正的困難在于將它們集成為一個緊密結合的數據模型。這是因為這些原始數據往往遵守的不是同一套業務規則，因此在集成異構數據時，必須分析這一差異，研究一套完整的數據轉換方法，設計全面的、一致的數據視圖，構建集數據源監視、數據提取與轉換、集成與綜合為一體的異構數據集成系統。數據集成體系結構如圖4所示。

利用面向對象的思想提出一種針對異構數據源的通用數據模型——半結構化數據自描述的數據模型，從各種異構數據源中抽取數據，通過抽取器形成格式統一的多源數據，放入數據集成緩沖區，由集成器實現多源異構數據的集成。監視器定時檢測數據源上的數據變化，并向集成器報告，集成器指揮抽取器執行抽取命令。在系統之中，集成器是數據集成的關鍵模塊，它根據集成要求，配置相應參數和規則，能夠從各種異構數據源中得到數據，對所有集成緩沖區的數據進行過濾和篩選，抽取出相關數據傳送給數據倉庫。集成器的實現是一個相當復雜和困難的過程。它不僅要適應各種數據源，還要對數據源傳來的各種數據進行模式或格式轉換，還要消除這些數據之間存在的各種不一致性。通過這個數據集成體系最終提供了一套可供實現的數據集成方法，使系統集成的能力大為提高。

4結論

我們可以預見，隨著系統自動化程度提高和系統復雜度的不斷增加，系統集成的要求將越來越高，這就需要集成者把科學的方法與工程實踐結合起來，更好地解決實際問題。因此在系統集成與集成自動化系統中，每個集成者在處理具體應用時需要不斷創新思考，深入研究和應用系統集成方法，將工程應用問題解決好。

主要參考文獻

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