基于SAP XI 的跨工廠應用整合架構的設計與開發

肖迎賓，莊文杰，邢 陽

江蘇中煙工業有限責任公司信息中心，南京市中山北路406-3號 210011

近年來隨著煙草行業信息化水平的不斷提升，利用信息化手段支撐卷煙工業企業基礎管理上水平取得了一系列成果，卷煙生產經營統計系統、企業資源計劃系統（ERP，Enterprise Resource Planning）、企業制造執行系統（MES，Manufacturing Execution System）、兩項工作系統、資金監管系統等項目的實施［1］，為企業管理水平的提升發揮了重要作用。目前煙草行業信息化建設逐步向大集成、大整合、大共享和一體化的方向發展，特別是在工業企業之間合作加工業務范圍不斷擴大，對于已實施SAP ECC（SAP，Enterprise Central Component）軟件的企業［2］，如何以SAP ECC 為中心構建一個安全穩定、準確高效的一體化系統整合架構，處理因系統平臺不同帶來的集成技術難題，解決因跨地區、跨工廠帶來的網絡信息傳輸不穩定的問題，實現公司與下屬各工廠和合作加工工廠之間的一體化信息化運作，已成為卷煙工業企業信息化建設的難題。為此，結合江蘇中煙工業有限責任公司信息化建設實例，構建了基于SAP XI 的跨工廠應用整合技術架構，以期解決各工廠應用與中煙公司應用一體化整合的問題。

1 架構設計

1.1 設計原則

中煙公司實施SAP ERP 系統主要是為了實現集中經營、分散管理，實現公司與下屬各工廠和合作加工工廠之間的一體化信息化運作［3］。在實施ERP 系統之前，公司下屬各工廠的一些信息系統無法完全被ERP系統取代，例如高架庫倉儲管理系統、生產執行系統（MES）等，這些應用系統專業性強，功能設計相對ERP系統更明細、更適合工廠的生產經營組織管理。因此在實施ERP 系統過程中，為便于管理首先應進行集成整合，形成公司一體化的應用系統，以支撐集中經營、分散管理的需要。在各應用系統集成整合時，除確保總體架構安全、穩定、準確、易維護外［4］，還應遵循以下規則：

（1）與ERP 系統統一的主數據規范。主數據規范統一，才能降低系統集成整合的復雜程度，提高集成整合效率，降低系統運維成本，確保系統數據準確。

（2）與ERP 系統統一的業務數據規范。業務數據規范統一，才能夠統一財務、物流、銷售、生產和研發，實現企業物流、資金流、信息流和工作流的有機集成，提高對多點生產的管控能力。

（3）松散耦合的系統集成。由于各工廠在網絡通信、系統平臺等方面存在較大差異，且集成整合的應用系統與生產緊密關聯。因此進行集成整合時要確保系統間通信安全、穩定且相對獨立，在出現故障時不會影響各工廠的生產運作。

（4）安全、準確、高效的信息交互?？绻S應用集成整合架構涉及的單位和應用系統較多，特別是合作加工工廠差異性更大。為保障公司能夠詳細、準確、全面掌握運作數據，系統間的信息傳遞不應受地域、網絡和技術平臺的限制。

1.2 架構總體設計

綜上所述，基于SAP XI 的應用整合架構總體設計應遵循安全性、穩定性、準確性、易維護的原則，并能夠實現公司統一財務、統一物流、統一銷售、統一生產、統一研發的管理要求。整個總體架構設計分為中煙公司層面和工廠層面兩大部分，見圖1。

圖1 跨工廠應用整合架構總體設計圖

在中煙公司層面部署滿足業務管理需要的SAP ERP 系統，即SAP ECC。SAP ERP 系統根據各業務模塊管理需要，與各工廠應用系統實現下行、上行、同步的數據交互業務，數據交換在ABAP PROXY 內完成業務邏輯的設計與實現，通過ABAP PROXY 與SAP XI 進行無縫連接。SAP XI 負責將SAP ECC 的業務數據與各工廠應用系統的業務數據進行MAPPING，并按照數據要求或特定數據庫的規則進行格式轉換，以滿足目標系統的要求。SAP XI 通過適配器與消息中間件直連，消息中間件一方面將來自于SAP XI 的數據組織成消息，建立傳輸通道，傳輸至目標工廠；另一方面接收工廠內傳輸至公司的消息，并將消息數據傳輸給SAP XI。

在工廠層面，各工廠分別部署一套消息中間件系統與公司消息中間件系統對接。各工廠消息中間件系統通過公網或專線與公司建立網絡連接，一方面接收公司消息中間件的消息數據，供企業內應用系統進行處理；另一方面將企業內應用系統業務操作結果的數據及時回傳給公司的SAP ERP 系統，從而實現各工廠應用系統與公司SAP ERP 系統之間的互動［5］。

整體設計中考慮了業務單據同步、信息傳遞高效、信息追溯便捷等要求。SAP ECC 是否正常封裝消息并發送給XI，可通過ECC 的標準功能SXI_MONITOR 實時查詢。XI 是否根據映射關系正確轉換消息并成功發送給接口平臺，可通過XI 的標準組建Runtime WorkBench實時查詢。利用消息中間件傳輸消息數據時若網絡不通暢，消息將存儲在消息中間件隊列管理器的遠程隊列中，不會出現丟失現象。

2 技術實現

2.1 SAP XI 集成整合組件

SAP XI（Exchange Infrastructure）是SAP Netweaver 中間件產品的核心組件之一，其主要功能是為外部的非SAP 系統提供一個與SAP 系統進行數據交互和流程銜接的集成平臺［6］。SAP XI 平臺支持 如SOAP，JMS，HTTP 等多種數據交互協議，以XML 作為數據交互消息格式實現與應用組件或其他中間件的同步或異步交互［7］。SAP XI 在總體架構上包括System Landscape Directory（SLD），Integration Repository（IR），Integration Directory（ID），Integration Server（IS）4 部分［8］，見圖2。用路由和映射規則處理消息，最終送達或接收應用系統消息。

2.2 SAP ECC 與XI 的集成

圖2 SAP XI 總體技術架構圖

SLD 是向SAP XI 提供已安裝系統、產品、組件、版本以及相互關系等實體信息的中央應用服務，其實體信息的組織基于公共信息模型（CIM，Common Information Model），提供一致的使用面向對象技術的數據定義和結構。IR 的接口開發設計過程信息，例如接口定義信息、映射定義信息等，ID 的接口交互配置信息，例如發送方配置、接收方配置等信息，在SLD 中都是以CIM 的形式進行管理和組織，并為運行中的IR，ID，IS 等組件提供服務。

IR 是SAP XI 中用于接口定義、設計對象信息的資源庫。通過利用IR 提供的可視化編輯工具完成接口信息的定義、映射等工作，從而實現SAP ECC 與外圍應用或系統之間的信息交互；ID 是SAP XI 中用以定義、配置系統間連接關系的信息庫，包括路由規則、活動狀態服務、可執行映射規則、特定系統狀態、發送系統、接收系統等信息；IS 在SAP XI 中按照IR 和ID 定義好的邏輯規則，實現從外圍（或內部SAP）應用系統接收消息，利

SAP 系統中新增的生成PROXY 功能，實現了SAP ECC 與SAP XI 的無縫連接，并可通過PROXY 與SAP XI進行通信。PROXY 是SAP 提供的一種新型編程范式，是企業服務架構（Enterprise Services Architecture）的重要組成部分，主要用于定義業務處理邏輯單元，XI 是用于定義系統接口信息、系統集成整合信息的功能單元。SAP XI 組件IR 根據接口信息組織成接口定義語言WSDL，SAP ECC 依據此WSDL 在ECC 端自動生 成PROXY，在PROXY 中允許通過編寫程序代碼定義業務處理邏輯，完成信息交互，并可方便地引用SAP ECC 中的標準函數。根據SAP 系統編譯語言的不同，分為兩種PROXY：ABAP PROXY 和JAVA PROXY。

ABAP PROXY 根據處理數據流向的不同分為Client PROXY 和Server PROXY。Client PROXY 的生成對應于Outbound 接口，主要用于從ECC 向外發送信息，在SAP ECC 中以ABAP 類的形成存在。對應于WSDL 的描述，在ABAP 類中同時生成特定前綴格式的數據結構和表類型參數，根據數據接口處理同步或異步要求，由函數 EXECUTE_SYNCHRONOUS 或 EXECUTE_ASYNCHRONOUS 完成由SAP ECC 傳輸至XI 的業務邏輯。Server PROXY 的生成對應于Inbound 接口，作為服務接收端接收XI 傳輸過來的消息。Server PROXY的生成與Client PROXY 類似，根據數據接口處理同步或異步要求，Server PROXY 運行時調用EXECUTE_SYNCHRONOUS 或EXECUTE_ASYNCHRONOUS 函數來完成數據處理邏輯。

2.3 XI 內部集成處理

XI 是跨工廠應用集成整合的核心組成部分，而集成服務器（IS）則是XI 的核心部分。如圖3 所示，XI 采用SOAP 協議及XML 消息機制與外圍應用系統保持連接，進入XI 的消息數據要經過一系列的處理步驟，稱為XI Pipeline。XI Pipeline 由Pipeline Services 組 成，每 個Pipeline Service 都是一個ABAP 對象類，負責對進入XI的消息數據執行特定的業務邏輯。IR 中的接口信息定義和ID 中的路由規則定義在Pipeline 處理過程中根據需要被引用。

集成適配器（Integration Adapter）提供了各種類型的接口用于外圍系統與XI 連接，XI 提供了PCK 工具（Partner Connectivity Kit）與XI 基于XML 格式進行數據交互。集成適配器是雙向的，可以將各種協議和數據轉換成XML 格式的消息對象，從而實現信息傳輸功能。

圖3 XI 內部集成處理機制流程圖

2.4 消息中間件的信息傳輸

圖4 消息中間件的信息傳輸過程圖

消息中間件MOM（Message Oriented Middleware）是一種利用消息傳送機制或消息隊列模式技術，在分布式系統中實現可靠、高效、安全的跨平臺數據傳輸的中間件，支持多種通訊協議、語言、應用程序、硬件和軟件平臺。相對于其他通信技術，消息通信技術更適合于跨工廠的應用集成整合，其優勢在于可實現松耦合的跨平臺、跨應用的異構集成，解決系統間大數據量傳輸時的系統瓶頸問題，提高系統的可伸縮性和吞吐量，確保體系結構的靈活性和敏捷性。XI 通過適配器與消息中間件建立標準的通訊協議，實現XI 與消息中間件的互聯互通，見圖4。

本地系統A 通過調用MOM1 的API 接口函數PUT（），將系統A 中待傳輸的數據交給消息中間件MOM1，根據系統A 的傳送數據目的地技術參數信息，MOM1 通過隊列管理器創建本地消息隊列或遠程消息隊列。隊列是用于存儲消息的數據結構，隊列管理器將待傳輸的數據組織成標準消息數據存放于隊列中，每一個消息均由應用程序數據和消息描述符組成，消息描述符用以標識消息，并包含其他控制信息。遠程消息隊列2的消息傳輸由消息中間件MOM1 的通道管理器負責管理，MOM1 的通道管理器可與遠端系統MOM2 中的通道管理器共同創建通道并傳輸消息。本地系統B 或遠端系統C 可通過API 接口函數GET（）獲取消息隊列中的數據信息。根據消息的傳輸應答要求，可選擇異步通信或同步通信模式。

2.5 應用整合架構技術實現流程

基于SAP XI 的跨工廠應用整合架構，以公司SAP ECC 系統發布一條主數據同步到各工廠應用系統為例，其技術實現流程為：

（1）通過對SAP 標準功能的ABAP 增強開發［9］，可以在SAP ERP 中創建新物料主數據，點擊保存按鈕時，增強開發程序調用PROXY 內的函數，并向PROXY 內的數據結構賦值，由PROXY 負責將數據消息組織成XML推送給XI。

（2）XI 解析XML 消息，并按照映射關系將接收消息中的字段信息轉換為新的字段，以JMS（Java Message Service）的適配方式，配置消息服務器的地址、端口、隊列管理器名稱、通道名稱、隊列名稱，將該XML 消息通過通道傳輸到中煙公司消息服務器。

（3）中煙公司消息服務器將接收到的主數據信息，根據需要按照業務規則進行再處理，然后根據配置的通道信息將主數據信息傳達到各工廠消息服務器。

（4）各工廠應用系統根據設定好的規則，從企業消息服務器中取出新增主數據信息，在應用系統中處理完成主數據的創建工作，保證工廠應用系統主數據規范并與公司SAP ERP 系統一致。

3 應用效果

為驗證應用整合架構的實際運行性能，對該架構的運行數據進行了測試，結果見表1。可見，上下行數據傳輸平均消息數量分別為7359 條/周和4876 條/周，成功率均為100%；上下行數據傳輸平均用時分別為1.938 s 和0.510 s。說明該架構能夠穩定、準確、高效地實現跨工廠的應用整合，滿足業務運轉需要。

基于SAP XI 的跨工廠應用整合架構，實現了中煙公司SAP ERP 系統與下屬各卷煙廠MES、TIMMS（Total Integrated Material Management System）等系統之間的一體化應用整合，系統運行穩定，數據準確，處理高效，安全可靠，取得了良好的運行效果。但整個架構在設計過程中未考慮全程監控數據處理流程的顯示，在數據處理出現問題時需要人工按步驟發現和解決問題，無法準確定位、快速解決，因此在此基礎上還需繼續完善設計和提高運行效率。

表1 應用整合架構性能測試數據

［1］陸海良，章志華，汪歡文.基于SOA 架構運用SAP XI 實現卷煙工業企業一體化信息集成平臺的應用研究［J］.煙草科技，2011（1）:29-32.

［2］吳秋果.SAP 應用集成研究［D］.北京:北京交通大學，2007.

［3］王偉民.煙草工業集團化運作產銷集成系統的研究應用［J］.煙草科技，2007（5）:29-33.

［4］王金亮.煙草行業信息應用系統總體技術架構研究［J］.煙草科技，2001（5）:3-7.

［5］于燁，李向輝.SAP 與外圍系統接口的開發與實現［J］.自動化與儀表，2010，25（3）:48-51.

［6］馮亞麗，蔣文文，陶慶軍，等.基于XI 的SAP 系統與外圍系統集成［J］.計算機系統應用，2012，21（2）:9-12.

［7］趙佳琦.SAP 與其他系統集成的接口技術研究［D］.廣州:華南理工大學，2010.

［8］劉洋，王海鳳，杜景紅，等.SAP XI 在ERP 與MES 集成中的應用［J］.冶金自動化，2008，32（4）:35-38.

［9］唐亮.SAP 接口技術研究與開發［D］.上海:同濟大學，2006.