合格證打印系統優化及在上汽大眾的應用

宋江

（上海益吉科技有限公司 上海市 201805）

1 項目背景及系統介紹

1.1 項目背景

上汽大眾總部位于上海安亭，在南京、儀征、烏魯木齊、寧波、長沙等地建立了整車生產基地，日生產整車6000 余輛。車輛合格證是汽車最重要的憑證之一，不僅證明該車輛符合國家對機動車裝備質量及有關標準的要求，同時也是用戶繳納車輛購置稅和上牌的必備證件，合格證在整車下線檢測合格后實時打印。

合格證打印系統宏觀上分為兩個階段：一階段為單證集中打印模式；二階段為分散打印模式。一階段的集中打印模式階段存在系統響應慢、潛在風險高、穩定性差等隱患，因此進行了第二階段的優化和升級。

1.2 業務介紹

合格證打印系統在總裝車間使用，實現車輛合格證、一致性證書和首保卡的打印，同時還具備部分生產控制的功能。系統主要業務流程如下：

（1）從主數據系統同步相關主數據，主要包括：車型、企標、一致性企標等。

（2）從排產系統導入訂單數據，主要包括車型、車身顏色（外色）、內飾、排量、變速箱型號、輪轂尺寸、個性化選裝包配置等信息。

（3）通過數據庫聯邦查詢訂單車輛在MES 中的過點信息及其他數據，用來判斷當前車輛的最新過點狀態。

（4）通過基于UDP 協議的消息中間件進行實時通信，獲取車輛過點狀態，判斷車輛數據的業務完整性，對異常數據進行報警，從而對生產進行監控。

（5）在車輛到達不同位置（M1、ZP7、ZP8）是完成自定義的業務處理邏輯。

（6）車輛下線后，將所有的過程數據及三證（首保卡、一致性證書、合格證）數據同步到歸檔系統，生產庫中的數據保留70 天，歸檔庫中的數據永久保存。

（7）本系統提供多維度的車輛信息監控功能，同時提供多維護（按時間、車型、顏色、型號）的生產報表查詢統計功能。

2 一期技術方案及技術難點

2.1 系統架構及實現技術

系統采用Java 語言開發，主要分為主數據同步、訂單導入、訂單清理、網頁Web 模塊、客戶端窗體、后臺業務處理服務、歸檔程序等七個業務模塊，各模塊的關系圖如圖1 所示。

各模塊的功能介紹如下：

圖1

圖2

（1）訂單導入模塊：解析排產系統過來的文本訂單數據，并導入系統。

（2）主數據同步模塊：從主數據系統同步車型、企標、一致性企標等業務數據。

（3）訂單清理模塊：生產數據庫中只保存70 天內的數據，超過70 天的數據同步到歸檔庫后進行清理。

（4）歸檔模塊：生產完成的所有車輛電子數據同步到歸檔系統。

（5）網頁Web 模塊：主要負責主數據、用戶角色、權限、統計報表等查詢和維護功能。

（6）客戶端窗體程序：負責過點車輛的信息展示、三證（首保卡、一致性證書、合格證）的補打、重打、過點數據統計功能。

圖3

圖4

（7）后臺業務處理服務：負責所有的后臺業務邏輯處理和計算，為網頁Web 模塊、客戶端提供服務接口。

各模塊使用的技術如下：

（1）后臺業務處理服務及Web 網頁模塊的程序采用Java 語言開發，版本為1.5，基于Struts1.2 框架開發。

（2）客戶端窗體程序使用了IBM WMC 技術，是基于 Eclipse 架構進行擴展的一種組件開發。

（3）權限模塊使用了LDAP，系統的角色、權限、用戶、客戶端IP 等信息均存儲在LDAP 上。

（4）后臺應用服務器使用了WAS，它是IBM WebSphere 軟件平臺的一個應用組件，主要用來作為應用服務器。

（5）集中打印服務器的程序使用Visual Studio 2008 開發。統一接收單證打印請求，并將單證打印到現場客戶端的打印機上。

（6）數據庫使用了DB2 9.7 的版本，因為要和MES 保持一致。一期項目的系統部署圖如圖2 所示。

2.2 問題難點

各工廠的后臺服務器共享一套環境，初期只有一兩家工廠使用時，這種架構可以滿足要求，但后期隨著異地工廠不斷增多，產能要求不斷提高，客戶端越來越多，這個架構的問題就逐漸凸顯出來了，主要表現在以下幾個方面：

2.2.1 集中打印服務器的單點問題

（1）所有打印機的打印任務均由集中打印服務器統一分發，因此集中打印服務器存在單點故障風險，雖然打印服務器有了НA（高可用），但仍有潛在風險，隨著連接的打印機越來越多，風險也隨之越來越大。

（2）打印服務器上的打印程序更新時，所有工廠需要一起協調停機時間窗口，溝通和管理的成本較大。

（3）產量越來越高，打印任務越來越多，導致服務器的響應速度越來越慢，跟不上工廠的生產節拍。

2.2.2 后臺業務服務器的單點問題

（1）后臺業務服務器也存在單點故障的風險，服務器故障會導致所有工廠的總裝車間停產停線。

（2）應用系統升級時需要協調所有工廠的停機時間，溝通成本比較大。

（3）各工廠的后臺業務處理邏輯一致，不利于各工廠個性化業務的發展。

2.2.3 應用系統的軟件架構老舊，帶來運維困難，需要進行升級

（1）軟件應用程序的Java 版本仍然在使用JDK1.5。

（2）客戶端使用的IBM WMC，同樣技術比較落后，入門難度大，給項目開發和運維帶來很大的困難。

（3）訂單導入、訂單清理、歸檔等小的業務模塊比較多，同時使用.NET Framewok2.0 開發，源碼版本比較老，兼容性也比較差，運維起來比較困難，不利于業務更新。

（4）軟件程序已經運維了很多年，增加的臨時性代碼邏輯比較多，出現了很多冗余代碼，系統的運行效率大大降低。也增加了系統變更、升級和運維的復雜性。

2.2.4 使用IBM 的應用服務器WAS，學習成本高，經濟成本高

（1）WAS 的模塊和功能比較多，本系統只用到了其中很小一部分。

（2）WAS 學習、運維的門檻比較高，給項目團隊、運維人員都帶來不小的挑戰。

（3）WAS 是商業軟件，存在許可證的費用支出。

總體來講，性價比不高。

2.2.5 應用使用LDAP 來做用戶和權限管理太復雜

（1）部署需要安裝LDAP，增加了軟件架構的邏輯復雜性。

（2）通過數據庫管理用戶、角色、權限的關系已經是主流，因此LDAP 不再適合。

以上這些問題，給系統升級、環境搭建、運維管理等諸多環節帶來很多的困擾，同時也存在一定的潛在隱患。因此，已經不再適應當前多工廠的生產環境需要，于是就有了二期的改造方案。

3 技術難點分析和優化方案

3.1 系統結構

優化后的系統仍主要使用Java 語言，將訂單導入、訂單歸檔、訂單清理和主數據同步四個模塊合并到Web 網頁模塊，因此新的系統架構主要分為Web 網頁模塊、客戶端窗體程序、后臺業務處理服務三個業務模塊，業務關系圖如圖3 所示。

根據新的架構，各工廠的環境獨立部署，每個工廠一套硬件環境，新的服務器和客戶端部署情況如圖4 所示。

（1) 業務服務器有兩臺：一臺應用服務器（APP），一臺數據庫服務器（DB），兩臺機器互為高可用（НA）。

（2）取消了集中打印服務器。

3.2 技術難點分析及優化方案

針對一期系統中軟件、代碼、技術架構等方面的問題，我們在業務和系統架構方面做了如下優化：

3.2.1 單證集中打印調整為分散打印

業務邏輯：由客戶端負責打印數據的處理和準備，直接調用本地打印機完成單證的打印，再把打印結果回傳給服務端。

調整后的優勢體現在：

（1）由客戶端處理相關業務邏輯，緩解了服務端的壓力。

（2）由客戶端直接調用打印機，不再由后臺處理，減少了網絡開銷，提高了處理的效率。

（3）解決了后臺集中打印服務器的單點問題，降低了系統風險。

（4）取消集中打印服務器，降低了硬件投入成本。

調整后，單臺車輛單證打印的處理時間降低到30 秒左右，比調整前效率提升了40%，打印服務器的單點故障隱患徹底解決。

3.2.2 后臺服務器每個工廠獨立部署

架構：后臺的業務服務器和數據庫服務器各工廠獨立部署。

調整后的優勢體現在：

（1）各工廠擁有獨立的服務器，性能有了極大的提升，響應更快。

（2）各工廠可以做更多個性化的功能和配置，有利于業務的發展。

（3）各工廠可獨立的發布和更新，不再為協調停機時間而耗費大量的管理成本。

調整后，各工廠的業務可獨立發展，不再相互制約，業務配置管理、系統的發布更新更加靈活，更好的適應了公司業務的發展。

3.2.3 軟件程序升級、代碼重構

主要體現在以下幾個方面：

（1）Java 的版本由1.5 升級到1.8。

（2）.NET Framework 的版本由3.5 升級到了4.5，開發環境由VS2008 升級到VS2015。

（3）放棄了原來由IBM WMC 開發的客戶端，改為由C#開發的窗體程序。

（4）將主數據同步、訂單導入、清單清理、數據歸檔四個服務合并到網頁模塊。

（5）對后臺業務邏輯、Web 網頁的代碼進行了重構和優化，去除了大約60%的代碼。

（6）在研發/運維的版本管理方面借鑒了成熟產品的管理經驗，借助Git 倉庫，項目和運維的源碼分開管理，形成了一套適合自己的管理規范。

通過對框架升級和代碼重構整合，使整個軟件架構更加簡潔，代碼執行效率更高，運維更加方便。

3.2.4 應用服務器調整為Tomcat

調整后的優勢體現在：

（1）Tomcat 更加輕量級，啟動更快，20 秒即可啟動完成。

（2）應用的安裝、啟停更加快捷。

（3）Tomcat 更容易上手，降低了學習和運維的成本。

經過一個月的試運行，性能完全滿足生產的要求。

3.2.5 權限管理使用數據庫實現

主要調整內容：

（1）不再使用LDAP，改由數據庫存儲相關業務數據。

（2）通過人員-角色-權限的關系來管理權限數據，邏輯更簡單。

（3）取消原來基于WAS+LDAP 實現的單點登錄功能。

取消LDAP 存儲，改由數據庫存儲權限數據，架構更簡單，可擴展性也更好。

4 總結

經過架構、應用程序、技術等幾方面的調整后，新系統各方面的效果還是比較顯著的，主要體現在以下幾個方面：

（1）整體的性能有所提升：服務器及客戶端的處理能力得到了提高，單臺車輛的數據處理時間由原來的大約50 秒減少到目前的30 秒，同比減少40%，可以適應更高的生產節拍。

（2）系統的邏輯架構更加簡潔：由原來的七模塊減少到三模塊，業務更清晰。

（3）解決了服務器的單點問題：降低了系統風險，提高了系統的可用性和穩定性。

（4）對業務代碼進行重構：總代碼量減少了50%，效率有了大幅提升，應用的穩定性、可擴展性得到了提升。

（5）使用更加輕量級的Tomcat 替代WAS，沒有降低性能的情況下，降低了經濟成本，間接提升了效益。

在上汽大眾合格證打印系統項目升級改造的過程中，我們運用了新的分析方法、新的IT 技術手段，通過對架構進行調整，對業務進行整合，對代碼進行重構等一系列方法和措施提高了系統的性能和可用性，降低了系統不穩定帶來的潛在風險，更好的適應了整車制造業務的發展，為公司創造了更大的價值。