基于微服務架構的青海省機電產品檢測服務平臺的設計與應用

張海云 劉生虎 武輝 吳海峰 陳有福

青海省機械科學研究所有限責任公司 青海西寧 810000

當前，以數字化、智能化、共享化為本質特征的第四次工業革命正在興起。工業互聯網作為第四次工業革命的基本框架，是新一代信息技術與工業深度融合的產物，通過對人、機、物、法、環的全面互聯，構建起全要素、全產業鏈、全價值鏈全面連接的新型生產制造和服務體系，是數字化轉型的實現途徑，是實現新舊動能轉換的關鍵力量。

微服務作為新型技術架構，能更好地支撐工業互聯網的落地。是面向服務的體系結構（SOA）架構樣式的一種變體，將應用程序構造為一組松散耦合的服務。在微服務體系結構中，服務是細粒度的，協議是輕量級的。微服務是一種架構模型，可以更好地促進所需的運營模型，可以更好地反映了許多業務主管想要組建和運行其團隊以及開發流程的方式。微服務將傳統單體架構應用劃分成一組組相對獨立的小服務，服務之間采用相關輕量級通信機制進行互相協作、相互獨立。微服務架構具有功能解耦、獨立部署、故障隔離等特點，能有效降低應用復雜度、提高功能容錯率、縮短開發周期、適應云計算算力彈性伸縮，進而提升系統整體穩定性和可用性。

1 工業互聯下的青海省機電檢測現狀分析

目前，青海省檢測設備分散在各個企事業單位，同時管理工作的水平參差不齊，青海省檢測設備管理信息化程度也有比較大的差異，并存在以下問題：

（1）由于沒有規劃、沒有整體論證，各個企事業單位各自為營，檢測設備復購置現象比較普遍，設備閑置率較高，無法保證青海檢測設備的投資效益。

（2）各企事業單位存在的重購置、輕使用的行為沒有根本轉變，購買后的標定工作不及時，部分青海檢測設備機組人員的使用不規范，儀器設備日常運行使用記錄不夠完整，影響了設備準確性，縮短了設備使用壽命，更有些單位無法統計考核檢測設備使用率。

（3）青海檢測設備信息溝通不暢，校企或企業單位間青海檢測設備開放程度不高，共享信息基本沒有，高校準備做實驗但無法找到相應檢測設備，部分單位檢測設備滿負荷運轉、供不應求，而另一些單位的檢測設備資源利用率較低的現象非常普遍。

2 基于微服務的平臺設計思路

本項目通過將功能分解到各個離散的服務中，通過API以明確的方式來交互，以實現對解決方案的解耦。把應用程序設計成一套微服務，更加容易在多臺具有負載均衡的服務器上運行，使其能夠輕松應對需求高峰、由于時間推移而平穩增長的需求和由于硬件或者軟件問題導致的宕機事故。

（1）應用架構。本平臺采用微服務架構風格，將一個單一應用程序開發為一組小型服務的方法，每個服務運行在自己的進程中，服務間通信采用輕量級通信機制（通常用HTTP資源API），這些服務圍繞業務能力構建，共用一個最小型的集中式的管理，服務可用不同的語言開發，使用不同的數據存儲技術。

（2）應用架構藍圖見圖1。

（3）功能說明。本平臺采用微服務架構模式，通過業務能力將系統劃分為幾個單獨的服務，服務之間高內聚，低耦合，僅通過API進行交互，系統功能圍繞門戶展示設計，主要包括儀器管理，信息發布，成員管理，技術服務，專家管理，文件管理，統計分析，后臺管理，見圖2。

圖1 微服務架構圖

圖2 系統功能圖

①門戶展示。門戶展示是一個綜合性服務，主要通過獲取其他服務信息突出展示，并為其他服務提供入口，通過讀取數據庫或者緩存數據庫加載數據內容，頁面根據板塊來劃分顯示區域，頁面頂部放置一級菜單，主要包括門戶首頁，設備儀器，成員管理，技術服務，專家信息，下載專區，其中門戶首頁主要為信息展示、共享設備搜索以及用戶注冊登錄，其他菜單點擊進入相應服務。見圖3。

圖3 門戶展示功能圖

②儀器管理。儀器管理是本平臺的核心服務，通過將儀器信息與文檔視頻分離的設計方式，降低系統壓力，將文件操作全部交給文件管理服務處理，儀器管理只記錄資料地址即可，主要有以下功能：

儀器查看：查看已入網的共享儀器信息，主要包括圖片資料，視頻資料，儀器型號，所屬單位與地區等；

儀器預約：認證用戶對可預約儀器發起預約，由儀器所屬單位或者平臺管理員對預約進行答復；

儀器上報：認知用戶了解并愿意提供共享儀器，上傳儀器設備資料信息，由平臺管理員評估后進行答復；

儀器審核：主要分為儀器預約審核以及儀器上報審核，對于儀器預約審核，需要確定儀器預約時間段內是否空閑，是否允許排期等，對于儀器上報審核，在審核通過后，需要對儀器資料進行整理并錄入平臺。

③信息發布。信息發布分為系統信息發布和用戶需求發布兩部分；其中系統信息發布主要包括政策法規，新聞資訊，通知公告的查詢與發布，按照信息類型，可設置授權級別，只有平臺管理擁有者才有權限進行發布；用戶需求發布主要為平臺認證成員提供服務，成員可新建需求，瀏覽以及回應其他成員提出的需求，平臺管理員可對長時間無人回復的需求進行關閉操作。

④成員管理。成員管理主要功能為平臺成員信息查看、成員入網申請以及成員入網審核；其中成員信息查看包括列表展示頁面以及下鉆成員詳情頁面；成員入網申請由非成員單位提交，平臺可以設置一定的入網條件；平臺管理員對非成員單位的申請進行應答。

⑤技術服務。技術服務主要有服務查看、服務管理、服務預約和預約審核四部分內容；服務查看支持條件檢索、列表展示以及詳情查看；服務管理主要有平臺管理員新增服務項目以及對已有服務進行維護；服務預約由認證用戶提交，平臺管理員或者服務提供者對申請進行應答。

⑥專家信息。主要用于查詢已認證的專家信息以及進行專家預約；其中專家信息查詢包括列表展示頁面以及詳情頁面，支持多種維度查詢，例如研究領域，服務類型等，用戶可在詳情頁面發起專家預約，由平臺管理員或者專家本人對預約應答。

⑦統計分析。提供設備儀器、技術服務、入網成員、入網專家等多個方面的數據統計，支持多維度查詢，例如時間段、儀器類型、成員類型等，動態生成查詢結果并通過圖形界面展示，支持導出Execl報表；見圖4.

3 結語

圖4 統計分析圖

青海省機電產品質量監督檢驗服務平臺作為青海省機電行業唯一的檢測服務平臺，他的推廣應用在儀器設備、人員素質和技術服務水平等綜合檢驗檢測服務能力上將處于該行業在青海省領先，不僅檢驗檢測資源覆蓋面全，而且社會影響力大。通過本次平臺建設，不僅僅將我省所有機電檢測設備納入平臺，還積極和政府相關部門溝通，將該平臺開放與全省其他檢測機構，實現資源共享、優勢互補，是青海省機電產品質量監督檢驗服務平臺為青海質量檢測工業互聯網轉型的重要舉措，通過建立該平臺實現技術服務資源共享，提高了青海地方檢測能力，為高質量發展實業打下堅實的質量基礎。檢測設備共享的推廣，是在提高了檢測設備利用效率的同時為一些初創企業和中小企業降低了科技創新成本，雖然短期內還看不到數字轉型產生的較多效益，但是從提高設備利用率的角度分析，共享化的社會價值遠遠大于其經濟價值。但是，該平臺的投入使用后想取得更大成效，仍需平臺運營者加大推廣，加大政府及相關部門的支持，爭取更多的企業共同合力、共同投入進來，才能使檢測平臺更加豐富完整，助力企業發展，助力青海省數字經濟轉型。