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用于优化业务性能的可跟踪性解决方案蓝图,第 1 部分

了解一个全面的追踪和跟踪解决方案的体系结构

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简介

本系列中的两篇文章向 IT 架构师和解决方案开发负责人介绍一种已经证明有效的可跟踪性解决方案的体系结构蓝图。Master Data Management (MDM) 可以显著改进供应链管理 (SCM) 环境中的可跟踪性解决方案。本系列介绍这个解决方案体系结构与 IBM 软件产品的对应关系,介绍与可跟踪性解决方案相关的主要软件功能。第一篇文章提供完整的组件模型视图,介绍产品可跟踪性的基本知识。第二篇文章以可回收容器管理为例,解释主数据如何帮助改进对 BI 环境中追踪和跟踪数据的分析。通过改进对追踪和跟踪环境的分析,可以显著优化 SCM。Traceability Solution Blueprint for Business Performance Optimization 把 Enterprise Master Data Management: An SOA Approach to Managing Core Information(见 参考资料)中的 PIM-RFID Solution Blueprint for Track and Trace 映射到 IBM 软件产品组合并添加了实现细节。

业务驱动因素

在当今,对供应链中的产品进行跟踪是一项重要的需求。例如,如果一种产品的库存耗尽了,这对于任何商店都是一个问题。如果产品库存耗尽现象经常出现,就会造成顾客流失;更糟糕的是,他们会开始光顾竞争对手的商店。在仓库中储备大量产品(这会增加零售商的运营成本)充其量只是一个不完整的解决方案。原因在于,为了在库存耗尽现象发生之前补充产品,仍然需要及时检查仓库中的存货。从零售商的角度来说,让职员频繁地检查仓库中的存货,可能可以及时地发现库存耗尽现象。但是,零售商还有一个更难解决的问题:如何确保补充的产品及时交付到仓库?这里的问题是:零售商怎么能够知道经销商的卡车及时开出配送中心了?如果卡车由于某种原因无法出发,应该及时联系其他经销商。显然,这里需要深入探察供应链中发生的情况,才能了解所有产品补充步骤是否都在按计划正常执行。

同样,经销商也需要了解生产商是否能够及时地把产品交付到配送中心,因为如果不能及时交付,经销商就没有产品可以交给零售商。所以问题很自然就出现了:对于从生产商到经销商再到商店和货架的整个供应链,如何进行优化?

最后,库存耗尽对于生产商也是不利的,尤其是对于汽车和宇航业来说,在这些行业中产品的组件已经非常复杂了,而且组件来自世界各地。组件的库存耗尽会造成劳动力浪费、降低产量和降低工厂的利用率,这些会给生产商带来很大的损失。供应链、库存管理和预测系统已经有所改进。但是,用传统方法还无法实现深入的全程监控。根本问题是:如何实现全程追踪和跟踪,确保及时地获得产品,避免库存耗尽现象?

通过产品可跟踪性优化供应链的其他用例包括:

  • 在 SCM 中减少容易腐烂的货物的损失:监视和控制食品等容易腐烂的货物的运输,以避免货物变质带来的损失。
  • 自动的签收:自动地检查交付的货物是否完全符合订单。
  • 减少损耗:避免损耗。例如,牛奶或冰淇淋等货物在整个供应链中应该保持在适当的温度范围内。
  • 后库和货架管理:自动地统计存货并通知相关人员及时补充(后库或店面内的)货架,以避免库存耗尽现象。甚至可以把向经销商订货的整个过程自动化。

优化供应链除了有经济方面的原因之外,还有法律方面的驱动因素。例如,美国当前和即将发布的法律规定要跟踪药品的来源,从而减少假冒的货物和服务。大多数处方药对于消费者是安全的。但是,由于供应链涉及世界各地的许多参与方,假冒伪劣的药品可能给消费者造成非常严重的损害。关于药品来源跟踪法规的概述见 参考资料。药品来源跟踪法规要求供应链中的所有参与方记录药品的来源,跟踪从生产商直到药品到消费者手中的整个供应链。

药品来源跟踪对于消费者的好处是确保药品是真品。对于生产商的好处是缓解以下状况:

  • 根据估计(见 参考资料),到 2010 年,假冒伪劣药品的销售额会达到 750 亿美元。
  • 在发展中国家,25% 的药品是假冒的(见 参考资料)。
  • 如果消费者受到假冒伪劣药品的损害而提起诉讼,生产商的声誉就会受损。在这种情况下,药品来源可以证明药品是否合格。

必须遵守药品来源跟踪法规的制药公司正在寻找电子式来源跟踪解决方案,这称为 ePedigree 解决方案。2007 年发布了相关标准 Drug Pedigree Messaging Standard (DPMS)(见 参考资料)和 EPCglobal 发布的 EPCIS standard (EPCIS)(见 参考资料)。当前,制药业计划使用 EPCIS 标准建立全行业的跟踪方法。

理解追踪和跟踪解决方案:EPCglobal 标准

为了高效地相互协作,供应链的参与方需要开放的标准。因此,EPCglobal 组织致力于定义和创建相关标准,从而支持高效的追踪和跟踪解决方案。EPCglobal 标准支持图 1 所示的追踪和跟踪解决方案高层体系结构。

图 1. 高层体系结构
图 1:高层体系结构
图 1:高层体系结构

我们从下到上看看这个体系结构:

  • 读取器协议和读取器:对于追踪和跟踪解决方案,读取器通过读取 20 个条形码或 Radio Frequency Identification (RFID) 标签或相似的东西,创建原始数据。对于读取器,EPCglobal 定义了一组标准,包括 Low Level Reader Protocol (LLRP) 和 Class 1 Generation 2 UHF Air Interface Protocol Standard(详细信息见 参考资料)。
  • 应用筛选和收集的 Application Level Events (ALE) 接口:这个接口用来适当地筛选和收集原始读取器数据,从而处理这些数据。例如,应该消除重复的读取事件。详细信息见 参考资料
  • EPC Information Services (EPCIS) 系统:然后,由一个 EPC Information Services (EPCIS) 系统管理 Electronic Product Code (EPC) 信息,这个系统包括一个 EPCIS 存储库、EPCIS Query Interface 和 EPCIS Capture Interface,这些都基于 EPCIS 标准规范(详细信息见 参考资料)。EPCIS Capture Interface 是只读的,数据补充等修改必须在 ALE 接口和 EPCIS Capture Interface 之间通过 EPCIS 捕捉应用程序执行。
  • 内部和外部应用程序:这些应用程序通过 EPCIS Query Interface 与 EPCIS 系统交互,比如 ePedigree 应用程序。
  • 图 1 中没有给出 EPC Tag Data Standard (TDS) 或 Pedigree Standard(见 参考资料)等 EPCglobal 数据标准。

追踪和跟踪解决方案需要标准集支持的三种高层功能,见 图 1

  • 产品序列化:典型的序列化方法是使用药品包装内部或外面的 RFID 标签。当药品在供应链中转移时,通过读取这种标签提供关于药品的惟一信息。在小包装上使用 RFID 标签可能成本太高;对于这种情况,可以在小包装上使用其他技术,比如 2D 条形码,而在货箱和货盘上使用 RFID 标签。
  • 数据捕捉:供应链的每个参与方还需要捕捉关于产品本身、在企业中的转移、集合和分散的信息。每个参与方还必须添加其他信息,比如批号、过期日期以及负责发货和收货的联系人。所有这些信息都需要按照可靠且不可篡改的方式存储起来,支持根据这些数据生成审计报告。
  • 数据共享:当药品在供应链中转移时,为了让药品的保管者能够证明药品的来源,需要收集信息并与其他参与方交换信息。这需要一个可靠的 IT 环境,供应链中的所有业务伙伴可以在这个环境中交换信息,确保数据的真实性和完整性,从而确保药品来源是准确真实的。

Traceability Solution Blueprint for Business Performance Optimization 简介

IBM 提供基于 EPCglobal 体系结构的先进的追踪和跟踪解决方案软件,包括 IBM InfoSphere Traceability Server 和 WebSphere® Premises Server。IBM InfoSphere Traceability Server 还支持 ePedigree 解决方案。因为从供应链的开头到末尾会不断收集信息,来源信息的数量会越来越大。从生产商开始,使用 Master Data Management (MDM) 系统管理药品的主数据属性并在所有参与方之间进行同步,这可以进一步改进 ePedigree 解决方案的产品主数据质量。

本节介绍 Traceability Solution Blueprint for Business Performance Optimization 的关键组件。图 2 给出高层体系结构的概况图。

图 2. 解决方案组件的高层概况
解决方案组件的高层概况
解决方案组件的高层概况

这个解决方案蓝图引入一个高层组件体系结构,可以使用它创建用于构建和管理追踪和跟踪解决方案的平台。与现有的 Master Data Management 蓝图相比,增加的关键技术包括收集、处理和共享序列化的产品转移信息。

通过引入这些技术,就可以创建传感器网络,从而为追踪和跟踪解决方案提供基础。这个蓝图基于 EPCglobal Inc. 开发的标准,EPCglobal 是一个标准化组织,它是 GS1 标准化组织的组成部分。如 图 2 所示,这个蓝图包含以下主要组件:

传感器中间件

这个数据捕捉应用程序可以进一步划分为两个部分。第一个部分是传感器中间件(见 图 2 中的 (1)),它必须与收集产品转移信息的传感器和实际设备集成。这包括与能够读取序列化条形码的现有设备集成,以及引入能够读取 RFID 标签的新型传感器。由于目前普遍使用 RFID 解决方案,传感器中间件常常也称为 RFID 中间件。传感器网络可以安装在企业的各个工作场所,商业伙伴可以在码头、传送带、货架和手持读取器上安装传感器。第二个部分是数据捕捉应用程序,它通过与 ALE 兼容的接口从传感器中间件收集数据,使用一组用例和业务逻辑处理信息,从而创建 EPCIS 事件,ESB 把这些事件传递给 EPCIS 存储库。

EPCIS 系统

EPCIS 存储库从数据捕捉应用程序接收 EPCIS 事件、存储它们并通过 EPCIS Query Interface 与 EPCIS 访问应用程序和商业伙伴共享它们。这些接口由 EPCglobal EPCIS 1.0 规范定义(见 参考资料),当前许多厂商已经提供了经过认证的实现。标准的实现为 EPCIS 提供两个用于集成的 API:

  • EPCIS Capture Interface
  • EPCIS Query Interface

EPCIS 系统还必须使用 Discovery Services (EPCDS) 连接 EPC Global Network(见 参考资料),标准化组织目前正在开发 EPCDS。这个标准让整个供应链中的每个 EPCIS 系统能够在接管产品时通知发现服务,从而支持全程跟踪产品。

Master Data Management (MDM) 系统

MDM 系统是企业中主数据的权威性数据源。对于这个解决方案蓝图,MDM 系统提供产品、供应商、厂商和位置主数据,可以把这些数据应用于 EPCIS 系统。MDM 系统与 Global Data Synchronization Network (GDSN) 连接。与供应商或零售商交换的静态的产品和供应商信息(比如 GTIN、GLN 以及基本产品、供应商和位置属性)通过这个接口集成到 MDM 系统中。注意,出于市场竞争方面的考虑,价格等一部分属性可能并不通过 GDSN 与供应商或零售商共享。这意味着在供应商或零售商与内部 MDM 系统之间可能要建立点到点连接。MDM 系统可以满足 EPCIS 系统对 GDSN 提供的属性的所有主数据需求,还可以提供它作为权威数据源管理的其他主数据。

EPCIS 存储库和 MDM 系统的交互可以提供补充 EPCIS 信息所需的主数据。MDM 系统与 GDSN 网络连接,所以可以使用从网络获得的与 EPCIS 系统相关的静态信息,同时使用来自 MDM 系统的其他相关主信息。

EPCIS 规范定义了一种 XML 格式,EPCIS Capture Interface 和 Query Interface 可以使用这种格式通过 EPCIS 系统访问主数据。一种实现方式是,把这些主数据存储在 EPCIS 系统中并进行只读访问,这可以提高性能并支持某些查询,避免使用联合。

分析组件

可跟踪性解决方案蓝图定义了 EPCIS 事件和一个分析组件的集成,这允许追踪和跟踪平台在数据分析中支持新的维。这个分析组件有两个作用:

  • 把事件数据集成到数据仓库中,从而实现更好的趋势分析和建模,以更细的粒度根据产品的实际转移预测供应链的状态。
  • 在数据仓库之上部署一个强大的报告解决方案,从而管理供应链的业务绩效并进一步优化它。

在本系列的下一篇文章中,以可回收容器管理为例,介绍使用分析软件组件的技术方法和对业务的好处。

Enterprise Service Bus

这个解决方案蓝图中的 Enterprise Service Bus (ESB) 用来满足应用程序集成需求。通过 ESB 把 ERP 或 SCM 等企业应用程序与 EPCIS 预订查询连接起来,就可以把传感器事件集成到现有的业务过程和应用程序中。预订查询通过 ESB 提供相关的事件信息,允许使用 ESB 适配器把这种新的信息流集成到现有的遗留系统中。

安全措施,包括通过 LDAP 实现的身份验证

可跟踪性解决方案有严格的安全性需求。因此,EPCIS 存储库可以与企业 LDAP 系统集成,从而使用用户身份验证服务,以及在数据授权过程中使用关于角色和组织映射的信息(见 参考资料)。

详细的 Traceability Solution Blueprint 组件模型视图

了解了逻辑组件及其集成的概况之后,现在看看更详细的组件模型视图,见 图 3。这里仍然使用 图 2 中的颜色区分方案,这样便于把 图 2 中的高层概况与这个详细的组件模型视图对应起来。例如,图 2 中黄色的组件在 图 3 中也是黄色的。注意,这里有几个在 图 2 中没有给出或前面没有提到的组件,比如 UI 组件。这个组件模型视图基于 MDM Reference Architecture。

图 3. Traceability Solution Blueprint for Business Performance Optimization 组件模型视图
Traceability Solution Blueprint for Business Performance Optimization 组件模型视图
Traceability Solution Blueprint for Business Performance Optimization 组件模型视图

单击 这里 可以查看放大的图 3。

前面已经介绍了有颜色的组件的用途。这些是这个解决方案蓝图的必有组件。白色的组件是可选的,但是可跟踪性解决方案常常包含这些组件。对于其中几个组件,其他产品 一节推荐了 IBM Software Group 产品组合中的几种产品或产品组合。这些组件包括:

  • (21) Web Application Services:这个组件封装在 Web 应用服务器上运行的 Web 应用程序的业务逻辑。
  • (22) Services Registry:这是企业范围的服务存储库,包含在 SOA 环境中使用的服务。
  • (23) Business Process Services:这个组件是企业范围的业务过程平台,用于组织工作流和业务过程。例如,这个组件可以执行由 Business Process Execution Language (BPEL) 描述的工作流。
  • (24) Presentation Services:这个组件是企业协作平台,它常常基于企业门户。
  • (25) LOB System:这个组件常常在 IT 环境中多次出现,表示图中没有给出的任何应用程序。LOB System 相互集成并通过 ESB 组件 (16) 与给出的组件集成。
  • (26) Content Management Services:这个组件提供内容管理服务。它常常基于企业范围的内容管理系统。
  • (27) Information Integration Services (Enterprise Information Integration (EII)):这个组件通过虚拟化或联合服务提供对结构化和非结构化数据源的虚拟化访问。
  • (28) Information Integration Services:这个组件也提供信息集成服务,但是它主要关注数据模型发现和剖析、清理和 Extract-Transform-Load (ETL) 服务。

图 3 所示的组件模型视图中有几个流程,它们代表解决方案的关键用例。这些流程包括:

  • 流程 1:把来自 MDM 系统的主数据集成到 EPCIS 系统中
  • 流程 2:把 EPCIS 事件捕捉到 EPCIS 系统中
  • 流程 3:在商业伙伴之间交换 EPCIS 事件
  • 流程 4:应用程序系统查询 EPCIS 系统
  • 流程 5:对 EPCIS 和 MDM 系统进行 BI 集成,从而为追踪和跟踪解决方案提供分析功能。下一篇文章将详细讲解流程 5。

为了便于说明,假设传感器网络读取 EPC 数据。还假设已经创建了 MDM 系统和最初的主数据。当需要把主数据装载到 EPCIS 系统中时,流程 1 开始:

  1. 通过 EPCIS UI (3) 管理和配置 EPCIS。也通过这个 UI 定义在 EPCIS 系统中使用的主数据属性。为 EPCIS 系统创建的主数据模型存储在本地的 EPCIS 存储库中。对于 MDM 系统和 EPCIS 系统的集成,有两种实现方法:

    • 初始批量装载和定期的(比如每天晚上)增量数据批量更新相结合
    • 初始批量装载,然后通过消息传递或 Web 服务基础结构进行实时或接近实时的更新
  2. 在第一种情况下,MDM 客户机 (5) 通过一个服务调用在 MDM 系统 (12) 上触发生成增量数据的工作流;然后,MDM 客户机处理这些数据并把它们装载到 EPCIS 存储库 (5) 中。
  3. 在第二种情况下,一种实现方法是在完成初始装载之后,MDM 客户机 (5) 可以使用 Publish/Subscribe 模式向 ESB (16) 预订一个队列,从而在 MDM 系统 (12) 发布更改时获得更改。

流程 2 捕捉传感器数据并把数据传递给 EPCIS 系统:

  1. 读取器 (1) 读取产品上的 EPC 标签。
  2. 通过 Message Gateway (14) 使用消息把这些原始 EPC 信息发送给代表传感器中间件的 RFID 中间件 (2)。
  3. 处理原始 EPC 数据并消除重复的读取是 RFID 中间件 (2) 的核心任务。处理原始 EPC 数据之后,通过 ALE 接口 (2) 把高层事件发布给 EPCIS 捕捉应用程序,这个应用程序应用业务规则并在原始数据中添加上下文。然后,EPCIS 捕捉应用程序使用 ESB (5) 把 EPCIS 事件发送给 EPICS Capture Interface。
  4. EPCIS Capture Interface 把数据存储在 EPCIS 存储库中。因为 EPCIS Capture Interface 不能执行修改,所以数据不会改变。修改数据是 EPCIS 捕捉应用程序的工作,这个应用程序通常位于中间件和 EPCIS 系统之间,用来根据需要补充数据。

流程 3 描述如何通过 EPCglobal 网络在商业伙伴(比如供应商和生产商)之间交换信息。这个流程是 ePedigree 解决方案中的典型流程。

  1. 通过向掌握供应链中前一环节的商业伙伴的 EPCIS 系统 (4) 进行预订,EPCIS 系统从商业伙伴的 EPCIS 系统 (4) 接收适当的 EPCIS 事件。这些事件通过 EPCglobal 网络传递,EPCIS 系统通过 EPCglobal 网络客户机 (5) 接收它们。EPCglobal 网络客户机 (5) 和商业伙伴系统 (4) 之间的数据交换通过 ESB 组件 (16) 进行。所有事件都存储在 EPCIS 存储库 (5) 中。
  2. 当货物达到时,处理货物并把它们发往下一个目的地。按照以下流程追踪和跟踪所有步骤:读取器 (1) 执行 EPC 读取操作,由 RFID 中间件 (2) 处理数据,通过 ALE 接口 (2) 把适当的事件提供给 EPCIS Capture Interface (5)。
  3. 在完成这些步骤并把货物发往下一个目的地时,EPCIS 系统发布一个适当的事件,供应链中的下一个商业伙伴 (4) 消费这个事件,它可以通过 EPCIS Query Interface (5) 查询额外信息。商业伙伴 (4) 和 EPCIS 系统 (5) 之间的数据传输仍然由 ESB 组件 (16) 提供。

流程 4 描述应用程序系统与 EPCIS 系统的交互。数据仓库 (13)、Enterprise Resource Planning (ERP) 系统 (19) 或 Supply Chain Management (SCM) 系统 (20) 等应用程序可以通过 Query Interface (5) 与 EPCIS 系统交互。另外,一些 EPCIS 软件支持基于消息传递技术的警报和通知机制。因此,EPCIS 系统可以把警报或消息发布到主题队列中,应用程序系统可以使用 Publish/Subscribe 等消息传递体系结构模式预订主题队列。ePedigree 应用程序 (6) 可以通过 EPCIS Query Interface (5) 向 EPCIS 系统查询所有相关???据,从而查明产品的来源,比如应消费者的要求检查药品来源,或帮助政府执法机关调查可疑的药品。供应链中的商业伙伴必须能够提供基于 EPC 的来源信息,包括确定的国家药品编码 (NDC)。与 GTIN 相似,NDC 不是序列化的。因此,可以认为 NDC 是一种用于药品的 GTIN。

产品映射

在本节中,介绍可跟踪性解决方案蓝图与 IBM 软件产品的对应关系。介绍大多数相关产品的关键特性。了解这些特性如何帮助实现或提高解决方案的总体业务价值。

对于 图 3 所示的组件模型视图,表 1 给出推荐的 IBM Software Group 产品。表 1 中没有列出的组件常常是 IBM 产品还没有实现的。如果对一个组件列出了多个产品,那么表示可以选用其中之一,或者是需要用多个产品共同实现组件的功能。

表 1: 产品映射
组件编号组件名IBM Software Group 产品
(1), (2)RFID 中间件WebSphere Premises Server
(3), (4), (5), (6)EPCIS 系统IBM InfoSphere Traceability Server
8), (9), (10)Global Data SynchronizationIBM Global Data Synchronization for IBM InfoSphere Master Data Management Server for Product Information Management
(7), (12)Master Data Management 系统IBM InfoSphere Master Data Management Server for Product Information Management
(13)Analytics and Discovery Services可以使用多种产品,比如 DB2、IBM InfoSphere Dynamic Warehouse 和 Cognos Business Reporting 产品套件。
(14), (15), (16)ESBIBM WebSphere MQ Message Broker、IBM WebSphere Data Power、IBM WebSphere Enterprise Service Bus
(17), (18)Directory ServicesIBM Tivoli® Directory Server
(21)Web Application ServicesIBM WebSphere Application Server
(22)Services RegistryIBM WebSphere Services Registry and Repository
(23)Business Process ServicesIBM WebSphere Process Server
(24)Presentation ServicesIBM WebSphere Portal Server
(26)Content Management ServicesIBM FileNet、IBM Enterprise Content Manager
(27), (28)Information Integration ServicesIIBM InfoSphere Information Server

下面几节介绍几个必需的产品、它们的关键功能以及与这个解决方案蓝图的关系。

使用 WebSphere Premises Server

WebSphere Premises Server 的当前版本是 6.1。这个产品在读取器设备和 WebSphere Premises Server 之间建立可靠的消息传递。另外,它与其他业务集成产品连接,从而创建自动运营决策所需的业务上下文。这个产品提供基于 IBM Service Oriented Architecture (SOA) 产品集的服务,为基于传感器的全面解决方案提供企业级可伸缩性和可靠性。这个平台允许同时使用多种传感器类型,比如主动式或被动式 RFID 标签或环境传感器。它非常灵活,很容易扩展。WebSphere Premises Server 提供的平台可以从原始传感器数据生成可操作的事件,从而执行复杂的基于事件的处理。创建这些事件之后,新的或遗留的业务过程可以通过它们获取传感器数据。关键特性包括:

  • 与 IBM InfoSphere Traceability Server 集成,支持使用传感器信息构建战略性企业应用程序。这包括支持多个用例的行业参考模型,比如资产追踪和跟踪以及可回收容器跟踪(见下一篇文章)。Rational® Application Developer 中集成的设计时工具可以扩展它的功能。
  • 使用针对主动式标签的设备接口提供实时的位置跟踪服务
  • 使用基于 Eclipse 的开放平台与传感器设备集成
  • 为兼容 LLRP 的 RFID 读取器提供 LLRP 设备代理
  • 符合 EPCglobal 标准,比如支持 ALE 筛选和聚合
  • 先进的业务规则引擎可以构建复杂的传感器业务过程,减少部署时间,同时提高处理的灵活性和控制能力

通过使用最新的 WebSphere Premises Server V6.1 的 Feature Pack for Sensor Event Services,可以使用灵活的企业级服务。这会显著减少基于传感器事件的用例的实现时间。通过引入 WebSphere Business Events,可以提供智能化的传感器事件处理。

使用 IBM InfoSphere Traceability Server

IBM WebSphere RFID Information Center 从 2.0 版开始改名为 IBM InfoSphere Traceability Server (Traceability Server),这个版本于 2008 年 10 月发布。图 4 给出关键组件的概况:

图 4. Traceability Server 的关键组件
Traceability Server 的关键组件
Traceability Server 的关键组件

下面几节讨论 Traceability Server 如何实现 EPCglobal 标准以及它与通用实现之间的差异。

元数据模型

元数据模型用来定义 EPCIS 事件以及它们到底层数据库模式的映射。元数据模型允许用户选择数据库模式,从而优化底层数据存储和查询的性能,同时保持与 EPCIS Capture Interface 和 Query Interface 完全兼容。元数据模型还与事件检验和安全性的定义和实现紧密集成。

捕捉框架

Traceability Server 的事件捕捉框架可以以健壮、灵活且可伸缩的方式捕捉 EPCIS 事件并把它们存储在 Traceability Server 中。系统可以使用多种捕捉绑定,包括 MQ 和 HTTP。捕捉组件还可以使用 MQ 方式从 AS2 接收事件。Traceability Server 的事件捕捉组件从 WebSphere MQ 消息队列读取事件,解析事件,最后把事件存储在数据库中,见图 5。

图 5. 事件捕捉概况
事件捕捉概况
事件捕捉概况

捕捉框架具有以下特点:

  • 符合针对 HTTP 和消息队列绑定的 EPCIS 标准
  • 很容易根据元数据进行配置
  • 可伸缩性很强,可以扩展到每个 DC 数百个捕捉点

捕捉框架提供:

  • 可扩展性:EPCglobal EPCIS 标准允许定义新的事件类型,还可以扩展现有的事件类型。IBM Traceability Server 是元数据驱动的,所以用户可以根据 EPCIS 标准的需要安全快速地扩展事件类型和事件属性。它会自动地捕捉、查询、存储和报告元数据中的所有修改。
  • 处理程序:Traceability Server 提供强大且灵活的数据处理功能,用户可以通过定义数据处理程序把 EPCIS 事件中的特定数据映射到自己的主数据。处理程序 API 的使用完全集成在捕捉和查询组件中,并通过优化数据库存储和查询,显著改进系统的性能。Traceability Server 提供一个用于定义处理程序的 Java® API。处理程序完全是可选的。
  • 失败的事件:失败的事件包括不符合 EPCIS 标准的 XML,或者包含数据库中没有的产品、位置或词汇表数据的 XML。图 6 给出在 Traceability Server 的控制台中显示的失败事件。
    图 6. 失败的事件
    失败的事件
    失败的事件

    单击 这里 可以看到放大的图 6。

    如果无法执行解决方案特有的某种检验,也会产生失败的事件。事件捕捉组件把失败的事件写到数据库中,用户必须决定如何处理失败的事件。可以采取以下处理方式之一:
    • (在纠正错误之后)重新提交失败的事件以便重新处理。
    • 从数据库中清除(删除)失败的事件。必须清除无法重新提交的事件。例如,必须清除包含不兼容的 XML 的事件。
    • 对于由于缺少产品、位置或词汇表数据导致的失败事件,通过重新导入适当的主数据进行纠正。

主数据组件

把产品和位置主数据与 EPCIS 事件集成起来,有助于向用户提供必要的上下文,帮助他们了解产品在供应链中的转移情况。一种标准方法是使用 Master Data Management (MDM) 系统表达这些主数据并把主数据提供给 Traceability Server,这确保商业伙伴能够充分地利用共享的信息并采取相应的措施。

图 7. 捕捉主数据位置层次结构
捕捉主数据位置层次结构
捕捉主数据位置层次结构

单击 这里 可以看到放大的图 7。

下面是几个主数据使用示例:

  • 客户能够把生产线或包装线指定为逻辑实体。当产品经过物理读取点时,系统使用 EPCIS 事件把序列化的产品与生产线或包装线关联起来。供应链下游的商业伙伴可以使用事件中的信息准确地了解产品已经到了什么地方。
  • 应用程序使用产品包装信息(比如一个包装箱中应该装的产品数量)来确保包装过程中不会出现数量错误。
  • 警报和报告使用产品和位置信息,实现比按照 EPC 号分类更用户友好的信息分类方式,见 图 7图 8
图 8. 产品详细信息
产品详细信息
产品详细信息

单击 这里 可以看到放大的图 8。

还在主数据组件中维护 EPCIS 标准包含的词汇表。用户可以定义针对多个行业的词汇表,这提供很强的灵活性。图 9 给出一个示例。

图 9. 词汇表
词汇表
词汇表

查询和安全性

IBM 在实现属性值级安全性和健壮的性能方面投入了大量精力。这个解决方案吸收了 IBM 三年来在高级数据库管理领域的研究成果,它基于三种已经证明有效的方法,研究报告和专利申请书中解释了这些方法(专利正在受理过程中,见 参考资料)。

Traceability Server 提供:

  • 非常健壮且容易配置的属性值级授权,可以授权商业伙伴或内部系统查询这些属性
  • 支持所有用于身份验证的 EPCIS 标准绑定,包括 HTTP、HTTPS 和 AS2

Traceability Server 2.0 的安全功能允许客户根据需要与商业伙伴共享数据。管理员可以使用多条规则精确地指定系统中的哪些信息可以与所有商业伙伴共享。使用系统中的元数据定义这些安全策略,客户不需要开发它们。

图 10 和图 11 演示如何为 Traceability Server 定义安全策略。

图 10. 定义安全策略
定义安全策略
定义安全策略

单击 这里 可以看到放大的图 10。

图 11. 指定安全策略
指定安全策略
指定安全策略

单击 这里 可以看到放大的图 11。

图 12 显示指定的所有策略。

图 12. 安全策略编辑器
安全策略编辑器
安全策略编辑器

例如,策略可以根据送货地址只向经销商公开相关的发货和送货事件,这样经销商只能访问与他们接收的产品相关的事件。

序列号生成 Web 服务

要想在公司的生产过程和供应链解决方案中使用和集成序列化,需要按照一种非常健壮的方法分配在 EPC 标签的编码过程中使用的序列号。Traceability Server 的序列号生成服务组件提供了一组功能,解决方案可以使用它们创建符合 EPCglobal Tag Data Standards 的 EPC 标签(见 参考资料)。这些功能包括批量分配一组号码,可以把这些号码交给第三方标签制作商或合同生产商去制作标签。序列号本身可以是顺序的,也可以是随机的,这允许公司使用不同的号码分配规则。

通过序列号生成服务集中地管理和分配序列号,多个 ERP、MES 和 WMS 系统都作为这个服务的客户机,这样就可以确保在整个供应链中不会出现重复的产品 EPC。

Traceability Server 支持 SGTIN-96、AI(01)+AI(21)、SSCC-96、AI(00)(也称为 SSCC-18 标签编码)以及它们的 GS1 应用标识符。

审计

Traceability Server 2.0 还包含一个审计组件,它可以对系统中的所有主要操作进行跟踪。这个审计组件使用 CBE XML 格式在 ESB 上发布消息,可以使用这些消息进行系统管理监视和审计。CBE 审计消息与 Traceability Server 的 EPCIS Query Interface 紧密集成,在查询过程的每一步都发送消息,这让用户能够监视系统处理的查询活动。用户可以根据这些消息之间的相关性判断查询的处理时间并监视任何安全异常情况。

图 13 说明审计组件在处理流程中的位置。

图 13. 审计概况
审计概况
审计概况

警报

IBM 开发了一个用户可以扩展的警报处理系统,它封装复杂的事件(流)处理引擎。这个系统提供一个可扩展的复杂的通知处理引擎。客户可以通过警报管理以接近实时的速度把传感器信息和其他数据转换为可操作的事件。警报组件可以根据 Traceability Server 接收的事件实时地处理可操作警报,包括管理、预订、通知和交付。还可以生成已经发送的通知的历史报告。因为传感器数据的事件量可能很大,警报框架允许用户自动地监视事件模式,然后接近实时地采取措施。下面是一些示例:

  • 当发现在不同的位置多次发出或接收了同一个 EPC 时,向工厂或 DC 操作员发出重复检测警报。这可能说明在标签的编码过程中出现了错误,或者是出现了假冒产品。
  • 如果药品没有在预计的时间段内到达指定位置,可以向 DC 经理发送警报。

在一个或一组相关事件已经发生时,或在预期的事件未能发生时,可以使用警报提供可操作的消息。可以通过警报提醒相关人员注意需要立即采取措施的事件。例如,可以在以下方面使用警报:

  • 检测重要的货物没有在预期的时间达到预期的目的地。
  • 寻找重复的 EPC,这说明可能出现了假冒产品。
  • 决定恢复以前撤消的 EPC。

Traceability Server 的警报功能能够直接与复杂事件处理 (CEP) 引擎集成。CEP 引擎可以高效地检测有时间依赖性的事件之间的关系。这些引擎通常处理用特殊的 CEP 编程语言编写的程序;这些语言提供特殊的构造,与通用编程语言相比,可以更容易地指定事件关系。当 CEP 引擎发现与指定的关系匹配的一组事件时,它通知警报组件,然后警报组件创建一个用户定义的通知。

使用 IBM InfoSphere Master Data Management Server for Product Information Management

从 6.0 版开始,IBM WebSphere Product Center 已经改名为 IBM InfoSphere Master Data Management Server for Product Information Management (MDM Server for PIM)(见 参考资料)。这个软件产品是一个产品信息管理解决方案,它通过产品和商业信息(这些信息通常分散在整个企业中)把产品、位置和商业伙伴(比如供应商和零售商)联系在一起。在 MDM Server for PIM 中协调和管理这些主数据有以下好处:

  • 跨大量客户、商业伙伴和职员高效地分发产品主数据
  • 向网站、电子商务应用程序和产品宣传品印刷解决方案提供丰富的产品信息
  • 实现与 Global Data Synchronization Network 的单点集成,进一步优化与商业伙伴交换产品信息的过程
  • 帮助目录经理生成更精确的产品目录报告
  • 在产品层次结构中使用属性继承。降低产品维护成本,提高某些用例的效率,比如 Direct Store Delivery Environment 中的 micro-merchandising。

MDM Server for PIM 支持 JMS 等开放标准,这会简化与 SOA 环境中其他系统的集成。为了简化产品信息的导入和导出,还支持 Microsoft Excel 等多种格式。图 14 给出 MDM Server for PIM 的概况。

图 14. MDM Server for PIM 的关键组件
 MDM Server for PIM 的关键组件
MDM Server for PIM 的关键组件

产品建模

产品常常只有很少几个共有的属性,比如主键、名称、短描述和长描述。例如,对于销售食品、饮料、家居用品、玩具等商品的批发商来说,与所有产品共有的属性相比,每个产品类别特有的属性要多得多。因此,产品的属性在很大程度上取决于它在产品目录层次结构中的位置。例如,税收属性因国家而异。根据产品在位置层次结构中的位置不同,产品有不同的与税收相关的属性。另外,产品的属性还会随时间变化。

产品主数据领域与客户领域的主要差异如下:

  • 所有产品共有的属性相当少,其他属性都因产品组或行业而异。
  • 产品属性因产品在层次结构中的位置和所处的层次结构(位置层次结构、零售商层次结构、厂商层次结构、产品类型层次结构等)而异。

MDM Server for PIM 通过以下特性满足这些需求:

  • 目录:目录是一组产品的逻辑容器。在任何时候,都可以有多个产品目录。例如,对于服装业,在设计夏装目录时,春装目录正在生产。
  • 规格:规格描述一组产品属性。所有规格都支持与产品领域相关的数据类型,比如字符串、数字和与日期相关的数据类型。另外,支持基于查询表的属性、多次出现的属性、属性组和关系属性。

    • 主规格:每个目录有一个主规格,它代表这个目录中所有产品共有的属性。层次结构也有一个主规格,它定义这个层次结构树中所有目录共有的属性。关于层次结构的详细信息,请参见 层次结构管理 一节。
    • 辅规格:辅规格定义

      • 产品目录中产品特有的属性
      • 扩展目录本身的定义的属性,这意味着扩展目录的属性集,但是不扩展此目录中产品的属性集。

通过使用目录和规格特性,可以非常灵活地对产品和产品层次结构进行建模。

由于在可跟踪性解决方案的模型之上实现了灵活的建模、编辑和查看特性,MDM Server for PIM 可以维护一致的产品信息,有助于在供应链中跟踪这些信息并向 InfoSphere Traceability Server 解决方案提供相关属性。

层次结构管理

在目录中,使用层次结构提供产品的视图。一个目录可以与任意数量的层次结构相关联。层次结构提供的产品视图为原本无序的产品集提供语义。典型的层次结构包括:

  • 产品类型层次结构:这种层次结构中的每个类别代表一个产品类型。把产品映射到产品类型层次结构中的类别,就可以形成某类型的产品 这样的语义概念。例如,如果把一个名为 Screen Elegant 99 的产品放在 LCD 屏幕类别中,查看这个层次结构的人就知道这个产品是一种 LCD 屏幕。
  • 位置层次结构:这种层次结构中的每个类别代表一个位置。把产品映射到位置层次结构中,就可以形成与位置相关的语义概念;例如,如果位置层次结构代表商店,就可以形成在某家商店销售出的产品 这样的语义概念。这是 micro-merchandising 场景中的典型情况,在这种场景中价格因位置而异(例如,一种产品在纽约的销售价格可能比较高,在德克萨斯的小镇上比较便宜)。图 15 给出一个示例。对于可跟踪性解决方案,可以使用位置层次结构向 InfoSphere Traceability Server 提供重要的信息,比如提供供应链中位置的 Global Location Number,这样就可以查明交付产品的配送中心。

    并非所有产品都沿着相同的路径通过供应链。位置层次结构的一个强大特性是属性继承,这个特性可以显著简化产品信息的编写和维护。子节点中的产品基本上继承父节点中产品的所有属性,除非覆盖特定的属性。想象一下,除了价格之外,产品的所有属性都是相同的,因为产品价格因商店而异。
  • 厂商层次结构:这种层次结构中的每个类别代表一个厂商或零售商。把产品映射到这种层次结构中,就可以形成某个零售商销售的产品 这样的语义。
  • 供应商层次结构:这种层次结构中的每个类别代表一个供应商。把产品映射到这种层次结构中,就可以形成某个供应商提供的产品/部件 这样的语义。
图 15. 位置层次结构
位置层次结构
位置层次结构

一个产品可以多次映射到同一层次结构中的不同类别或不同的层次结构。例如,在供应商层次结构中,如果一个产品分类在多个类别中,就说明有多个供应商提供此产品。同一个产品可以同时分类在产品类型层次结构(表示此产品是什么类型的)和位置层次结构(表示哪个商店销售此产品)中。

工作流

为了编写产品的所有属性,需要来自公司中不同领域的专家相互协作。这就需要工作流,因此工作流功能是协作式主数据管理方法的一项关键需求。图 16 给出产品主数据领域中工作流的典型示例。

图 16. 专家采用 New Product Introduction (NPI) 工作流协作创建产品定义
专家采用 New Product Introduction (NPI) 工作流协作创建产品定义
专家采用 New Product Introduction (NPI) 工作流协作创建产品定义

工作流基础结构的关键功能包括:

  • 把目录中的产品签入和签出工作流
  • 在执行工作流期间实施属性级的安全措施
  • 大规模编辑
  • 用户任务列表

WebSphere Commerce 集成概述

IBM WebSphere Commerce (WC) 集成能够帮助客户建立全面的高生产力的编写环境,支持为 business-to-business (B2B) 和 business-to-consumer (B2C) 电子商务网站编写产品信息。MDM Server for PIM 对准备内容丰富且准确的产品信息非常有帮助,这可以极大地提高电子商务实现的价值。通过与电子商务平台相结合,可以使用它提供的工具把多个用户编写的信息组织成各种 WC 过程。它提供的特性和功能还可以显著简化大量复杂产品信息的聚合、增强、管理和批准。WebSphere Commerce Server 集成包括:

  • 基本的 MDM Server for PIM 数据建模,包括类别、产品、产品组和 SKU 等 WebSphere Commerce 目录对象
  • 把整个目录的数据和更改导出到 WebSphere Commerce 中
  • 通过在 WebSphere Commerce 屏幕上单击预览菜单项,预览 MDM Server for PIM 中的条目;在 WebSphere Commerce 应用程序中导航,查看所有相关的 WebSphere Commerce 目录对象

可以使用 MDM Server for PIM 作为与供应商和零售商同步产品信息的唯一系统,这可以消除业务伙伴之间的大量点到点连接。用于同步的关键组件是 IBM Global Data Synchronization。

理解 IBM Global Data Synchronization

IBM InfoSphere Master Data Management Server for Product Information Management 的 IBM Global Data Synchronization 是一个全面的数据同步解决方案,可以通过它加入 GDSN。它支持 GDSN 解决方案的所有数据同步需求。关键的产品特性包括:

  • 直观的基于角色的 UI,可供技术用户和业务用户使用
  • 一组全面的组件和工具,可以建模和管理复杂的关系和分类模式
  • 使用复杂的业务过程对物品信息和商业伙伴信息进行数据同步生命周期管理
  • 支持 GS1 标准和行业领先的数据池标准
  • 报告功能,可以提供关于所有全球数据同步活动的汇总信息和详细信息
  • 健壮的安全机制,可以在各个级别上定义和保护信息,满足安全需求

IBM Global Data Synchronization 为 MDM Server for PIM 提供一个 Global Data Synchronization 组件,这是一个先进的产品信息管理中间件。IBM Global Data Synchronization 支持主要的业务目标。它有助于改进商业伙伴的协作,有助于提高 SCM 的总体效率和收入。它对业务的主要好处包括:

  • 能够通过补充信息提高属性的精确性
  • 符合全球标准和数据池标准
  • 可伸缩性、性能和企业级健壮性,可以满足不同等级的全球数据同步需求,可以实现大规模部署
  • 先进的集成功能,可以使用整个 IT 环境中现有的产品信息
  • 可以使用报告功能详细了解所有全球数据同步活动,从而不断改进内部过程和与商业伙伴的协作
  • 为供应链伙伴提供可靠的协作基础,有助于 RFID、协作式计划/预测/补给 (CPFR) 以及其他 B2B 活动

Analytics and Discovery Services

下一篇文章将讨论这个组件需要的产品。通过在 DW 系统上部署分析服务和指示板,可以发现从 EPCIS 和 MDM 系统进入 DW 系统的数据流。

其他产品

本节简要概述在可跟踪性解决方案中常常出现的其他产品。注意,这里并未涵盖 表 1 中列出的所有产品。

ESB 产品

对于 ESB 组件,可以使用多个产品:IBM WebSphere Enterprise Service Bus、IBM WebSphere MQ Message Broker 和 IBM WebSphere Data Power。这三个产品都能够提供 Enterprise Service Bus 功能。但是,它们之间有一些差异:

  • IBM WebSphere Enterprise Service Bus:这个产品基于 WebSphere Application Server,提供完全基于 Java 和 JMS 的消息传递基础结构。
  • IBM WebSphere MQ Message Broker:这个产品提供最高级、可伸缩性最强的 ESB 解决方案。它是用 C/C++ 编写的,它有适用于 SAP 等许多应用程序的适配器。
  • IBM WebSphere Data Power:这个产品提供强大的 XML 消息转换功能并通过特殊硬件加快速度。

IBM WebSphere Portal Server

可以使用 WebSphere Portal Server 创建和维护一流的 B2C、B2B 和 B2E 门户应用程序。WebSphere Portal Server 可以快速地把应用程序和内容集成在基于角色的应用程序中,提供集成的搜索和安全机制。通过使用 IBM WebSphere Portlet Factory,可以使用一个基于 Eclipse 的快速开发工具。可以基于 WebSphere Portal Server 开发主数据管理 UI。

IBM WebSphere Process Server

IBM WebSphere Process Server 是一个高性能的业务过程引擎。IBM WebSphere Process Server 可以在 SOA 或非 SOA 环境中高效地把服务组织成业务过程。它采用三层设计,使用 Business Process Execution Language (BPEL) 进行服务组合,使用 Service Component Architecture (SCA) 封装调用的所有集成工件(比如过程、人工任务、业务规则等等),使用 Service Data Objects (SDO) 封装典型业务对象的信息。在 图 3 所示的解决方案中,Data Governance 过程涉及数据专员需要的多个系统,可以通过这个平台组织这些过程。

IBM Tivoli Directory Server

IBM Tivoli Directory Server 提供一个基于 LDAP 的高性能的身份管理基础结构,它是可伸缩、可靠且基于标准的。它提供重要的安全特性,比如对包括门户或 Web 应用程序在内的所有类型的应用程序进行身份验证。IBM Tivoli Directory Server 可以支持非常大量的条目。另外,可以部署包含许多用户的用户组。它通过 IBM DB2 Enterprise Server Edition 和内置的代理服务器提供很强的可靠性和可伸缩性。它无缝地支持 LDAP v3 行业标准,能够为业务解决方案提供随需应变的身份基础结构。在 图 3 所示的解决方案蓝图中,高可用性等特性使用健壮的主/从和对等复制功能,可以使用这些特性把数据从主目录 (17) 复制到 DMZ 中只读的从目录 (18)。MDM Server 能够与 IBM Tivoli Directory Server 等 LDAP 提供者无缝地集成,这意味着在这个解决方案中服务器可以为 MDM 服务提供身份验证。

IBM WebSphere Service Registry and Repository

IBM WebSphere Service Registry and Repository (WSRR) 是面向服务体系结构中的重要组件,可以通过它发布、寻找和管理服务描述。它对于在服务的整个生命周期中应用 SOA 治理也很重要。在 图 3 所示的解决方案中,把 MDM 服务的描述存储在 WSRR 中。

IBM InfoSphere Information Server

IBM InfoSphere Information Server 是一个全面的信息集成平台。它可以剖析、清理、转换和交付来自不同数据源的信息,从而提高业务探察的效果和速度并降低成本。这个平台具有一个全程的共享的元数据基础结构。这支持无缝地重用和共享元数据,比如在功能性组件之间共享表定义。例如,在 Data Stage 中执行数据转换作业时,可以立即使用 Information Analyzer 组件发现的表定义。

跨组件信息共享也是 SOA 环境必需的功能,这可以通过 Information Services Director 实现。这个组件用于以服务形式公开信息功能。Information Services Director 包含一个信息服务目录,用 Information Server 构建的所有信息服务都存储在这里。很容易把它发布到通过 WSRR 提供的企业服务存储库中。在主数据集成阶段,在把主数据装载到 MDM 系统中之前,使用这个产品协调和清理主数据。在 图 3 中,组??? (27) 和 (28) 通常与这个软件提供的功能对应。

结束语

第一篇文章介绍了 Traceability Solution Architecture 及其主要组件。另外,把这个解决方案蓝图映射到相关的 IBM 产品,介绍了这些产品的主要功能及它们与解决方案的关系。下一篇文章讨论主数据和 EPCIS 数据之间的关系,以一个产品可跟踪性场景为例讨论 SCM 优化分析。

图书预览

Enterprise Master Data Management: An SOA Approach to Managing Core Information 非常详细地讨论与 Master Data Management 相关的问题。这本书的作者是 Allen Dreibelbis、Eberhard Hechler、Ivan Milman、Martin Oberhofer、Paul van Run 和 Dan Wolfson,由 Pearson Publishing 于 2008 年 6 月出版(ISBN-10: 0132366258,ISBN-13: 9780132366250)。这本书讨论 Master Data Management 的许多关键方面,包括 Master Data Management 的业务价值以及如何设计企业 Master Data Management 解决方案。这本书全面介绍 Master Data Management 解决方案的设计,包括参考体系结构、解决方案蓝图、体系结构原则、模式和 MDM 系统的属性。它描述 MDM 和面向服务体系结构之间的关系,以及数据治理对于管理主数据的重要性。其中提供的内容并不专门针对特定的厂商和软件产品,主要关注为 MDM 解决方案设计适当的体系结构所用的原则和方法。对各章内容的详细说明参见 副文件


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Zone=Information Management, WebSphere
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ArticleTitle=用于优化业务性能的可跟踪性解决方案蓝图,第 1 部分: 了解一个全面的追踪和跟踪解决方案的体系结构
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