合格证打印系统优化及在上汽大众的应用

宋江

（上海益吉科技有限公司 上海市 201805）

1 项目背景及系统介绍

1.1 项目背景

上汽大众总部位于上海安亭，在南京、仪征、乌鲁木齐、宁波、长沙等地建立了整车生产基地，日生产整车6000 余辆。车辆合格证是汽车最重要的凭证之一，不仅证明该车辆符合国家对机动车装备质量及有关标准的要求，同时也是用户缴纳车辆购置税和上牌的必备证件，合格证在整车下线检测合格后实时打印。

合格证打印系统宏观上分为两个阶段：一阶段为单证集中打印模式；二阶段为分散打印模式。一阶段的集中打印模式阶段存在系统响应慢、潜在风险高、稳定性差等隐患，因此进行了第二阶段的优化和升级。

1.2 业务介绍

合格证打印系统在总装车间使用，实现车辆合格证、一致性证书和首保卡的打印，同时还具备部分生产控制的功能。系统主要业务流程如下：

（1）从主数据系统同步相关主数据，主要包括：车型、企标、一致性企标等。

（2）从排产系统导入订单数据，主要包括车型、车身颜色（外色）、内饰、排量、变速箱型号、轮毂尺寸、个性化选装包配置等信息。

（3）通过数据库联邦查询订单车辆在MES 中的过点信息及其他数据，用来判断当前车辆的最新过点状态。

（4）通过基于UDP 协议的消息中间件进行实时通信，获取车辆过点状态，判断车辆数据的业务完整性，对异常数据进行报警，从而对生产进行监控。

（5）在车辆到达不同位置（M1、ZP7、ZP8）是完成自定义的业务处理逻辑。

（6）车辆下线后，将所有的过程数据及三证（首保卡、一致性证书、合格证）数据同步到归档系统，生产库中的数据保留70 天，归档库中的数据永久保存。

（7）本系统提供多维度的车辆信息监控功能，同时提供多维护（按时间、车型、颜色、型号）的生产报表查询统计功能。

2 一期技术方案及技术难点

2.1 系统架构及实现技术

系统采用Java 语言开发，主要分为主数据同步、订单导入、订单清理、网页Web 模块、客户端窗体、后台业务处理服务、归档程序等七个业务模块，各模块的关系图如图1 所示。

各模块的功能介绍如下：

图1

图2

（1）订单导入模块：解析排产系统过来的文本订单数据，并导入系统。

（2）主数据同步模块：从主数据系统同步车型、企标、一致性企标等业务数据。

（3）订单清理模块：生产数据库中只保存70 天内的数据，超过70 天的数据同步到归档库后进行清理。

（4）归档模块：生产完成的所有车辆电子数据同步到归档系统。

（5）网页Web 模块：主要负责主数据、用户角色、权限、统计报表等查询和维护功能。

（6）客户端窗体程序：负责过点车辆的信息展示、三证（首保卡、一致性证书、合格证）的补打、重打、过点数据统计功能。

图3

图4

（7）后台业务处理服务：负责所有的后台业务逻辑处理和计算，为网页Web 模块、客户端提供服务接口。

各模块使用的技术如下：

（1）后台业务处理服务及Web 网页模块的程序采用Java 语言开发，版本为1.5，基于Struts1.2 框架开发。

（2）客户端窗体程序使用了IBM WMC 技术，是基于 Eclipse 架构进行扩展的一种组件开发。

（3）权限模块使用了LDAP，系统的角色、权限、用户、客户端IP 等信息均存储在LDAP 上。

（4）后台应用服务器使用了WAS，它是IBM WebSphere 软件平台的一个应用组件，主要用来作为应用服务器。

（5）集中打印服务器的程序使用Visual Studio 2008 开发。统一接收单证打印请求，并将单证打印到现场客户端的打印机上。

（6）数据库使用了DB2 9.7 的版本，因为要和MES 保持一致。一期项目的系统部署图如图2 所示。

2.2 问题难点

各工厂的后台服务器共享一套环境，初期只有一两家工厂使用时，这种架构可以满足要求，但后期随着异地工厂不断增多，产能要求不断提高，客户端越来越多，这个架构的问题就逐渐凸显出来了，主要表现在以下几个方面：

2.2.1 集中打印服务器的单点问题

（1）所有打印机的打印任务均由集中打印服务器统一分发，因此集中打印服务器存在单点故障风险，虽然打印服务器有了НA（高可用），但仍有潜在风险，随着连接的打印机越来越多，风险也随之越来越大。

（2）打印服务器上的打印程序更新时，所有工厂需要一起协调停机时间窗口，沟通和管理的成本较大。

（3）产量越来越高，打印任务越来越多，导致服务器的响应速度越来越慢，跟不上工厂的生产节拍。

2.2.2 后台业务服务器的单点问题

（1）后台业务服务器也存在单点故障的风险，服务器故障会导致所有工厂的总装车间停产停线。

（2）应用系统升级时需要协调所有工厂的停机时间，沟通成本比较大。

（3）各工厂的后台业务处理逻辑一致，不利于各工厂个性化业务的发展。

2.2.3 应用系统的软件架构老旧，带来运维困难，需要进行升级

（1）软件应用程序的Java 版本仍然在使用JDK1.5。

（2）客户端使用的IBM WMC，同样技术比较落后，入门难度大，给项目开发和运维带来很大的困难。

（3）订单导入、订单清理、归档等小的业务模块比较多，同时使用.NET Framewok2.0 开发，源码版本比较老，兼容性也比较差，运维起来比较困难，不利于业务更新。

（4）软件程序已经运维了很多年，增加的临时性代码逻辑比较多，出现了很多冗余代码，系统的运行效率大大降低。也增加了系统变更、升级和运维的复杂性。

2.2.4 使用IBM 的应用服务器WAS，学习成本高，经济成本高

（1）WAS 的模块和功能比较多，本系统只用到了其中很小一部分。

（2）WAS 学习、运维的门槛比较高，给项目团队、运维人员都带来不小的挑战。

（3）WAS 是商业软件，存在许可证的费用支出。

总体来讲，性价比不高。

2.2.5 应用使用LDAP 来做用户和权限管理太复杂

（1）部署需要安装LDAP，增加了软件架构的逻辑复杂性。

（2）通过数据库管理用户、角色、权限的关系已经是主流，因此LDAP 不再适合。

以上这些问题，给系统升级、环境搭建、运维管理等诸多环节带来很多的困扰，同时也存在一定的潜在隐患。因此，已经不再适应当前多工厂的生产环境需要，于是就有了二期的改造方案。

3 技术难点分析和优化方案

3.1 系统结构

优化后的系统仍主要使用Java 语言，将订单导入、订单归档、订单清理和主数据同步四个模块合并到Web 网页模块，因此新的系统架构主要分为Web 网页模块、客户端窗体程序、后台业务处理服务三个业务模块，业务关系图如图3 所示。

根据新的架构，各工厂的环境独立部署，每个工厂一套硬件环境，新的服务器和客户端部署情况如图4 所示。

（1) 业务服务器有两台：一台应用服务器（APP），一台数据库服务器（DB），两台机器互为高可用（НA）。

（2）取消了集中打印服务器。

3.2 技术难点分析及优化方案

针对一期系统中软件、代码、技术架构等方面的问题，我们在业务和系统架构方面做了如下优化：

3.2.1 单证集中打印调整为分散打印

业务逻辑：由客户端负责打印数据的处理和准备，直接调用本地打印机完成单证的打印，再把打印结果回传给服务端。

调整后的优势体现在：

（1）由客户端处理相关业务逻辑，缓解了服务端的压力。

（2）由客户端直接调用打印机，不再由后台处理，减少了网络开销，提高了处理的效率。

（3）解决了后台集中打印服务器的单点问题，降低了系统风险。

（4）取消集中打印服务器，降低了硬件投入成本。

调整后，单台车辆单证打印的处理时间降低到30 秒左右，比调整前效率提升了40%，打印服务器的单点故障隐患彻底解决。

3.2.2 后台服务器每个工厂独立部署

架构：后台的业务服务器和数据库服务器各工厂独立部署。

调整后的优势体现在：

（1）各工厂拥有独立的服务器，性能有了极大的提升，响应更快。

（2）各工厂可以做更多个性化的功能和配置，有利于业务的发展。

（3）各工厂可独立的发布和更新，不再为协调停机时间而耗费大量的管理成本。

调整后，各工厂的业务可独立发展，不再相互制约，业务配置管理、系统的发布更新更加灵活，更好的适应了公司业务的发展。

3.2.3 软件程序升级、代码重构

主要体现在以下几个方面：

（1）Java 的版本由1.5 升级到1.8。

（2）.NET Framework 的版本由3.5 升级到了4.5，开发环境由VS2008 升级到VS2015。

（3）放弃了原来由IBM WMC 开发的客户端，改为由C#开发的窗体程序。

（4）将主数据同步、订单导入、清单清理、数据归档四个服务合并到网页模块。

（5）对后台业务逻辑、Web 网页的代码进行了重构和优化，去除了大约60%的代码。

（6）在研发/运维的版本管理方面借鉴了成熟产品的管理经验，借助Git 仓库，项目和运维的源码分开管理，形成了一套适合自己的管理规范。

通过对框架升级和代码重构整合，使整个软件架构更加简洁，代码执行效率更高，运维更加方便。

3.2.4 应用服务器调整为Tomcat

调整后的优势体现在：

（1）Tomcat 更加轻量级，启动更快，20 秒即可启动完成。

（2）应用的安装、启停更加快捷。

（3）Tomcat 更容易上手，降低了学习和运维的成本。

经过一个月的试运行，性能完全满足生产的要求。

3.2.5 权限管理使用数据库实现

主要调整内容：

（1）不再使用LDAP，改由数据库存储相关业务数据。

（2）通过人员-角色-权限的关系来管理权限数据，逻辑更简单。

（3）取消原来基于WAS+LDAP 实现的单点登录功能。

取消LDAP 存储，改由数据库存储权限数据，架构更简单，可扩展性也更好。

4 总结

经过架构、应用程序、技术等几方面的调整后，新系统各方面的效果还是比较显著的，主要体现在以下几个方面：

（1）整体的性能有所提升：服务器及客户端的处理能力得到了提高，单台车辆的数据处理时间由原来的大约50 秒减少到目前的30 秒，同比减少40%，可以适应更高的生产节拍。

（2）系统的逻辑架构更加简洁：由原来的七模块减少到三模块，业务更清晰。

（3）解决了服务器的单点问题：降低了系统风险，提高了系统的可用性和稳定性。

（4）对业务代码进行重构：总代码量减少了50%，效率有了大幅提升，应用的稳定性、可扩展性得到了提升。

（5）使用更加轻量级的Tomcat 替代WAS，没有降低性能的情况下，降低了经济成本，间接提升了效益。

在上汽大众合格证打印系统项目升级改造的过程中，我们运用了新的分析方法、新的IT 技术手段，通过对架构进行调整，对业务进行整合，对代码进行重构等一系列方法和措施提高了系统的性能和可用性，降低了系统不稳定带来的潜在风险，更好的适应了整车制造业务的发展，为公司创造了更大的价值。