适合目的的集成

典型的工匠或修理工的工具箱里从来不只有一种工具，而是有多种工具，每种工具都适用于特定的用途。通常那些参与系统集成项目的人似乎选择了一种工具，然后试图使每个问题都适合该工具。在为第3级(运营)到第4级(物流)系统和第3级到第3级系统(如制造执行系统(MES)到实验室信息管理系统(LIMS))选择集成模型时，这一点尤其明显。

集成接口有三种常用模型:web服务、OPC-UA(统一体系结构)和MESA的B2MML(业务到制造标记语言)消息。选择正确的集成模型可以提供一个健壮的、易于扩展、调试和维护的系统。选择错误的模型会导致系统变得脆弱、难以维护，并且具有不必要的复杂性。

表:系统集成模型如何匹配集成标准

礼貌:控制工程，工程和IT Insight，丹尼斯·布兰德尔

5集成模型准则

选择正确集成模型的标准很容易定义:

1)通信是否会偶尔失去连接?这可能是因为网络问题或系统可用性。如果通信系统具有不同的正常运行时间和可用性要求，那么在一段时间内，至少有一个通信伙伴不可用。此外，如果系统在地理上遥远，那么WAN(广域网)网络可用性也可能导致偶尔失去连接。基于B2MML消息的系统对于偶尔的连接丢失是最有弹性的。基于消息的系统将对消息进行排队，并在通信恢复时确保消息传递。Web服务还能适应偶尔的通信丢失，但是如果通信超时，则不会进行默认的重试。在通信失败的情况下重试是调用web服务的应用程序的责任。

OPC-UA对偶尔的通信中断有一定的弹性。OPC-UA有一个发布机制，可以发布更改，但如果接收方不可用，则信息将丢失，直到下一个更改被发布。典型的Level 3-4通信必须处理偶尔的连接丢失。典型的3-3级通信在更受控制的环境中运行，一些路径可能不必遭受偶尔失去连接的痛苦。

2)操作和业务流程是同步的还是异步的?同步意味着一个进程必须等待来自另一个进程的响应才能继续。除了极少数情况外，3-4级集成是异步的。业务流程通常不等待操作系统的响应来继续执行。同样，设计良好的操作系统不会让流程停止，等待业务流程的响应。Web服务和OPC-UA适合同步进程，具有等待响应的能力。B2MML消息交换适用于异步进程，在异步进程中，系统可以根据自己的计划检查接收到的消息。

3)操作和业务流程信息耦合紧密还是松散?信息耦合意味着进程了解其通信伙伴的内部数据结构。紧密耦合意味着对一个应用程序中的数据结构的更改将导致其他应用程序的更改。松耦合意味着交换的信息采用中立的格式，内部表示是未知的或不共享的。Web服务是紧密耦合的信息，因为数据的格式通常是由数据的所有者定义的，如果Web服务接口改变了，那么Web服务的所有使用都必须改变。OPC-UA适用于松散耦合的信息，因为交换信息的结构有一个正式的规范，但只有少数OPC-UA的配套规范正式定义了复杂的数据。基于B2MML消息的系统可以很好地用于松散耦合的系统，并且有一组丰富的基于ISA95和ISA88标准的正式定义。

4)交换信息的复杂度是高还是低?低信息复杂性是由信息的小原子元素的交换定义的，例如一个命名数据元素的单个值。高信息复杂性是指复杂信息的交换，如进度表、生产报告和材料主信息。低信息复杂性通常具有定义良好且正式定义的结构，并有一些用于验证信息结构的方法。Web服务可以支持高复杂度和低复杂度的交换，通常使用XML消息处理复杂的信息。基于B2MML消息的交换非常适合处理高复杂度的信息，但是对于低复杂度的信息可能有很高的开销。OPC-UA可以处理复杂的信息，但针对低复杂度信息的交换进行了优化。

5)对信息交换的延迟有什么要求?OPC-UA适用于毫秒级的低延迟需求，因为OPC-UA服务器通常是专用进程，必须快速响应请求。Web服务提供以秒为单位的中等延迟，不能保证响应性，如果响应的应用程序繁忙，则延迟可能相当大。基于B2MML消息的交换通常有很高的消息延迟，从几十秒到几分钟，因为需要将消息写入存储以提供有保证的传递，并且因为通常没有传递时间的保证。

这些标准并不是独立的。异步的集成需求通常没有低延迟需求。不能遭受偶尔连接性损失的集成需求通常是同步的，并且具有较低的信息复杂性。下表总结了集成模型如何适合匹配集成标准。

最佳适合集成

在处理集成项目时，典型的最合适的解决方案是:

• 基于B2MML消息的交换用于3-4级通信，因为这种通信通常是异步的，具有较高的信息复杂性，松散的信息耦合，并且没有低延迟要求。可能存在一些具有低信息复杂性和低延迟需求的情况，例如瞬时KPI(关键性能指标)交换;在这些情况下，OPC-UA提供了一个很好的集成模型。
• OPC-UA用于2-3级通信，因为这种通信通常是同步的，具有低信息复杂度和低延迟要求，并且是松散的信息耦合。
• OPC-UA、web服务和B2MML的组合，用于3-3级通信，并根据延迟和信息复杂度要求选择适当的方法。当有低延迟和高复杂性需求，但没有OPC-UA对象模型时，将使用Web服务。B2MML将用于具有高信息复杂性的异步流程。OPC-UA应用于同步低延迟交换。

不要强迫你的问题去匹配你最喜欢的积分方法。相反，使用专业的工匠方法，拥有大量的工具，并选择最适合该目的的工具。

- Dennis Brandl是北卡罗来纳州Cary BR&L咨询公司的总裁，www.brlconsulting.com。他的公司专注于IT制造业。与他联络:dbrandl@brlconsulting.com．由CFE Media内容经理马克·t·霍斯克编辑，控制工程而且工厂工程、mhoske@cfemedia.com．

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