微服务技术在大型客机研制中的应用

陈佩佩

（上海航空工业（集团）有限公司信息化中心，上海202006）

0 引言

大型客机是技术密集型高科技产品，其研制过程需要多地域、多公司、多工种的通力配合。围绕型号研制的信息化系统数以百计[1]。其中，用于支持核心业务流程最为关键的系统包括：产品数据管理系统（PDM）、制造执行系统（MES）、企业资源管理系统（ERP）等。而随着业务的不断发展，国内民用客机研制的特点，对信息系统的需求也在翻倍的增长，受限于传统信息技术的限制，对需求的响应非常被动，响应周期也较长。因此驱动我们探索新的信息化技术手段来解决面临的困境，新技术的尝试必然存在一定的风险和业务变革，因此我们选择大型客机需求最紧迫的切入点，采用微服务架构技术在装配工艺文件编制进行试点尝试。

1 微服务架构

微服务的概念是2014 年3 月由Martin Fowler在他所写的一篇文章《Microservices》中首次提出。文中内容提到：“微服务架构是一种架构模式，它提倡将单一应用程序划分成一组小的服务，服务之间互相协调、互相配合，为用户提供最终价值”[2]。

微服务框架中每个服务运行在其独立的进程中，服务与服务间采用轻量级的通信机制互相沟通（通常是基于HTTP 的RESTful API）。每个服务都围绕着具体业务进行构建，并且能够被独立地部署到生产环境、类生产环境等。

微服务架构优势：

在传统的单体架构下，随着代码量增加，架构的维护成本显著增加；新人的培养周期长，上手慢；运维团队组成复杂；系统的扩容性受限；功能交付周期长；技术选型难度大。面对传统架构下所面临的困境，微服务架构的优势给我们提供了一些思考：

（1）复杂度可控。由于体积小、复杂度低，易于保持高可维护性和开发效率。（2）独立部署。由于微服务具备独立的运行进程，所以每个微服务也可以独立部署。（3）技术选型灵活。每个团队可以根据自身服务的需求自由选择最适合的技术栈。（4）容错。在微服务架构下，故障会被隔离在单个服务中。（5）扩展。每个服务可以根据实际需求独立进行扩展。

2 微服务的应用

本文以对大型客机研制实施装配工艺文件为例，针对现有系统和业务情况，需要将装配工艺文件（简称AO/AAO）的编写、修订、发放、墨改的编制功能从原有系统中迁移和提炼出来，形成一套拥有统一数据接口和数据结构的装配大纲编辑环境，进行统一化管理，并与已有的PDM、ERP、MES 和基础系统进行集成，形成新的一套装配大纲编制体系，从而实现装配大纲编辑的数据内容的高度结构化、编辑能力的微服务化。

2.1 微服务架构设计

根据本项目业务需求，系统整体微服务架构设计如图1 所示。

图1 微服务架构图

整个微服务架构由接入服务、核心业务服务、微服务配置注册中心、数据公共服务和统一管理门户组成。所有微服务所提供多个功能都由统一的接入服务进行发布，通过聚合服务、串联服务和分支服务等模式，实现微服务和微服务之间协同工作，满足业务需求。

负载均衡：实现装配编辑器核心业务微服务的负载。

接入服务：一个面向微服务API 的、串行集中式的强管控服务，隔离外部应用直接访问内部微服务。主要解决用户统一安全认证、用户权限访问、限流、动态路由，监控，弹性，安全、协助单点压测、静态响应等问题的。

核心业务服务：围绕装配大纲编制业务需求构建微服务群，主要包括AO/AAO 编制业务微服务、墨改业务微服务、循序工序业务微服务、工艺智能化编制微服务、数据集成服务、AO/AAO/循序工序发放业务微服务以及动态表格微服务等（考虑本项目首次探索微服务架构，为减少项目实施风险，我们将其中的编制、墨改、循序工序合并为一个微服务）。每个微服务群能够访问自己业务所需要数据，服务于服务之间通过rest 接口方式进行访问，从而保证服务于服务之间的相对独立性。

数据公共服务：原则上将数据都放入到具体微服务中，本项目架构为了考虑将来项目方原有系统集成的需求，构建数据公共服务，包括分布式存储、工艺结构化数据、ZPS 类文档数据、索引等。

微服务注册配置中心：整个微服务架构去中心化，微服务配置注册中心通过自动的发现后端拆分、聚合、扩容、缩容的服务集群，当后端服务有所变化的时候，能够实现健康检查和动态的负载均衡。

统一管理门户：构建统一管理门户实现对所有微服务的统一管理，包括管理监控门户和监控服务等功能。

2.2 应用效果

通过微服务架构技术，结构化工艺已经在大型客机研制得到验证，并且还在根据业务的发展需要，进行快速的迭代完善。

3 结束语

目前国内的航空制造行业，在计算机辅助工艺过程设计（简称CAPP）领域，主要是借助于CAPP 系统，解决长期采用手工方式进行的传统工艺过程，信息不能共享、工作量大等问题，随着业务发展，对CAPP 的认识已经进一步扩展，一方面，向生产策划和作业计划最佳化发展，作为制造端的一个重要输入和组成部分，一方面，承接着产品工程研发至现场制造的桥梁，已然成为现今许多现今制造技术的技术基础之一。

本项目提出了工具化的思想：将工艺人员从许多工艺设计工作中解脱出来的一种工具；系统的建设要以人为本的操作、高效的工艺编制手段、具有良好的开放性和集成性，完成的自主可控，掌握技术的核心。我们借助工具化的工艺设计系统，实现了工艺设计效率的提升，促进了工艺标准化的建设，引入微服务的技术架构，有力促进了企业信息化建设。