SaaS模式下的产品快速设计系统

2014 年 1 月 14 日5550

SaaS模式下的产品快速设计系统

　　随着全球经济一体化进程不断加快，我国制造业正承受着来自国内外市场的激烈竞争，其竞争主要是围绕在质量、时间、成本和服务方面。为了能在竞争中求得生存，我国制造业正在加快其信息化、数字化、快速化进程，以增加自身的竞争力。在我国的经济构成中，中小型企业量大面广，是我国制造业的重要组成部分。目前，全国工商注册登记的中小企业占全部注册企业总数的90%，大约提供了75%的城镇就业机会。中小型企业成为了我国制造业企业中一支不可忽视的力量。但是在我国一些中小型制造企业由于其经济和技术实力的限制，企业信息化难以实施，所以推广中小型制造企业信息化是我国制造业信息化工程的一项重要内容。

　　云计算是利用互联网高速传输能力，将个人计算机或服务器上的数据处理过程转移到互联网中由成千上万台普通工业标准服务器组成的超级计算群上，以获得高速的数据处理能力。云计算能即时、快速地响应用户的需求，可快速伸缩，提高设备使用率，降低使用成本，减少IT基础设施的风险。云计算现已被制造业企业广泛所接受，其优势已被广为流传。

　　目前，提供云计算解决方案的厂商大约分为三个层面：IaaS(Infrastructure as a service，基础设施即服务)、PaaS(Platform as a service，平台即服务)、SaaS(Software as a service，软件即服务)。

　　SaaS作为云计算的一种类型，是一种新兴的软件服务模式。其网络基础设施和软硬件工作平台由软件提供商搭建，前期的实施与后期的维护也都由其提供，用户可以通过互联网购买使用所需的信息化服务，无需安装维护，可大幅降低一次购买软件的风险，以及构建硬件基础设施的费用，进而帮助中小型制造企业推进其信息化进程。

　　广大中小企业还普遍面临产品研发能力不足，因此迫切需要利用先进设计模式及相关技术，快速整合社会资源，提升企业的综合竞争能力。传统快速设计软件是定制开发，其成本较高、开发周期长，有时候甚至购买的软件无法使用造成了资源浪费。SaaS模式下的系列产品快速设计系统可为用户提供低成本、易获取的在线产品设计服务。产品快速设计系统是建立在产品数字化信息模型之上，可显着提高产品设计质量和效率，增强企业对市场的快速响应能力。

　　综上所述，开展“SaaS模式下的系列产品快速设计系统”的研究与开发，可以较低的成本加快中小型制造业信息化、数字化、快速化步伐，提升企业的产品设计和制造水平，为我国中小企业综合竞争力的重要支撑。

　　1 SaaS模式系统构架

　　1.1 四级成熟度

　　根据SaaS应用软件是否具有可配置性、高性能和可伸缩性等特性，SaaS成熟度模型被分成四个等级，通常被称为“成熟度”。每一个等级都比前一个等级增加以上三种特性中的一种。

　　(1)Level 1(第一级)：定制开发

　　第一级成熟度软件为多次开发，软件提供商为每个用户开发一套独立的软件，并为其部署。SaaS应用软件Level 1除了在商业模式上与传统软件不同外，在软件应用架构方面几乎没有差别。

　　(2)Level 2(第二级)：可配置

　　二级成熟度模型与第一级成熟模型相比较具有可配置性，可以灵活的配置来响应客户的不同需求，从而降低了开发成本。在Level 2模型中软件部署架构依然是没有太大变化：为每一个客户独立部署一个运行实例，但是不同的实例实际上运行的是同一份代码。

　　(3)Level 3(第三级)：高性能的多租户架构

　　第三级成熟度模型是基于产品配置而建立的模型，通过模型的不同配置来实现租户个性化需求，多个租户可以同时对一个运行实例进行配置设计。Level 3作为一种多租户单实例的应用架构，可以有效降低软件运行所产生的维护成本，有效发挥SaaS的规模效应。

　　(4)Level 4(第四级)：可伸缩性的多租户架构

　　Level 3模型的架构的数据库系统是集中式的，随着租户的数量不断增加，数据库的数据也会不断的增长，当数据规模达到系统所承受的最大限度时，这种架构的运营成本势必会增加，不利企业的发展。第四级成熟度模型成功的解决了上述问题，它增加了一个中间层，用于将各个租户分配到各个运行实例上，这样做可以解决由于大量用户访问产生大量数据，导致系统维护的困难。这是一种多用户多实例的应用架构。在这一级，租户的数量可以无限制增加。

　　从应用架构的角度来说，同时具备可配置性、高性能和可伸缩性的第四级成熟度的SaaS模型是最理想的应用架构。但不是成熟度越高的SaaS应用模型就越好或者越能够取得成功，具体到每个应用应该选择哪一个级别的SaaS成熟模型，需要综合考虑如下因素：①产品所面向的客户群的特征与需求;②产品的租户数量级别;③软件应用的实现成本。综合考虑这三个因素，本文将选择第三级成熟度的SaaS应用模型进行对构架SaaS模式下的系列产品快速设计系统。

　　1.2 SaaS模式下的数据库的构架设计

　　SaaS服务模式下的应用软件相较于传统的软件应用最大的创新之处在于它的多租户性。多个租户同时使用一个软件运行实例，租户间的业务数据既有隔离又有共享，寻求数据隔离与共享之问的平衡点是一个很重要的问题。针对SaaS软件应用的多租户的特点，在数据库构架方面有三种备选方案分别是：独立数据库、共享数据库，隔离数据架构、共享数据库，共享数据架构。

　　(1)独立数据库：指一个租户对应一个专用的数据库，每当一个租户创建的时候，系统就为其分配一个专用的数据库。

　　(2)共享数据库，隔离数据架构：是在一个服务器上，用一个数据库来存储不同租户的信息。每个租户都有一套自己的表，这些表被包含在同一个Schema描述的表组中。每当一个租户被创建的时候，系统自动为该租户创建一套表，并把这套表与租户特定的Schema关联起来。上层的应用可以访问这个Schema里面的表或者创建新的表。这种方式比较适用每个租户的数据库不多时。

　　(3)共享数据库，共享数据架构：在一个服务器上，用同一个数据库来储存多个租户的信息，并将这些信息都存储在同一个套表中。在这种方式下，一个数据表中可能包含了多个租户的数据记录，通过ID号码区别不同租户间的数据。这种方案适合于希望以最少的服务器为最多的租户提供服务，并且接受以牺牲隔离级别换取成本。

　　现有的三种数据库构架方案，都有各自的优点与缺点，独立数据库的隔离级别、安全性都最高，共享级别最低，相应的成本也是最高的;共享数据库、共享数据架构虽然拥有成本最低的优势，但是软件的安全性和数据的隔离级别都不高。SaaS服务模式中数据库构架方案主要取决于产品的定位和租户对数据安全的接受程度。

　　2 系统开发与实例

　　2.1 系统环境

　　开发语言：Java、JavaScript、Html、Visual Basic 6.0。

　　数据库：SQL Server 2000。

　　应用服务器：Apache2.28+PHP5.2.6+MySQL 5.0.51b。

　　其他软件： Solidworks2010、Office、PDMWorks Workgroup等。

　　2.2 系统框架

　　选用第三级成熟度，以共享数据库，共享数据架构，建立基于SaaS模式的产品快速设计系统.

　　客户层是集成设计平台的最终体现形式。用户通过人机交互界面向数据库服务器提交设计参数，交互界面具有良好的用户信息提示，可以实现半自动化操作。用户通过PDM客户端或PDM查阅器审阅文档。表现层包括：用户登陆控制、用户信息加密/解密。

　　配置层包括：用户信息配置、用户功能配置。

　　控制层包括：参数容错、数据并发处理、用户管理、权限管理、部件权限与角色匹配、项目管理。

　　应用程序层包括：参数设置、概念设计、详细设计、模型驱动、工程图调整、工艺统计、参数文档管理、快速报价。它是SaaS软件的核心部分，主要是进行程序数据的处理以及修改这些数据的业务规则，实现产品的快速设计与快速报价。

　　数据模式配置层包括：该层具有数据存储、数据表的增加与删除、数据库的增加与删除、数据记录的增加与删除、数据库维护等功能。为后期系统的使用提供更多具有适应性的功能。

　　数据库包括：参数数据库、参数化模型库、标准件库、配置方案库、工程知识库。参数数据库，主要存储产品设计参数、设计人员信息和版本信息等数据;参数化模型库，存储已有模块化模型作为将来的设计模板;配置方案库主要存储根据已有模块可实现的配置方案;工程知识库包括实施快速设计时所需的工程知识，如工程师经验知识、客户需求方面的知识等。