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构造实时企业| 数字化转型之企业架构转型

 雾花水月i3qpg9 2020-08-23

最近为几家有名的企业进行信息系统重构的规划,我发现这些鼎鼎大名企业现有的信息系统的架构都比较老了,差不多是十年前建设的;而在那个年代,主流技术正面临着从所谓'C/S架构'向'B/S架构'的转化,因而,他们的信息系统架构里,还有不少C/S架构的成分。过去,对企业来说,换企业级信息系统不像个人换手机,想换就换、一年换一次,由于系统实施、数据迁移涉及到大量的投入,以及人员使用习惯改变困难等问题,传统企业级信息系统的生命周期在十年左右。快速发展的新兴企业开展进行信息化建设,往往采用当前最新的技术,在技术应用上具有“后发优势”;而具备一定历史包袱的传统企业在开展数字化转型时,因为技术发展的“代际革命”,面临IT应用现代化和技术架构现代化的问题(如下图所示),需要考虑如何重构企业架构。

图片来源:Software AG

过去这些年,企业信息技术发展最重要的代际革命是云时代的出现,云平台以及企业应用上与之相关的移动应用、微服务架构、大数据、人工智能、物联网等若干技术手段的出现,使得企业架构现代化最主要的特征就是“云化”,即企业上云(自建云,或者部署到公有云上),云架构是”下一代”(Next Generation)企业架构。从业务视角上,云架构和上一代架构最大的区别在哪里?

我认为是企业运营上,由当今数字化技术支撑的实时性。

80年代末期,出现了计算机网络,催生了办公室级实时协作,亦即“业务流程”和ERP(参见 从业务流程到知识管理到自动化 | 走出业务流程的丛林)。到90年代中期出现互联网拓广了人类沟通空间,由于当时通信条件的限制,企业应用上,互联网联网的可靠性、速度、成本等还有诸多限制,因而,在广域空间里运作的企业的基础设施架构,是由局域网和互联网混合构成的,参见《管理信息系统》一书中对企业基础架构演进的描述(下图“enterprise computing”,购书链接如下)。

我从老硬盘里随手翻出了一份2001年的方案,某企业的网络连接如下图所示,大家来怀怀旧,这就是那时候大多数企业的网络状态,而十来年前企业系统的应用架构,就是基于这样的网络条件来设计的:

 图片来源:作者历史资料

以零售行业为例,跨区域运营的大型连锁零售,信息系统按服务器位置分为门店级、运营中心级和公司级,如下图所示,即:每个门店都有POS交易服务器,连接店内若干台POS终端(包括扫描枪、收银机等硬件),构成店内的局域网,处理店内销售业务,即销售、收银、对账等,而店端的其他业务,例如订单、收货、盘点等,有些也划到店内POS功能范畴;这些POS交易服务器再通过专线等方式,连到运营中心的POS后台服务器,POS后台服务器负责营业结账、主数据处理等集中管控职能,并和ERP服务器对接。

图片来源:作者原创

在操作的时序性上:

  1. 店内系统是实时交易级系统,交易被记录在店端POS服务器上

  2. 每天营业终了、门店结账结束,将营业信息从店端服务器上传POS后台服务器

  3. POS后台服务器接收到所有门店交易信息,进行汇总处理,同步到ERP系统

  4. 由ERP系统进行财务过账,并且运行配货计划,再将更新的商品、价格等信息传回POS后台服务器

  5. 第二天门店开门前,重启店端POS交易服务器,从POS后台服务器接收、刷新商品、价格、库存等信息,开始一天营业

这种模式被称为C/S架构POS,从90年代末期到21世纪头十年,是连锁零售业的主流架构;尽管前端实时在线、基于B/S架构的POS系统在2010年后已经开始普及了,实际上,今天很多连锁零售企业还在使用老架构的系统。跟连锁零售类似的连锁服务业、汽车经销商管理系统(DMS)等的企业级信息系统,也有类似现象。

B/S架构POS系统支持的实体零售,和电商系统是平行的渠道,这种模式称为“多渠道”;随着线上、线下整合的全渠道模式出现,POS后台和电商后台都整合到称为“零售中台”的云架构上。

“零售中台”究竟解决了什么问题?我认为是实现了了业务的数据(商品、价格、顾客等主数据和库存水平、用户积分等操作数据)和交易(销售、库存、寻源等)的跨越渠道、空间的实时性处理。在“云+端”的模式下,各业务端(例如电商用户或者POS销售终端上)获得的是云上的实时信息,并被同步处理,改变了传统架构下业务信息处理的“天级“的时序性。

图片来源:作者经验

关于零售行业IT架构演进参见旧文《 新零售怎么来的 | 中国零售企业IT应用架构演进》。零售全渠道中台并不等于电商平台软件(例如SAP Hybris Commerce或者IBM Commerce),在国内零售业界,中台概念从前年底开始普及形成,目前已经深入人心;而欧美的全渠道零售理念似乎比中国还稍微落后一些,从2018年开始,有人将前后台解耦、前台展现层多样化、后台业务层微服务化的电商架构称为“无头电商”,认为是单体架构的传统电商软件的换代产品。我认为“无头电商”就是我们国内说的“零售中台”。

制造业的信息系统分级比零售业稍微复杂一些,而且具有称为ISA-95国际参考标准。依据多个标准集合,传统上,按照信息的实时性,从细到粗,分为自动化设备级、工艺控制和制造数据管理、制造执行系统(MES)、ERP系统等若干级:

图片来源:网络

下图是汽车行业的制造信息系统架构示例:网络架构按照实时性要求不同,分为公司级、工厂/车间级和设备级,越到底层,实时性越高,数据量越大,亦即“物联网”架构;相应地,数据库和应用集成架构也分层处理。

 图片来源:2005Rockwell MES介绍文件,作者有所修改

和前述零售业运营的时序性类似:

  1. 制造业ERP处理订单、计划的时间颗粒度是按天,组织颗粒度是企业级

  2. 生产指令从公司下发到各个工厂,工厂级APS系统按照更细的时间颗粒度(小时级)和组织颗粒度(产线级)进行详细排产,并通过MES服务器(两级MES架构的原理,类似于传统零售业POS两级架构原理)将详细制造指令下发到生产线上

  3. MES传到自动化控制线上,指挥自动化的传送线、扭力工具、测试等机器;同时连接条码、RFID、机上人工数采(ODS)等设备

  4. 现场数据显示在看板上,并且支持实时制造数据的分析

  5. 制造实绩按照一定时序,上传管理系统

今天,工业互联网是将设备层的数据和数字化管理实现云化,建立工业PaaS层;通过标准化的设备通讯模块或网关,将不同制造商的设备接入工业云,下图是三一投资的树根互联的架构示意图,“工业PaaS服务“就是“制造业中台”,和传统的ISA-95分级系统架构相比,区别是制造信息和业务处理的实时化。

图片来源:网络

企业实现“制造中台”是革命性的架构变化,当然,也存在着利用传统套件、数据中间件和云平台的过渡式架构,以SAP为例:

图片来源:网络

更重要的是,由于业务组件的微服务化,企业间交互的成本大大降低,尽管制造业的价值协同网络概念已经提出了很多年(参见我的旧文 重拾B2B旧梦——制造业生态的颠覆),然而制造企业自身运营体系的数字化、云化、微服务化的架构变化,却远远没有跟上概念炒作的节奏,还任重道远。

不仅是零售业、制造业,在云时代,金融企业同样面临着的企业架构转型,渠道层(信息展现层)、流程层、业务逻辑层、数据层等各层分级,相互解耦,业务处理逻辑实现服务化,和其他行业道理一样,如下图所示

图片来源:网络

综上所述,企业数字化转型需要完成企业架构的转型,如下图所示:利用资源弹性利用的基础设施云,搭建模块化的数据和数字化平台(DDP,参见“数字化转型”在实现层面上的七个特征),在云端使用支持DevOps的开发工具和管理技术。最终,以“云+端“的方式向用户呈现,实现实时的企业管理和开放的企业生态。

图片来源:作者经验


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