案例研究 2：Microelectronics“盒子里的工厂”

业务上下文

    对公司的结构进行分解（划分）并允许将重点放在核心业务竞争力上的做法自然会导致协作生态系统的出现。制造行业首先发现了规范化和协作的强大力量，并使其达到了新的高度，随后这也在电子行业得到了广泛的认可。

    在这种协作生态系统中，半导体行业正逐渐从完全自包含的制造系统的垂直集成转向合作伙伴的集成参与网络，其中的每个合作伙伴均能以高效低成本的方式提供专业的制造服务。考虑到当今希望尽可能利用全球资源的经济环境，运营环境也迅速从关注本地力量发展到了关注来自多个国家的力量的全球协作。微电子行业产品解决方案的复杂性不断增加，以满足新客户需求，而这促使自定义解决方案出现了超过传统标准产品服务的势头。这就要求制造系统具有更高的适应能力，且要具有更广泛的执行能力，而这已不再能完全通过“内部”解决方案得以解决了。

    2003 年，IBM Microelectronics 认识到需要更大的灵活性，以满足与跨多个场所和供应商的晶片和模块制造关联的不断变化的制造需求。对更高灵活性和响应能力（以获得“随需应变”的制造能力）的需求是虚拟制造企业概念的起源，此概念的重点在于跨多个微电子生产场所（内部的和已外包的）进行制造控制和执行的集成方法。

挑战

    2000 年中期，IBM Microelectronics 遇到了与其他同行类似的挑战：

• 财务模型：尽管激烈的竞争正导致单个产品单元的成本和价格下浮，但与新产品相关的复杂性和成本却在持续升高。更复杂的解决方案还提高了计划、开发和制造流程的复杂性。当今半导体行业的高级需求易失性带来了高费用投资易失性。经常很难预测产品需求的快速波动和为之准备制造系统。必须对制造基础设施的投资进行策略规划，以与预期或非预期市场情况吻合。
• 领域集成：尽管现在主要的重点在核心竞争力，但半导体产品存在一定程度的的多样性，需要集成以前独立的制造系统。这个集成需求也适用于各个业务领域，如工程、企业资源规划、测试、机会管理、财务、产品发布、产品设计和开发以及信息数据仓库等。
• 外包：新全球化趋势提出了集成多个可互换的合作伙伴的需求。内部制造功能必须通过一次性构建功能并在以后加以利用，从而在操作停机时间尽可能少的前提下快速复制到外包供应商。这些供应商功能必须针对晶片制造、晶片测试、模块构建和模块测试等功能进行集成。所有参与者之间的通路必须可靠和安全，而且 IBM 必须能看到出现的所有事件，还必须能够收集产生的所有数据。供应商参与者必须接受 IBM 的一定控制，以获得一致的产品流程结果，而且必须能访问所有必要的功能——即使不是本地/本机环境也应如此。全球化的虚拟制造体系结构要求使用开放的行业标准来提高互操作性和尽可能减少合作伙伴采用 IBM 的接口所需花费的时间。

基于 SOA 的解决方案

    为了处理上述挑战，IBM 的 System Technology Group (STG) 半导体制造部门基于集成的模块化体系结构创建了一套解决方案。他们的目标是创建一个虚拟化框架来管理与高效外包计划并存的内部制造资源，从而形成了他们称为“盒子里的工厂”的新概念。这是一个全球的模块化制造功能“盒子”，包括网络传输、安全性、数据管理、监视、制造控制以及独特的自定义等功能。“盒子里的工厂”是通过将这些功能打包为一组 IBM 软件产品和自定义代码实现的，而这些产品和代码也称为多源数据集成器（Multi-source Data Integrator，MDI）。MDI 安装在 IBM 和供应商合作伙伴的厂区内（如图 2 中所示），以创建 STG 的各种制造业务领域与物理制造安装之间的无缝交互，而不受其位置限制——从而创建了一个虚拟化的制造环境。这允许将供应商视为 IBM 制造环境的扩展。

图 2. 虚拟制造体系结构概述

    有人可能会问，“不错，这是一个很好的随需应变业务的例子，但 SOA 在哪里呢？”关键的 MDI 集成元素包括其企业服务总线（通过 Business Modeler Message Broker）和一组基于 SOAP 的自包含 Web 服务。Message Broker 除了完成路由任务外，还可在建立了 ESB 体系结构模式后通过协议和消息转换实现高度分离。有些服务是完全自包含的，仅支持内部 MDI 功能，对盒子外部的任何对象都是透明的。不过，其他服务则可以由 IBM 应用程序用户、供应商应用程序用户访问（有时候两者都可以访问）。正是这样将 SOA 功能打包为可移植的形式，从而使有些人将 MDI 的原始名称改成了“盒子里的服务 (Services in a Box)”。

服务示例：

• Wafer Die Disposition：各种与晶片制造及测试相关的功能。这些功能最初的目的是为了用于外包制造，但正越来越多地用于内部用途。
• Manufacturing Execution System Transaction：为大量制造执行系统提供无依赖性的接口，允许查询制造批次状态和属性。
• Module Disposition：支持涉及到模块制造和测试的各种功能
• ULL Generator：支持基于规则生成特定于位置的唯一通用批次标签（Universal Lot Label，ULL）。ULL 服务通常针对每个独特的 MDI 位置进行了自定义，以使用位置特定的规则生成 ULL。

    MDI 是在经过验证的 IBM 中间件和操作管理产品基础上构建的。这些产品包括 DB2®、WebSphere Application Server、MQSeries®、WebSphere Business Integration Message Broker、WebSphere Business Integration Connect 和 Tivoli Management Environment® for Monitoring。由 IBM Global Technology Services 将其安装在 IBM 和供应商的工作区内。供应商安装在 IBM 托管服务器上的非专用区域，可通过 IBM 远程通信访问，也可以通过供应商的防火墙由供应商访问。

体系结构解决方案的突出特点：

• 快速外包：一个由标准驱动的公共机制，用于和 IBM 内部及供应商制造工具进行交互，可以促进将 IBM 的制造工作有效外包。
• “盒子里的服务”：一个全新的概念，允许在远程位置方便地传输和管理一组预定义的可配置服务。
• 外部化的业务规则：MDI 中的规则引擎已与操作代码分离，可提供灵活性，能在无需重新编码的情况下针对新业务情况进行调整。
• “虚拟工厂”：受业务域（每个域都具有自己的一组流程和数据）间的技术隔离层框架支持的 MD 的黑盒实现。
• 服务：将新功能和遗留功能分解为可重用服务。

业务成果

    此解决方案为 IBM Microelectronics 创建了一个“虚拟”制造系统，涉及多个可互换的集成合作伙伴（供应商）——通过 SOA 实现的“盒子里的工厂”。

    例如，Technology Group 将半导体测试工具外包给 Amkor Technologies，从而使得 IBM 系统在从 IBM 进行迁移的过程中仅停机四个小时，而在以前通常需要三天才能实现其新的支持 SOA 的体系结构。规则已更新到新工具的路由事务，而这个转变在很大程度上对普通操作是透明的。而这正得益于 MDI 的“盒子里的工厂”构造所实现的模块化技术。此外，这个“预先打包”的 SOA 体系结构现在可方便地完成外包计划，比针对每个新机会进行自定义更为高效。这就可以在数周前进行计划，而无需像以前一样需要三个月前就开始计划工作。

所用的非常好的实践及获得的经验教训

    在此活动期间，我们获得了一些重要的经验教训：

• 业务域的虚拟化及与相关流程和数据的隔离形成了一个“隔离框架”，可实现域之间非常好的的分离，从而实现了“虚拟工厂”
• 规则引擎中包含的外部化业务逻辑与主要操作代码和服务分离，允许更快地进行业务流程更新
• 可以使用工具 Beta 版，从而有助于为将来的项目定义工具需求
• 在启动项目前完成 SOA 试验项目可帮助更有效地发挥技术的作用，减少对项目计划的影响。