［摘要］西南油气田按照中国石油集团公司数字化转型工作部署，开展智能应用模块的共建共享实践。由于在模块设计、模块开发中缺乏相关标准规范，推广方案难以满足分类分级的具体推广应用需求。规范共建共享模块的设计、开发及推广应用模式对进一步规范智能化应用的建设及快速推广应用具有极其重要的意义。本文通过研究形成共建共享模块的标准化设计方法、开发技术规范及推广应用方案模板，可指导后续共建共享工作开展和典型模块的推广应用。
［关键词］共建共享,领域驱动设计,梦想云,微服务,云原生
0引言
在数字化转型、智能化发展大背景下，中国石油集团公司为进一步规范智能化建设，避免重复建设和资源浪费，以适用、有效、经济为目标进一步推动智能化模块的设计和应用。集团公司提出“九性”“十二统一”建设原则，要求与业务深度融合，打造可共享、可复用的统一建设模板。
目前，西南油气田在共建共享模块的建设实践中，在模块设计、模块开发、模块推广应用方面均存在一定问题，影响共建共享建设工作的顺利进行。主要问题有以下3个方面。
模块设计缺乏标准，交付的成果不清晰。现有设计主要描述业务功能要求，未能覆盖信息技术所关注的所有重点。常常将信息技术相关工作内容作为配套放在各章节中，缺少对“共建共享通用性需求”的分析与设计；同时无法直观地反映信息相关工作量。需要进行模块设计的规范化、标准化研究［1］。
软件开发技术多样，给软件质量及开发推广带来隐患。现有软件系统根据各业务习惯、服务商习惯有各种技术路线和方案，导致软件开发过程和质量容易失控。也容易因为技术路径不同，导致兼容性问题影响模块的共享。特别在网络安全方面，面对多种跨越互联网和办公网的解决方案，信息化管理人员无法做到对相关技术全面把握，容易留下技术漏洞和安全隐患，需要推动软件技术的统一。
模块推广方案不确定，无法满足分类分级的具体推广应用需求［2］。模块设计中采用共建共享服务化设计理念，缺少具体的实施路径。面对通用业务应用多变，还有专业模型和专业软件的共享等复杂情况，需要共享应用其他油田建设的共享模块。目前基于微服务商店的共享、基于固有模块的发布共享，都不够灵活，不能适应共享模块推广应用的实际需求。需要从设计开始对共享性能进行要求，根据具体业务场景、功能模块的实际状态，与技术复杂度相结合，打包形成分类分级的推广应用模式。
因此，有必要进行共建共享模块设计、开发规范研究［3］，建立标准化设计方法和开发技术规范。在标准化设计和开发的基础上，通过对共建共享模块的功能、状态、业务领域进行分析，设计地面工程共建共享模块推广方案，指导后续共建共享应用部署。同时与实际共建共享模块的建设相结合，实现典型模块的推广应用。
1共建共享模块建设现状
1.1共建共享的背景
中国石油集团公司在数字化转型建设中提出“九性”“十二统一”建设原则，要求与业务深度融合，打造可共享、可复用的统一建设模板。勘探与生产公司提出油气田地面工程智能化建设须采取“顶层设计、通用共享、个性定制”的共建共享建设模式，要求充分依托已批复的智能化示范工程投资进行整体开发和通用共享，实现智能模块的共建共享，降低智能化建设成本。共建共享模块建设要坚持“地上与地下协同、生产与经营一体、业务主导、顶层设计、提质增效的原则，由勘探与生产分公司统一组织，先试点、后推广、再提升，在推广过程中，油气田公司可根据实际需要，开发个性化功能模块”的总体原则，具体落实“整体规划、分步实施、可维护和可扩充以及标准化和先进性开发”要求。
1.2共建共享建设模式的技术基础
中国石油通过梦想云平台化建设，与世界前沿信息技术发展基本保持了同步。通过自主设计、自主协作开发，形成了油气上游业务新一代数据存储及数据交换标准（EPDM V2.0+及EPDMX）。基于面向油气业务的数据湖技术，打造了强大的数据中台能力，形成了中国石油上游开放数据生态及其服务标准和体系［4］。采用PaaS云平台技术，全面支撑面向新业务应用的敏捷式开发、对传统业务应用的快速改造和集成与云化。基于App技术，研发了面向业务应用的应用商店App Store，形成了上游业务应用新生态SaaS。通过统一身份认证和门户系统建设，支持多种终端接入和个性化功能与应用定制，实现“千人千面”的应用模式。梦想云平台技术方案及建设实践全面扩展和提升了传统IaaS+PaaS+SaaS云平台的理念和内涵。支撑上游全业务链数据互联、技术互通、业务协同，助力业务生产、管理、决策和创新的数字化转型与智能化发展，形成了共创、共建、共享、共赢的信息化新生态。
1.3共建共享应用研究现状
勘探与生产公司提出油气田地面工程智能化建设须采取“顶层设计、通用共享、个性定制”的共建共享建设模式，要求充分依托已批复的智能化示范工程投资进行整体开发和通用共享，油田公司自筹资金个性定制的模式进行统建，实现智能模块的共建共享，降低智能化建设成本。目前已部署6大类智能化通用模块，117个智能应用模块建设工程。其中西南油气田负责依托相国寺储气库智能化建设、铁山坡及渡口河智能化建设2个智能化建设工程牵头完成4个应用场景7个子场景26个功能模块的建设工作［5］。
西南油气田在共建共享模块建设中采用服务中台共享模式，改变传统“竖井式”应用系统建设模式，遵循组件化、模块化、微服务方式，采用“积木式搭建、流水线组装”新模式，实现“大中台，小前台”，提升研发效率，降低采购成本。
2共建共享模块设计规范
2.1领域驱动设计方法
近年来随着设备和新技术的发展，软件的架构模式发生了很大的变化。软件架构模式经历了从单机到集中式到分布式微服务架构三个演进阶段。随着分布式技术的不断发展，微服务架构时代已经到来。进入微服务架构时代以后，微服务解决了原来采用集中式架构的单体应用的很多问题，比如提高了扩展性和弹性伸缩能力、实现了小规模团队的敏捷开发等。但微服务实践过程中，微服务的粒度、微服务应该如何拆分和设计、微服务的边界等问题给开发人员带来了诸多困扰，而领域驱动设计很好地解决了这一问题。
领域驱动设计（Domain-Driven Design，DDD）是一种架构设计方法论，它通过边界划分将复杂业务领域简单化，设计出清晰的业务领域和应用边界。领域驱动设计的核心目标是构建一个业务逻辑更加清晰、可维护和扩展性更强、与业务领域紧密对应的系统。通过领域驱动设计的方法，我们能够更加准确地理解业务需求，将业务知识融入系统设计中，通过将业务专家的知识与开发团队的技术能力结合起来，可以建立一个更符合实际业务需求的高质量软件系统。这种方式可以提升系统的可维护性、扩展性和可理解性，更好地满足复杂业务需求。
DDD注重领域模型的建立和业务驱动的设计方法，而微服务架构注重系统的分解和服务边界的定义。在实践中，可以结合使用DDD设计方法和微服务架构来设计和开发复杂的业务系统，以实现更好的系统可扩展性和灵活性。通过DDD和微服务的配合使用，来增强系统的设计和开发能力。让软件研发人员更加注重对业务问题的思考，在软件设计时更贴近业务核心问题，突出客户的应用价值。
2.2设计规范
采用领域驱动设计方法进行共建共享模块的设计，目的是形成共建共享模块设计规范，实现产能建设配套共建共享设计的标准化、规范化，提升设计质量以及设计的适用性、实用性。
共建共享模块设计规范需要明确设计的原则和要求，指导共建共享特性的设计实现。在模块设计时需要重点考虑的因素有：业务要求、数据要求、基础环境要求、软件技术、安全要求、设计的颗粒度及可复用（共享）场景等。
业务方面要描述清楚该功能模块对应的业务现状、存在的问题，目前针对该问题做了哪些研究，起到了什么作用，还需要进一步解决哪些问题，描述具体的业务需求，进而明确功能需求及共建共享需求等内容。需求明确后进一步进行建设内容、建设范围确定。
数据方面遵照执行集团数据湖标准规范，按照EPDM数据模型管理标准，结合业务活动，分析数据需求，建立主数据、共享存储层和数据集标准，设计基于数据湖的数据输入、输出和自动执行调用的接口标准。并通过数据治理工作，整体提升基础数据质量，进一步挖掘数据应用的价值。
基础环境方面主要考虑满足基于梦想云环境进行部署或在其他油田梦想云环境进行私有化改造部署。
软件技术方面，需要重点做好技术路线确定、架构设计、业务功能设计等。业务功能设计主要说明业务逻辑、功能设计、数据流设计及业务场景设计，对功能进行详细描述，给出界面原型、服务接口调用及具体代码设计。对基于专业软件的共享模块，需要描述该功能涉及的专业软件类型、专业软件的部署和授权形式、专业软件与共建共享模块的结合方式以及两者的数据接口设计等指标。
安全方面包括软件运行支撑环境、软件开发过程以及公共组件的安全性设计。运行支撑环境应保证容器安全、容器编排安全、服务化安全和日志安全。软件开发过程应保证Git源码安全、Jenkins开发流水线安全、Maven仓库安全、Harbor镜像库安全、业务应用安全、微服务框架安全、应用服务安全、中台服务安全。公共组件应保证用户中心安全，统一门户、文档中心、日志中心、服务网关等安全。
设计的颗粒度及可复用（共享）场景要描述功能聚类设计的原因，基础环境的需求测算、软件设计要描述标准的软件功能、输入、输出、接口、可配置（共享）方法等关键设计指标。
3共建共享模块软件开发规范
共建共享模块“云原生”开发规范研究的主要目的是形成基于云原生的软件开发、测试、发布规范以及调用机制。通过规范软件开发环境、云原生技术选项、运行资源配置、前端技术规范、中台能力适配、数据服务选型、负载均衡优化、页面风格统一等要求，从设计、开发、测试、部署4个方面指导软件工程开发。
3.1开发方式
随着前后端分离的微服务技术蓬勃发展，为了快速响应用户需求，形成稳定有价值的软件产品，共建共享模块使用原型设计驱动的敏捷迭代开发模式［6］。
实施项目应明确敏捷迭代的周期，项目研发团队以迭代的形式进行项目交付开发，以2~6周为迭代周期进行项目开发任务排期，明确迭代开始日期和预计的迭代止期，通过迭代周期评估并配备合理的项目团队成员，将单元测试、功能测试和回归测试融合到每个迭代中完成。
标准的开发流程是各项目组基于梦想云的框架进行研发，研发成果代码提交到西南油气田的服务器Git上进行统一管理。梦想云PaaS平台基于西南油气田的Git环境进行代码流水线发布，做到项目代码成果的版本统一管控，以便于后续运维。
如果依赖第三方独立环境开发，需由第三方提供其技术架构方案，经信管主管部门组织评估通过后，项目代码提交到西南油气田服务器Git进行统一管控。由梦想云运维支持团队对此类项目上云发布提供技术支持，实现不同架构体系项目落地上云。
3.2技术规范
3.2.1技术中台组件应用规范
西南油气田梦想云中台共享组件包括用户中心、统一门户、日志中心、流程中心、文档中心、在线编辑、消息中心。
共建共享项目集成梦想云用户中心，打通西南IAM用户权鉴，用户中心以IAM为统一认证入口，使用用户中心集中管理人员、岗位、机构的权威数据源，管理应用的成员、资源（功能）和权限，本地化部署集团IAM认证节点，实现油田应用和统建应用的认证互通。
共建共享项目成果通过用户中心发布到梦想云统一门户，为后续分公司全业务串联和共建共享打下坚实基础。通过搭建协同工作门户，实现应用统一入口，岗位定制、任务驱动。应用按照统一门户的业务需求，遵循微件建设标准规范的要求进行建设，统一采用组件式开发模式，并可集成组件库里的其他组件和微件，同时贡献自己的组件到组件库中。用户可以按个人工作需求，定制个性化的工作门户。
日志中心基于梦想云平台和公共基础组件总体架构，应用通过API接入日志中心，由日志中心进行统一的监控与分析。
工作流引擎是遵循BPMN建模规范的工作流，它以流程应用为核心，基于勘探开发梦想云平台提供流程引擎和API服务，通过配置及简短二次开发实现流程的自动化处理。用户接入流程中心前，需要与梦想云用户中心进行对接，打通用户身份认证，通过梦想云用户中心的接口调用，实现用户身份打通、流程的正常使用。
基于微服务架构和对象存储，实现针对非结构化数据即各类文档资料的分类管理与共享服务，支持各类文档资料的上传、下载、索引、检索、预览等方面的应用，支撑区域湖各项目的非结构化文件存储和访问。
在线编辑组件兼容Office基础套件的主流版本，保留桌面版Office的效果和功能，实现文档编制线下到线上的无缝衔接。支持多人在线协同的文档编制方式，编制情况互相可见，编制内容实时同步，编制成果零冲突、零丢失。
消息中心需结合流程中心，聚合各业务系统的任务流程，形成统一的消息中心服务，并制作消息微件，在门户中集中展示，实现任务驱动、岗位推送功能。
3.2.2 UI视觉规范
微件的开发应具备相对统一的UI视觉规范，不同系统开发的微件应以统一门户的视觉规范为基础进行研发。
为了保证各系统风格统一，首先需要定义各系统画布尺寸，及页面元素之间的间距。其次要确定统一门户主题色及状态色，比如成功、出错、失败、提醒、链接等。再次要对模块内的按钮大小尺寸和功能进行分类定义，对控件风格进行统一设计。
3.2.3应用开发规范
微服务开发包括前端、后端、工作流、BI应用开发。前端架构使用VUE3.js+Ant-Design-Vue+TypeScript进行项目成果研发，成果源码和相关支持包必须提交到西南油气田的Git环境中进行管理，采用梦想云平台提供的DevOps流水线部署发布平台，对前端代码进行自动编译、打包和发布。后端架构使用SpringCloud开源生态架构研发出Restful风格的HTTPS协议接口，提供给前端服务调用。工作流开发使用梦想云提供的流程中心进行工作流配置研发，如使用供应商自身提供的工作流软件，相关方应提供相应工作流的详细接入API流程文档和操作文档。BI应用使用西南油气田目前已购的产品进行开发，梦想云提供三种与BI应用对接的模式：一是BI应用独立部署，在梦想云统一门户内，使用BI应用提供的固定URL进行调用；二是BI应用改造集成，在梦想云的统一门户内，通过BI应用的URL进行应用和微件配置，通过西南IAM提供的Token进行统一的身份认证；三是BI应用进行SaaS化上云改造，对接西南IAM权限认证，各项目组按需进行订阅使用［7］。
敏捷开发测试不需要复杂的测试计划文档，将测试要点（包括策略、特定方法、重点范围等）列出来即可。测试实施过程包括原型讨论、测试点整理、数据库测试、代码测试、功能测试、集成测试、系统测试等。试运行期间需要制订试运行计划，编制试运行总结报告，上线前需要完成上线审批流程。
3.3部署规范
环境配置管理：当开发者完成项目后端开发，并将成果提交到GitHub管理后，可通过PaaS平台提供DevOps自动化工作流，将拉取git代码进行代码检查、代码编译和代码打包，打包形成可运行镜像存放到镜像仓库。通过Kubernetes+Docker实现云容器环境，通过Dockerfile配置镜像参数和项目参数进行发布，并使用ngnix实现内部路由转发，提供内网环境差异化端口访问应用，最终实现在区域梦想云平台中配置项目的自动化发布。开发者完成前端项目成果的开发，提交GitHub管理后，在DevOps产品下，选择持续交付—流水线，创建nodejs模板，配置流水线参数及镜像参数等，再选择Container Platform产品的应用管理，进行应用创建。此外还要按照不同项目规模做好云平台资源的申请、评估、资源管控、资源分配、统一认证、等保定级、极限对标检查等工作。
4共建共享模块推广应用模式
4.1推广应用目标及范围
通过形成一套共建共享推广应用整体方案，保障公司共建共享的规范性与建设质量，支持分公司自建共建共享模块的建设与推广，也为其他油田的共建共享模块在分公司的本地化应用作指导。
目前，油气和新能源分公司正在进行相国寺储气库、铁山坡及渡口河、博孜气田、富满油田、塔里木乙烷智能工厂等6项智能化建设工程。智能应用模块按照整体设计、通用共享、个性定制的方式进行统建，实现智能模块的共建共享，降低智能化建设成本。智能化通用模块总体设计6大类，共120个智能应用模块。西南油气田拟推广应用模块分为以下两类：一类是其他单位牵头建设拟推广到西南油气田共建共享模块，另一类是西南油气田牵头试点建设推广到本气田内部及推广到其他油气田的模块。
西南油气田牵头建设模块包括铁山坡、渡口河智能气田项目以及相国寺储气库项目中建设的共计26个共建共享智能应用模块。
4.2推广应用方案
共建共享模块推广应用方案主要包括三部分内容：一是推广模块的介绍，二是推广单位现状及推广条件评估分析，三是推广部署实施具体步骤说明。
推广模块介绍从模块依赖的技术基础环境、所需的算力资源、模块的功能描述、数据接口描述、模块使用的专业软件及模型、信息安全要求等方面进行说明。技术基础环境需要提供总体架构、业务架构、应用架构、技术架构、数据架构等；所需算力需说明功能模块计算资源需求情况，包括硬件资源、云平台资源、软件资源、客户端软/硬件配置资源以及网络资源的需求等；功能描述需说明功能模块场景内容，绘制场景设计图，如有子场景，需对子场景功能进行详细说明；数据接口描述共建共享功能模块数据流的内容，包含的层级，数据各层级的名称及内容，绘制数据流图；专业软件及模型描述共建共享功能模块建模专业软件名称、配套软件、机理模型、建设内容及适用性等；信息安全描述共建共享功能模块在数据、网络传输、病毒防护、运行环境、开发过程、公共组件等方面安全防护要求和措施。
推广单位现状及推广条件评估分析从技术基础、算力资源、功能需求及专业软件使用等方面对比分析，得出推广单位部署共建共享模块的差异情况。技术基础对比分析从架构设计、数据环境与共建共享模块技术条件进行对比，算力资源对比分析从计算资源、网络资源与共建共享模块条件进行对比，功能需求分析模块功能是否满足推广单位的需要，专业软件及模型分析推广单位目前是否具备专业软件建模条件，可视化交互系统对比分析共建共享模块的前端可视化界面是否满足推广单位的需要。通过对以上各方面的对比分析，得出如直接复用、改造后复用或基于推广单位原技术架构进行定制开发等建议，指导具体模块的推广建设工作。
推广部署实施按照基础环境搭建、模型搭建及数据接口复用、推广应用培训及试用、推广上线应用的推广步骤来进行。
基础环境搭建、模型搭建及数据接口开发按照推广条件评估分析的结果，采用直接复用或改造后进行适配，满足共建共享模块推广应用需要。为保障推广应用项目的顺利实施，需对相关人员进行研究工作环境、项目管理和系统配置、功能使用等方面的培训。针对共建共享模块建设的内容开展功能测试、性能测试、界面测试、压力测试、兼容性测试、安全性与访问控制测试、安装与卸载测试等，测试内容包括该模块的所有功能模块［8］。
5结束语
共建共享是集团级企业数字化转型中规范智能化建设，避免重复建设和资源浪费，快速推进智能应用建设和推广应用的关键抓手。也是具体落实集团公司数字化转型建设中提出的“九性”“十二统一”“整体规划、分步实施、可维护和可扩充以及标准化和先进性开发”要求的重要举措。
西南油气田通过自身建设实践，结合理论研究，以适用、有效、经济为目标，进行共建共享模块在设计、开发、推广应用阶段的技术规范研究。通过与业务深度融合，打造可共享、可复用的统一建设模板，形成一套共建共享推广应用整体方案，保障公司共建共享的规范性与建设质量，支持分公司自建共建共享模块的建设与推广，也为其他油田的共建共享模块在分公司的本地化应用作指导，进一步推动智能化模块的设计、开发和快速推广复用。
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