Ideazione, analisi e realizzazione di una piattaforma prototipale RFID, su architettura SOA, per la gestione del magazzino delle Teche RAI

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UNIVERSITA' DEGLI STUDI DI PISA

FACOLTA' DI INGEGNERIA

CORSO DI LAUREA IN INGEGNERIA INFORMATICA

PER LA GESTIONE DI AZIENDA

Ideazione, analisi e realizzazione di una piattaforma

prototipale RFID, su architettura SOA, per la

gestione del magazzino delle Teche RAI

RELATORI

Prof. Enzo Mingozzi Prof. Francesco Marcelloni Ing. Alberto Cuccu

CANDIDATI Gabriele Graia Giuseppe Rollo

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Sommario

Sommario... 2

Introduzione ... 9

1. Overview di progetto ... 13

1.1. Obiettivi ... 13 1.2. Tecnologie... 15 1.2.1. RFID ... 15 1.2.2. Web Services ... 16 1.2.3. Axis ... 16

1.2.4. Java 2 Enterprise Edition ... 17

1.2.5. Ibatis ... 18

1.2.6. Struts... 19

1.2.7. Le librerie di custom-tag di Struts... 21

1.2.8. Display Tag ... 22

1.2.9. Orafo Security ... 22

1.3. Applicativi... 23

1.3.1. BEA WebLogic RFID Edge Server 2.1... 23

1.3.2. BEA AquaLogic Service Bus 2.5 ... 24

1.3.3. Eclipse 3.2... 24

1.3.4. BEA WebLogic Server 9.2 ... 25

1.3.5. ORACLE APPLICATION 11i ... 26

1.4. Caso di studio... 26 1.4.1. Il contesto... 26 1.4.2. Obiettivi ... 27 1.4.3. Operazioni... 27 1.4.4. Vincoli tecnologici... 28 1.5. Processi aziendali ... 28 1.6. Diagramma di processo ... 30

1.6.1. Censimento di un nuovo filmato... 30

1.6.2. Richiesta visione filmato... 30

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2. Il progetto Teche RAI... 32

2.1. Architettura ... 32

2.1.1. La soluzione middleware RFID proposta da BEA ... 35

2.1.2. I servizi SOA... 37

2.2. Database... 38

2.2.1. ORACLE ... 47

2.3. Flussi e processi in AquaLogic ... 48

2.3.1. Introduzione ... 48

2.3.2. Flusso Interno ... 48

2.3.3. Azioni di Aggiorna Posizione Tag... 50

2.3.4. Flusso Ingresso/Uscita ... 50

3. L’approccio SOA ... 52

3.1. Cos’è SOA ... 53

3.1.1. I layer SOA... 55

3.1.2. Enterprise Service Bus... 56

3.2. SOA nel contesto del progetto ... 57

4. RFID... 59

4.1. Cenni Storici ... 59

4.1.1. XX Secolo... 59

4.1.2. Creazione dell'idea... 60

4.1.3. Dal 1960 al 1980: l'RFID diventa realtà ... 60

4.1.4. Il 1990... 61

4.1.5. I sessanta anni dell'RFID ... 62

4.2. Internet of things ... 63 4.3. IL Sistema RFID ... 64 4.3.1. Il Trasponder... 64 4.3.2. Il Reader ... 66 4.3.3. Prestazioni principali ... 66 4.3.4. I Vantaggi ... 67

4.3.5. Sistema RFID in azienda ... 69

4.4. L'architettura di rete EPC... 70

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4.5. Il Middleware ... 71

5. La Web Application Teche WEB... 81

5.1. Descrizione ... 81

5.1.1. Moduli dell’applicazione ... 81

5.1.1.1. Teche Web ... 82

5.1.1.2. Teche RAI Ibatis ... 82

5.1.1.3. Oracle Ibatis... 83

5.1.1.4. Teche RAI WS ... 83

5.2. Casi d'uso ... 84

5.2.1. Utente amministratore... 85

5.2.1.1. Visualizza lista utenti ... 86

5.2.1.2. Dettagli utente ... 86 5.2.1.3. Inserisci utente... 87 5.2.1.4. Modifica utente ... 88 5.2.1.5. Elimina utente... 88 5.2.2. Utente magazziniere ... 89 5.2.3. Utente redazione ... 90 5.2.4. Sistema... 91

5.3. Sottosistema “Gestione Magazzino” ... 92

5.3.1. Ricerca Richieste... 93

5.3.1.1. Flusso principale degli eventi... 93

5.3.1.2. Pagina di ricerca delle richieste... 94

5.3.1.3. Punto di accesso alla funzionalità ... 95

5.3.1.4. Prototipo GUI... 95

5.3.2. Visualizza lista richieste ... 96

5.3.2.2. Pagina di elenco delle richieste... 96

5.3.2.4. Prototipo GUI... 97

5.3.3. Processa richiesta ... 97

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5.3.4. Uscita richiesta filmato... 98

5.3.5. Chiudi richiesta filmato ... 99

5.3.6. Associa filmato a tag RFID... 99

5.3.6.2. Pagina degli inserimenti ... 100

5.3.6.4. Prototipo GUI... 101

5.3.7. Visualizza lista filmati inseriti e non censiti ... 101

5.3.7.2. Pagina degli inserimenti ... 101

5.3.8. Visualizza lista filmati fuori posto... 102

5.3.8.2. Pagina delle posizioni errate... 102

5.4. Sottosistema “Gestione Redazione” ... 103

5.4.1. Ricerca Filmato... 104

5.4.1.2. Pagina di ricerca filmato ... 105

5.4.2. Richiesta Filmato ... 106

5.4.2.2. Pagina di richiesta filmato ... 106

5.4.3. Visualizza dettagli del filmato... 107

5.4.3.2. Pagina dettagli filmato... 108

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5.4.4. Visualizza richieste redazione... 108

5.4.4.2. Pagina delle richieste della redazione... 109

5.4.5. Inserisci Filmato ... 109

5.4.5.2. Pagina di inserimento filmato ... 110

5.4.5.4. Prototipo GUI... 112

5.4.6. Visualizza Inserimenti... 112

5.4.6.2. Pagina di elenco inserimenti ... 113

5.4.7. Stampa Filmato ... 114

5.4.7.2. Scheda di lavorazione filmato ... 114

5.5. Sottosistema “Gestore Report RFID”... 115

5.5.1. Verifica presenza Tag... 115

5.5.2. Verifica richiesta ... 116

5.5.3. Passaggio non consentito ... 116

5.5.3.2. Pagina di Warning... 117

5.5.4. Verifica posizionamento tag ... 117

5.5.5. Aggiorna posizione tag ... 118

5.6. Storyboard e mappe di navigazione ... 118

5.7. Diagramma delle classi... 122

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5.7.1.1. Estensione framework Orafo ... 122

5.7.1.2. Servlet di login e logout ... 123

5.7.1.3. Modulo di gestione magazzino ... 124

5.7.1.4. Modulo di gestione filmati... 125

5.7.2. Struttura “Teche RAI Ibatis”... 126

5.7.3. Web Services “Teche RAI WS”... 128

5.8. Persistenza degli oggetti con Ibatis ... 129

5.9. Web Services con Axis... 130

6. Architettura di Deployment ... 134

6.1. BEA RFID Edge Server... 134

6.1.1. Settaggio dei driver di notifica JMS... 134

6.1.2. Deploy dei reports ECSpec dalla console di amministrazione... 136

6.2. BEA Web Logic 9.2 ... 142

6.3. BEA Aqua Logic Service Bus... 146

6.4. Set Up delle ORACLE Application ... 150

6.4.1. Definizione dei Flexfields Chiave e Descrittivi... 151

6.4.1.1. Step 1 - Definizione dei flexfield chiave ... 151

6.4.1.2. Step 2 - Definizione del calendario... 168

6.4.1.3. Step 3 - Definizione delle ubicazioni ... 168

6.4.1.4. Step 4 - Definizione delle organizzazioni... 169

6.4.1.5. Step 5 - Definizione delle classi di misura ... 173

6.4.1.6. Step 6 - Definizione delle unità di misura ... 173

6.4.1.7. Step 7 - Definizione dei sottomagazzini ... 173

6.4.1.8. Step 8 - Opzioni di profilo ... 174

Conclusioni ... 176

Ringraziamenti ... 178

Bibliografia ... 179

Indice delle figure... 180

Indice delle tabelle... 183

Appendici... 185

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BEA... 186

BEA RFID Edge Server 2.1 ... 186

BEA WebLogic 9.2 ... 189

BEA AquaLogic Service Bus 2.5... 192

ORACLE APPLICATION 11i ... 198

I SISTEMI DI TIPO “ENTERPRISE RESOURCE PLANNING” (ERP) ... 198

Definizione di sistema gestionale ERP... 198

Il modello tecnologico ... 199

Caratteristiche generali e peculiari di Oracle eBusiness Suite... 201

I Benefici Attesi ... 204

I Moduli utilizzati ... 206

Framework Web Application ... 210

Ibatis... 210

Struts... 212

Caratteristiche di base di Jakarta Struts... 214

Principali vantaggi nell'uso di Jakarta Struts ... 215

Axis ... 216

Installazione... 216

Un semplice web service... 217

EJB e web service... 218

Axis e WSDL ... 220

Conclusioni ... 221

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Introduzione

L’identificazione automatica a radiofrequenza (RFID, Radio Frequency Identification) si sta sviluppando come la principale tecnologia che consente la localizzazione di merci e risorse in tutto il mondo tramite segnali radio.

Più precisamente non si tratta di un’unica tecnologia, ma di un insieme di tecnologie che prevedono la sostituzione dei sistemi di identificazione delle merci in uso attualmente (dai documenti cartacei ai codici a barre) con radiotrasmettitori.

Pur essendo differenti tra di loro, operanti a diverse frequenze e con modalità specifiche, tutte le apparecchiature RFID hanno in comune la caratteristica di funzionare senza supervisione per lunghi periodi di tempo, di trasmettere il contenuto della loro memoria via radio quando ne ricevono l’ordine da un lettore e di funzionare autonomamente ossia senza alcuna alimentazione o con batterie con durata maggiore di 10 anni. Nella memoria ci può essere qualunque cosa, normalmente i dati caratteristici della merce o l’identificativo e la distinta di carico del container su cui sono applicati. In altre parole, con l’RFID diventa possibile "interrogare" una merce o un contenitore e averne risposta, il tutto in formato digitale.

I sistemi RFID permettono il miglioramento dell’efficienza e della precisione nella raccolta e trasmissione dei dati, superando i limiti imposti dai sistemi di identificazione attualmente utilizzati (codici a barre, bande magnetiche e smart card), dovuti agli ambienti industriali ostili, bui, sporchi e con umidità e temperature elevate. Si tratta dunque di dispositivi molto flessibili con una enorme capacità di immagazzinamento dei dati e di riprogrammabilità. Inoltre l’assenza di contatto fra lettore e ricevitore ne permette l’utilizzo nel caso in cui non può esserci una vicinanza diretta con l’oggetto da identificare o nel caso in cui l’oggetto da identificare è posizionato in un punto altrimenti difficile da raggiungere. Si tratta di dispositivi di dimensioni ridotte, dell’ordine di qualche millimetro, che possono essere immersi in altri materiali senza il deterioramento delle prestazioni, per cui aprono il campo a moltissime applicazioni. Le prospettive offerte dalle soluzioni RFID hanno spinto ObjectWay a sviluppare delle ricerche nel campo e sviluppare un prototipo per la gestione delle movimentazioni in ingresso e in uscita del magazzino delle Teche RAI.

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Questa applicazione è stata analizzata e realizzata durante il periodo di stage formativo, presso ObjectWay, che ci ha visti protagonisti in questi mesi. Lo scopo di questo lavoro è di trovare delle soluzioni per automatizzare, in tutto o in parte, alcuni processi del magazzino con le tecnologie RFID.

Il lavoro descritto in questa tesi riporta le diverse fasi progettuali e gli elementi teorici necessari ad affrontare gli aspetti innovativi di questo lavoro.

Il punto di partenza è l’analisi dei processi di business da reingegnerizzare con le tecnologie a radiofrequenza per rinnovare il sistema di gestione delle teche. In particolare, il nostro lavoro interessa la gestione dei flussi di ingresso e uscita dei filmati dal magazzino e il tracciamento degli stessi all’interno delle teche, per monitorare in tempo reale la situazione. Questo lavoro iniziale ci ha permesso di individuare le attività critiche che possono essere automatizzate e quali sono i possibili miglioramenti apportabili con queste nuove tecnologie.

Dopo questo periodo di studio sono stati individuati gli obiettivi da raggiungere, i vincoli riguardanti l’architettura e l’uso di particolari applicativi. Gli obiettivi hanno tenuto conto del carattere formativo del prototipo e dei limiti temporali e di competenze dedicate al progetto.

Tra le fasi di progettazione rientrano la definizione di una base di dati come centro informativo della piattaforma RFID e la scomposizione in moduli dell’applicazione secondo criteri di modularità. Ad ogni parte del sistema sono assegnati degli obiettivi e delle funzionalità da svolgere, di modo che ogni livello dell’applicazione sia quanto più possibile indipendente dal resto. Proprio in questa ottica si fonda la scelta di un’architettura orientata ai servizi (SOA, Service Oriented Architecture).

L’uso di servizi web segue la tendenza di questi ultimi anni di creare soluzioni software indipendenti, che riescano ad interfacciarsi con altri sistemi secondo protocolli standard e non vincolati dalle piattaforme hardware e software di base.

Questo tipo di sviluppo consente di utilizzare le tecnologie più appropriate per la creazione di moduli software molto distanti tra di loro. Nel nostro caso, ad esempio, si integrano applicativi middleware proprietari, applicazioni J2EE ad hoc e un sistema gestionale di ultima generazione come Oracle Application. Affinché si abbia una comunicazione flessibile alle necessità dei processi aziendali, si usa come canale di comunicazione il service bus fornito da BEA.

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La soluzione implementata, in un approccio di processo bottom-up, è basata sull’uso di un middleware RFID che, seguendo delle regole di reportistica, invia dei messaggi al service bus. Tra i tanti prodotti commerciali destinati a governare questo livello, abbiamo preferito BEA RFID Edge Server, che nonostante sia uno degli ultimi arrivati sul mercato, propone un approccio semplice, non invasivo e affidabile nell’interfacciamento con i dispositivi fisici RFID.

La logica vera e propria dei processi di business è mappata in parte sulle regole di smistamento del service bus e in parte nelle funzionalità fornite da un’applicazione web e da alcuni web services costruiti ad hoc.

L’applicazione web, realizzata secondo le specifiche J2EE, ha il compito di fornire un’interfaccia semplice ed intuitiva per gli utenti del nostro sistema. Per lo sviluppo di questa applicazione abbiamo utilizzato il framework Struts che segue il design pattern MVC. La gestione dei permessi di accesso alle funzioni dell’applicazione è stata realizzata con il componente Security della suite ORAFO (ObjectWay Reusable Application FramewOrk).

I web services invece hanno il compito di analizzare i messaggi provenienti dall’edge server, via service bus, e in base alle informazioni estratte capire la situazione di magazzino. In base a questa eseguono le specifiche operazioni per aggiornare il database.

L’esecuzione delle operazioni sulla base di dati da parte dell’applicazione web e dei web services avviene attraverso il passaggio di JavaBeans ad un modulo software realizzato con il framework iBATIS. L’uso di questo strumento garantisce enorme flessibilità ed indipendenza dalla struttura delle tabelle del database.

Un altro importante obiettivo del lavoro è quello di consentire alla piattaforma di interagire con un sistema ERP. I vincoli progettuali ci hanno indirizzato verso l’uso di Oracle Application. L’intenzione è quella di non isolare la piattaforma RFID ma di integrarla al modulo Inventory di Oracle. A questo scopo è stato implementato un bridge che consente la comunicazione tra le due parti.

Il progetto viene descritto più dettagliatamente nei capitoli successivi che sono stati suddivisi come segue.

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Il primo capitolo introduce il progetto delineandone gli obiettivi ed elencando le tecnologie utilizzate. In questa sezione si descrive il caso di studio affrontato e i processi coinvolti nell’applicazione.

Nel secondo capitolo si descrive nel dettaglio la soluzione adottata per automatizzare i processi prima descritti. Delle scelte progettuali fanno parte l’architettura dell’intero sistema, la definizione della base di dati e i metodi di interazione tra i servizi web. Il terzo capitolo affronta in modo teorico l’approccio SOA descrivendo le caratteristiche che un progetto deve ottemperare con uno sguardo ai vantaggi derivanti dall’uso di tale architettura.

Il capitolo successivo offre una vista delle tecnologie RFID. Dopo una breve introduzione sull’evoluzione storica e sulle prospettive future vengono chiariti alcuni concetti riguardanti gli elementi base di tale tecnologia.

Il capitolo cinque costituisce il corpo di questo lavoro entrando nel dettaglio dell’applicazione realizzata. Partendo da un’analisi dei requisiti e attraverso la definizione dei casi d’uso si descrivono i vari moduli costituenti il sistema. Ognuno di essi è analizzato nel dettaglio e sono riportate le specifiche dei casi d’uso implementati. L’ultimo capitolo completa il lavoro di definizione delle specifiche descrivendo la configurazione degli applicativi software utilizzati importante per garantire il corretto funzionamento dell’applicazione. Per prime sono descritte le operazioni necessarie a configurare il middleware RFID, il service bus e l’application server. Successivamente è riportato il setup delle Oracle Application che richiede un’ingente mole di lavoro. Infine sono riportate in appendice le caratteristiche dei principali software utilizzati e dei framework utilizzati nello sviluppo.