Rola Spring i JPA w modernizacji procesów produkcyjnych

Firmy zdają sobie sprawę, że cyfrowa modernizacja procesów produkcyjnych jest niezbędna, aby organizacje mogły pozostać konkurencyjne w dzisiejszym krajobrazie biznesowym. Przedsiębiorstwa znajdujące się na czele transformacji czerpią wiele korzyści od zwiększenia mocy produkcyjnych i ograniczeniu strat materiałowych, po poprawę obsługi klienta i czas realizacji dostaw.  Digitalizacja procesów ma ogromne znaczenie w dzisiejszym szybko zmieniającym się krajobrazie biznesowym. Na przykład Vodafone, jedna z największych na świecie firm telekomunikacyjnych, wykorzystała Spring i JPA do modernizacji działań produkcyjnych. Wykorzystując lekką architekturę Spring  i możliwości JPA w zakresie trwałości danych, firma Vodafone była w stanie szybko opracowywać i wdrażać nowe usługi, jednocześnie obniżając koszty operacyjne. W tym artykule skupimy się na tym, w jaki sposób Spring i JPA mogą zmodernizować procesy produkcyjne i pomóc firmom rozwijać się w erze cyfrowej.

Rola Spring i Spring Boot w rozwoju aplikacji dla przedsiębiorstw

Spring to popularny framework typu open source, który zapewnia kompleksową obsługę infrastruktury do tworzenia aplikacji Java, zwłaszcza dla systemów korporacyjnych i internetowych. Oferuje różne funkcje, takie jak wstrzykiwanie zależności, programowanie aspektowe, web MVC, bezpieczeństwo, dostęp do danych, przesyłanie wiadomości, testowanie i integracja z chmurą. Dzięki Spring Boot, który jest oddzielnym rozwiązaniem bazującym na Spring, można szybko i łatwo tworzyć aplikacje oparte na mikroserwisach. Spring Boot oferuje wiele gotowych narzędzi i bibliotek, które ułatwiają rozwój aplikacji. Zapewnia modułowe i elastyczne podejście do tworzenia aplikacji, upraszczając zadania takie jak wstrzykiwanie zależności, programowanie zorientowane aspektowo i zarządzanie transakcjami. Więcej o różnicach między Spring kontra Spring Boot przeczytasz w artykule Spring Framework vs. Spring Boot – plusy i minusy Jednym z najbardziej przydatnych komponentów Spring jest Spring Data framework, który bazuje na JPA. Jego główną zaletą jest fakt, że ułatwia pracę programistom, którzy w swoich projektach często wykorzystują dostęp do bazy danych przy pomocy ORMa eliminując prawie do zera potrzebę pisania kodu dostępowego, czy też zapytań do bazy danych.

Czym jest JPA?

JPA to skrót od Java Persistence API, który jest standardową specyfikacją dostępu, zarządzania i utrwalania danych pomiędzy obiektami Java i relacyjnymi bazami danych. JPA to oparta na języku Java specyfikacja mapowania obiektowo-relacyjnego (ORM), umożliwiająca aplikacjom Java płynną interakcję z relacyjnymi bazami danych. Zapewnia obiektowy interfejs API do operacji na bazach danych, zmniejszając potrzebę niskopoziomowych zapytań SQL.

JPA vs Hibernate

Tak jak wspomnieliśmy JPA definiuje zarządzanie danymi relacyjnymi w aplikacjach Java. Hibernate to jedno z narzędzi do mapowania ORM, które służy do zapisywania stanu obiektu Java w bazie danych jako specyfikacja. Frameworki JPA, takie jak Hibernate i EclipseLink, ułatwiają mapowanie obiektów Java do tabel bazy danych i odwrotnie, dzięki czemu dostęp do bazy danych jest bardziej intuicyjny i wydajny dla programistów.

Przykład użycia Spring Boot i JPA w firmach produkcyjnych.

Wykorzystanie Spring i JPA w digitalizacji procesów produkcyjnych można zilustrować następującym przykładem. Załóżmy, że firma produkcyjna chce wdrożyć system internetowy, który może monitorować i kontrolować proces produkcji jej komponentów. System powinien być w stanie :

• zbierać dane z czujników i maszyn na hali produkcyjnej,
• przechowywać je w bazie danych,
• analizować je za pomocą algorytmów sztucznej inteligencji
• wyświetlać je na pulpicie nawigacyjnym dla operatorów i menedżerów.
• wysyłać polecenia do maszyn w celu dostosowania parametrów produkcji w oparciu o wyniki analizy.

Aby opracować taki system, firma może wykorzystać Spring Boot jako główny framework do tworzenia aplikacji internetowej. Spring Boot to oddzielne rozwiązanie bazujące na Spring Framework, który upraszcza konfigurację i wdrażanie aplikacji opartych na Spring. Zapewnia zestaw zależności startowych, które automatycznie konfigurują wymagane komponenty aplikacji, takie jak serwer WWW, sterownik bazy danych, zabezpieczenia itp. Firma może również wykorzystać Spring Data JPA jako warstwę dostępu do danych dla aplikacji, który zapewnia łatwy sposób implementacji repozytoriów opartych na JPA. Eliminuje potrzebę pisania standardowego kodu dla operacji CRUD( create, read, update, delete) i obsługuje zaawansowane funkcje, takie jak sortowanie, audyt itp. Poniższy fragment kodu pokazuje przykład wykorzystania Spring Boot i JPA do stworzenia aplikacji internetowej, która może kontrolować bazy danych. 1, Klasa startowa Spring Boot: (package pl.vm.example; ) 2, Rest Controller, który jest punktem wejścia do API oferowanego przez aplikacje 3.  Obiekty DTO i UpdateProductionStatusCommand wykorzystywane przez API 4. Service odpowiedzialny za wykonywanie logiki biznesowej 5. Model dla Product w bazie danych w mapowaniu do JPA 6. ProductRepository, które dzięki rozszerzeniu SpringDataJPA pozwala na dostęp do bazy danych Logikę wewnątrz tych punktów końcowych można dostosować do konkretnych wymagań. Można na przykład pobierać dane z bazy danych za pomocą repozytoriów SpringData JPA lub wchodzić w interakcje z systemami zewnętrznymi w celu kontrolowania procesu produkcji.

Zastosowanie JPA i Spring Boot w cyfryzacji procesów produkcyjnych

Oto kilka przykładów wykorzystania Spring Boot  i JPA w firmach produkcyjnych:

• Serwisy, implementacja i organizacja repozytorium

W większości aplikacji Spring Boot istnieją repozytoria JPA, usługi i ich implementacje. Repozytoria wykonują podstawowe operacje na bazie danych, podczas gdy usługi wykonują logikę biznesową przed lub po pracy z bazą danych. Wzorzec interfejsu i implementacji jest rozszerzeniem tego ostatniego. Posiadanie interfejsu ułatwia utrzymanie aplikacji w przyszłości, jeśli potrzebne będą nowe funkcje.

• Zarządzanie zapasami

Firmy produkcyjne mogą używać Spring Boot i JPA do zarządzania zapasami. Mogą na przykład użyć Spring Boot  do stworzenia mikrousługi, która śledzi poziomy zapasów w czasie rzeczywistym lub też używać JPA do pracy z bazami danych przy użyciu obiektów, co upraszcza implementację logiki biznesowej.

• Kontrola jakości

Spring Boot  i JPA mogą być wykorzystywane do wdrażania procesów kontroli jakości w firmach produkcyjnych. Przykładowo, mogą one wykorzystać Spring Boot  do stworzenia mikrousługi, która sprawdza jakość produktu na różnych etapach produkcji. Mogą również użyć JPA do przechowywania danych kontroli jakości w bazie danych.

• Planowanie produkcji

Firmy produkcyjne mogą wykorzystywać Spring Boot i JPA do planowania harmonogramów produkcji, używając tej technologii do stworzenia mikrousługi, która generuje harmonogramy produkcji w oparciu o prognozy popytu. Mogą również używać JPA  do przechowywania danych produkcyjnych w bazie danych.

Najlepsze praktyki wdrażania Spring i JPA

Podczas wdrażania Spring i JPA w procesach produkcyjnych ważne jest przestrzeganie najlepszych praktyk w celu zapewnienia bezpieczeństwa danych, optymalizacji wydajności i łatwości konserwacji. Oto kilka strategii do rozważenia:

1. Bezpieczeństwo danych

• Walidacja danych wejściowych użytkownika jest istotne w celu zapobiegania powszechnym lukom w zabezpieczeniach, takim jak ataki SQL injection i cross-site scripting (XSS).
• Niezbędne jest wdrożenie bezpiecznych mechanizmów uwierzytelniania i autoryzacji w celu kontroli dostępu do wrażliwych danych i funkcji.
• Poufne informacje konfiguracyjnych, takie jak dane uwierzytelniające bazy danych powinny być bezpiecznie przechowywane. Unikaj twardego kodowania poufnych informacji w kodzie źródłowym lub plikach konfiguracyjnych.
• W celu ochrony wrażliwych danych w spoczynku i podczas przesyłania stosuje się techniki szyfrowania

2. Optymalizacja wydajności

• Zdefiniowanie odpowiednich indeksów na często wyszukiwanych kolumnach, aby poprawić wydajność zapytań.
• Wdrożenie mechanizmów buforowania może zmniejszyć obciążenia bazy danych i poprawić czas odpowiedzi.
• Optymalizacja zapytań do bazy danych poprzez wybieranie tylko wymaganych kolumn pomoże uniknąć niepotrzebnego pobierania danych.
• Wykorzystanie connection poolingu poprawi zarządzanie połączeniami z bazą danych.

3. Łatwość konserwacji

• Przestrzeganie zasad Modular Design celu tworzenia luźno powiązanych komponentów, ułatwi ich zrozumienie, testowanie i utrzymanie.
• Ponowne wykorzystanie kodu zamkniętego w oddzielnych modułach lub bibliotekach umożliwi jego ponowne wykorzystanie
• Pisanie kompleksowych testów jednostkowych w celu weryfikacji poprawności poszczególnych komponentów i zapewnienia, że zmiany nie wprowadzają regresji.
• Wdrożenie potoków CI/CD w celu zautomatyzowania procesów kompilacji, testowania i wdrażania, zapewni szybsze cykle informacji zwrotnych i niezawodne wydania.

Postępując zgodnie z tymi najlepszymi praktykami, można zwiększyć bezpieczeństwo, wydajność i łatwość konserwacji procesów produkcyjnych.

Podsumowanie

Wykorzystując architekturę mikrousług Spring i możliwości mapowania obiektowo-relacyjnego JPA, organizacje mogą usprawnić swoje operacje, skrócić czas wprowadzania na rynek nowych usług i osiągnąć większe oszczędności.  Ważne jest jednak, aby podczas wdrażania tych technologii przestrzegać najlepszych praktyk w celu zapewnienia bezpieczeństwa danych, optymalizacji wydajności i konserwacji. Jeśli chciałbyś się skonsultować z wysokiej klasy deweloperami Java w sprawie digitalizacji swoich systemów, zapraszamy do kontaktu. Chętnie udzielimy wskazówek na drodze do modernizacji Twoich procesów.