MES技術及其應用-4關鍵技術

1、COPYRIGHT HUST MES技術及其應用技術及其應用 華中科技大學機械學院華中科技大學機械學院 4/14/2022 1/64MESMES技術及應用技術及應用饒運清Manufacturing Execution System華中科技大學機械學院華中科技大學機械學院若干關鍵技術若干關鍵技術COPYRIGHT HUST MES技術及其應用技術及其應用 華中科技大學機械學院華中科技大學機械學院 4/14/2022 2/64COPYRIGHT HUST MES技術及其應用技術及其應用 華中科技大學機械學院華中科技大學機械學院 4/14/2022 3/64n什么是組件？什么是組件？ nMES組件分

2、類組件分類n基于組件的基于組件的MES系統(tǒng)架構系統(tǒng)架構nMES業(yè)務組件開發(fā)業(yè)務組件開發(fā)n基于組件的基于組件的MES系統(tǒng)配置系統(tǒng)配置n組件模型標準組件模型標準n基于組件開發(fā)基于組件開發(fā)MES的優(yōu)點的優(yōu)點n基于工作流技術的基于工作流技術的MES建模與開發(fā)建模與開發(fā) COPYRIGHT HUST MES技術及其應用技術及其應用 華中科技大學機械學院華中科技大學機械學院 4/14/2022 4/64n也叫構件、控件等。簡而言之，組件就是對象。也叫構件、控件等。簡而言之，組件就是對象。組件是對數據和方法的封裝。組件是對數據和方法的封裝。 COPYRIGHT HUST MES技術及其應用技術及其應用 華中

3、科技大學機械學院華中科技大學機械學院 4/14/2022 5/64n標準組件：標準組件：標準組件是標準組件是MES底層核心功能的集合，它提供整底層核心功能的集合，它提供整個個MES系統(tǒng)的運行環(huán)境，為上層實現系統(tǒng)的運行環(huán)境，為上層實現MES具體功能的組件服具體功能的組件服務。這些組件包括：工作流組件、查詢組件、搜索組件、視務。這些組件包括：工作流組件、查詢組件、搜索組件、視圖組件、消息組件、分類組件、系統(tǒng)集成插件等。圖組件、消息組件、分類組件、系統(tǒng)集成插件等。n通用組件：通用組件：通用組件則是跨行業(yè)的，實現大多通用組件則是跨行業(yè)的，實現大多MES系統(tǒng)所包系統(tǒng)所包含的功能。如優(yōu)化計算、誤差分析、故

4、障診斷、數據可視化含的功能。如優(yōu)化計算、誤差分析、故障診斷、數據可視化界面、報表、日期管理、事件管理等。界面、報表、日期管理、事件管理等。n行業(yè)組件：行業(yè)組件：行業(yè)組件是針對特定行業(yè)中的典型需求，實現其行業(yè)組件是針對特定行業(yè)中的典型需求，實現其相應具備的功能。如生產過程模型、業(yè)務模型、設備監(jiān)測、相應具備的功能。如生產過程模型、業(yè)務模型、設備監(jiān)測、設備維護、物料平衡、生產計劃調度、生產績效分析、動態(tài)設備維護、物料平衡、生產計劃調度、生產績效分析、動態(tài)成本分析等。成本分析等。n專業(yè)組件：專業(yè)組件：專業(yè)組件是根據特定類型的專業(yè)組件是根據特定類型的MES系統(tǒng)的特殊要求系統(tǒng)的特殊要求，提供定制化功能的組

5、件，如生產過程動態(tài)仿真、物料跟蹤，提供定制化功能的組件，如生產過程動態(tài)仿真、物料跟蹤等。等。COPYRIGHT HUST MES技術及其應用技術及其應用 華中科技大學機械學院華中科技大學機械學院 4/14/2022 6/64總線層總線層數據庫數據庫/ /網絡網絡J2EE/.NETJ2EE/.NETXMLXML 框架層框架層訂單訂單管理管理構件構件生產生產調度調度構件構件其它其它構件構件系統(tǒng)系統(tǒng)管理管理構件構件設備設備管理管理構件構件物料物料管理管理構件構件人力人力資源資源構件構件組件層組件層 工具集工具集 工具集工具集應用層應用層應用系統(tǒng)應用系統(tǒng)COPYRIGHT HUST MES技術及其應用

6、技術及其應用 華中科技大學機械學院華中科技大學機械學院 4/14/2022 7/64 基于組件的基于組件的MES開發(fā)開發(fā)過程及各個階段的活動如過程及各個階段的活動如右圖所示，主要可以分為右圖所示，主要可以分為四大步驟：四大步驟：nMES需求分析與系統(tǒng)需求分析與系統(tǒng)設計設計nMES業(yè)務組件提取及業(yè)務組件提取及適配適配nMES業(yè)務組件裝配業(yè)務組件裝配nMES軟件測試軟件測試COPYRIGHT HUST MES技術及其應用技術及其應用 華中科技大學機械學院華中科技大學機械學院 4/14/2022 8/64n此階段與傳統(tǒng)的瀑布型軟件開發(fā)模式需求分析與此階段與傳統(tǒng)的瀑布型軟件開發(fā)模式需求分析與系統(tǒng)設計相

7、似，都是對系統(tǒng)設計相似，都是對MES用戶的需求進行分析用戶的需求進行分析，歸納出用戶對，歸納出用戶對 MES 軟件的功能需求，然后從軟件的功能需求，然后從系統(tǒng)的高度上對系統(tǒng)的高度上對MES軟件的各個組成部分進行設軟件的各個組成部分進行設計。計。n在在 MES 需求分析與系統(tǒng)設計階段，可以從需求分析與系統(tǒng)設計階段，可以從MES領域組件庫中提取到相似的分析級與設計級的領域組件庫中提取到相似的分析級與設計級的 MES 組件，復用組件內的知識，可以提高組件，復用組件內的知識，可以提高 MES 軟件的分析與設計效率。根據軟件的分析與設計效率。根據 MES 軟件的各部軟件的各部分功能劃分，確定可以從領域組

8、件庫中提取的領分功能劃分，確定可以從領域組件庫中提取的領域組件和需要重新開發(fā)的專用組件。域組件和需要重新開發(fā)的專用組件。COPYRIGHT HUST MES技術及其應用技術及其應用 華中科技大學機械學院華中科技大學機械學院 4/14/2022 9/64n在這個階段，首先根據相應的組件提取方法從在這個階段，首先根據相應的組件提取方法從MES業(yè)務（領域）組件庫中提取出所需的各類業(yè)業(yè)務（領域）組件庫中提取出所需的各類業(yè)務組件，包括二進制代碼組件、源代碼組件和可配務組件，包括二進制代碼組件、源代碼組件和可配置組件。置組件。n然后對提取出的源代碼組件進行修改并編譯，對可然后對提取出的源代碼組件進行修改并

9、編譯，對可配置組件進行配置適配，最后形成可部署的組件。配置組件進行配置適配，最后形成可部署的組件。 COPYRIGHT HUST MES技術及其應用技術及其應用 華中科技大學機械學院華中科技大學機械學院 4/14/2022 10/64n這個階段將在軟件體系框架（如這個階段將在軟件體系框架（如J2EE）基礎上，）基礎上，把各個組件裝配到一起，形成把各個組件裝配到一起，形成MES 軟件系統(tǒng)。不軟件系統(tǒng)。不同層次的可部署組件會有不同的裝配方式，例如同層次的可部署組件會有不同的裝配方式，例如，采用，采用XML語言作為組件裝配的接口描述語言。語言作為組件裝配的接口描述語言。n在進行在進行MES業(yè)務組件裝

10、配之前，首先需要確定合業(yè)務組件裝配之前，首先需要確定合適的軟件體系架構和裝配技術。例如，采用適的軟件體系架構和裝配技術。例如，采用SUN公司的公司的J2EE 體系結構，并用體系結構，并用 XML 語言作為語言作為 MES 領域組件裝配的接口描述語言，以實現組件領域組件裝配的接口描述語言，以實現組件之間的無縫連接，形成分布式、跨平臺、基于之間的無縫連接，形成分布式、跨平臺、基于Web 的的 MES 軟件。軟件。COPYRIGHT HUST MES技術及其應用技術及其應用 華中科技大學機械學院華中科技大學機械學院 4/14/2022 11/64 對通過裝配形成的對通過裝配形成的 MES 軟件進行各

11、項性能測軟件進行各項性能測試，包括數據、功能、穩(wěn)定性、安全性、集成性等試，包括數據、功能、穩(wěn)定性、安全性、集成性等指標。指標。COPYRIGHT HUST MES技術及其應用技術及其應用 華中科技大學機械學院華中科技大學機械學院 4/14/2022 12/64MES系統(tǒng)的可配置主要通過組件的定義或復用、組件庫系統(tǒng)的可配置主要通過組件的定義或復用、組件庫的建立和和按照生產業(yè)務流程組裝的建立和和按照生產業(yè)務流程組裝MES系統(tǒng)三個過程。系統(tǒng)三個過程。 （1）組件定義或復用）組件定義或復用 對于一個組件，其描述可以分為兩個部分：組件功對于一個組件，其描述可以分為兩個部分：組件功能的說明和組件功能的實現

12、部分。任何可重用的軟件組能的說明和組件功能的實現部分。任何可重用的軟件組件都必須有特征說明（主要是描述組件的類型信息）和件都必須有特征說明（主要是描述組件的類型信息）和規(guī)則說明（主要是描述組件的動態(tài)行為），分別用來描規(guī)則說明（主要是描述組件的動態(tài)行為），分別用來描述可重用組件的靜態(tài)特征和動態(tài)語義。另外，在描述可述可重用組件的靜態(tài)特征和動態(tài)語義。另外，在描述可重用組件的信息中還應該包括組件的對外接口信息。同重用組件的信息中還應該包括組件的對外接口信息。同時為大量開發(fā)時為大量開發(fā)MES的組件組件、建立可重用組件庫做準的組件組件、建立可重用組件庫做準備，必須制定好備，必須制定好MES組件的開發(fā)規(guī)范。

13、組件的開發(fā)規(guī)范。COPYRIGHT HUST MES技術及其應用技術及其應用 華中科技大學機械學院華中科技大學機械學院 4/14/2022 13/64（2）組件庫的建立）組件庫的建立 為使為使MES開發(fā)人員能夠對開發(fā)人員能夠對MES用戶的需求做出用戶的需求做出快速響應，創(chuàng)建滿足用戶要求的組件，有必要開發(fā)快速響應，創(chuàng)建滿足用戶要求的組件，有必要開發(fā)可重用可重用MES組件庫管理平臺。組件庫管理平臺主要組件庫管理平臺。組件庫管理平臺主要用來儲存和管理可復用的組件，提供的主要功能包用來儲存和管理可復用的組件，提供的主要功能包括儲存、增加、刪除、修改、檢索和統(tǒng)計等。此外括儲存、增加、刪除、修改、檢索和統(tǒng)

14、計等。此外，為了便于管理員和用戶考察組件的復用情況，還，為了便于管理員和用戶考察組件的復用情況，還應該提供組件復用記錄和用戶意見反饋功能。應該提供組件復用記錄和用戶意見反饋功能。COPYRIGHT HUST MES技術及其應用技術及其應用 華中科技大學機械學院華中科技大學機械學院 4/14/2022 14/64（3）組件組裝）組件組裝 組件的組裝也是組件復用中一個非常關鍵的步組件的組裝也是組件復用中一個非常關鍵的步驟。因為基于組件的開發(fā)、通過組件組裝得到最終驟。因為基于組件的開發(fā)、通過組件組裝得到最終的應用系統(tǒng)，其穩(wěn)定性、可靠性等方面，磨合是否的應用系統(tǒng)，其穩(wěn)定性、可靠性等方面，磨合是否出漏洞

15、，直接關系到應用系統(tǒng)能否正常運行。在進出漏洞，直接關系到應用系統(tǒng)能否正常運行。在進行組件組裝時可以采用編寫不同的膠合元件、剪裁行組件組裝時可以采用編寫不同的膠合元件、剪裁、包裝等組裝策略。、包裝等組裝策略。 COPYRIGHT HUST MES技術及其應用技術及其應用 華中科技大學機械學院華中科技大學機械學院 4/14/2022 15/64n以排產和調度為例：以排產和調度為例：n根據生產詳細排產和調度活動特征，把它分解定義為多個根據生產詳細排產和調度活動特征，把它分解定義為多個組件，設置在組件庫中，用戶可以根據自己的生產模式和組件，設置在組件庫中，用戶可以根據自己的生產模式和業(yè)務流程選用對應的

16、排產和調度組件進行組裝，來構成企業(yè)務流程選用對應的排產和調度組件進行組裝，來構成企業(yè)業(yè)MES系統(tǒng)中所需的排產和調度功能模塊。系統(tǒng)中所需的排產和調度功能模塊。n當生產模式或業(yè)務流程發(fā)生變化時，只需修改原組件的對當生產模式或業(yè)務流程發(fā)生變化時，只需修改原組件的對象屬性、事件、方法或重新定義新的組件來進行組裝，構象屬性、事件、方法或重新定義新的組件來進行組裝，構成企業(yè)生產模式或業(yè)務流程發(fā)生變更后的排產和調度功能成企業(yè)生產模式或業(yè)務流程發(fā)生變更后的排產和調度功能模塊。通過這種方式，即滿足了用戶的不同需求，又簡化模塊。通過這種方式，即滿足了用戶的不同需求，又簡化了生產計劃排產和調度建立過程。了生產計劃排

17、產和調度建立過程。n基于組件化的基于組件化的MES系統(tǒng)，通過組件可復用或重新定義、系統(tǒng)，通過組件可復用或重新定義、組件庫的建立和組裝，能夠建立適應不同行業(yè)多種生產模組件庫的建立和組裝，能夠建立適應不同行業(yè)多種生產模式和業(yè)務流程的式和業(yè)務流程的MES系統(tǒng)，它具有良好的柔性和可適應系統(tǒng)，它具有良好的柔性和可適應性。性。 COPYRIGHT HUST MES技術及其應用技術及其應用 華中科技大學機械學院華中科技大學機械學院 4/14/2022 16/64 組件模型用于描述組件及其裝配關系，沒有標組件模型用于描述組件及其裝配關系，沒有標準的組件模型，就沒有真正的即插即用組件。目前準的組件模型，就沒有真

18、正的即插即用組件。目前業(yè)界存在三種主流的組件模型標準，都是要解決分業(yè)界存在三種主流的組件模型標準，都是要解決分布環(huán)境下組件的集成和互操作問題：布環(huán)境下組件的集成和互操作問題：nCOM系列（系列（Component Object Model） ：COM/DCOM /COM+nEJB（Enterprise Java Bean）nCORBA組件模型組件模型(CCMCORBA Component Model）COPYRIGHT HUST MES技術及其應用技術及其應用 華中科技大學機械學院華中科技大學機械學院 4/14/2022 17/64nCOM系列：系列：Microsoft的的COM組件對象模型系

19、列，即組件對象模型系列，即COM/DCOM /COM+，是關于對象交互作用的一個二進制標準，強調多個接口的類，是關于對象交互作用的一個二進制標準，強調多個接口的類型而不強調繼承，因此在互操作及功能擴展方面更為靈活；但其弱點是型而不強調繼承，因此在互操作及功能擴展方面更為靈活；但其弱點是跨平臺性能太差，只局限于跨平臺性能太差，只局限于Windows平臺。平臺。 nEJB: EJB是由是由Sun公司推出的，是開發(fā)和配置基于組件的分布式商務應公司推出的，是開發(fā)和配置基于組件的分布式商務應用的組件結構。用的組件結構。EJB提供了遠程訪問、安全、事務等多種分布式對象計提供了遠程訪問、安全、事務等多種分布

20、式對象計算的服務。這些應用程序只需編寫一次，即可在支持算的服務。這些應用程序只需編寫一次，即可在支持EJB規(guī)范的任何服規(guī)范的任何服務器平臺上配置。目前支持務器平臺上配置。目前支持EJB標準的標準的J2EE平臺在實踐中獲得廣泛的平臺在實踐中獲得廣泛的應用。應用。 nCCM: OMG于于1991年末提出的年末提出的CORBA（Common Object Request Broker Architecture）規(guī)范，是對象管理體系結構（）規(guī)范，是對象管理體系結構（OMA）參考模型的）參考模型的實現方案之一。實現方案之一。CORBA2.x之前的之前的CORBA標準，本質上仍然是分布式標準，本質上仍然是

21、分布式對象標準，直到對象標準，直到CORBA3.0提出提出CORBA組件模型（組件模型（CORBA Component Model，CMM），才誕生了真正意義的組件標準。），才誕生了真正意義的組件標準。CCM出出現較晚，但它能夠博取眾家之長，汲取了現較晚，但它能夠博取眾家之長，汲取了EJB模型（容器管理、模型（容器管理、HOME管理）及管理）及DCOM/COM組件模型（多接口）的優(yōu)點，被稱之為未來組組件模型（多接口）的優(yōu)點，被稱之為未來組件模型的典范。件模型的典范。COPYRIGHT HUST MES技術及其應用技術及其應用 華中科技大學機械學院華中科技大學機械學院 4/14/2022 18/

22、64nCCM vs EJB：CCM具有語言無關性，而具有語言無關性，而EJB僅限于僅限于Java語語言；言；CCM提供的功能部件及規(guī)范較提供的功能部件及規(guī)范較EJB更完備，更完備，CMM組件組件模型的開放性較模型的開放性較EJB好；但好；但CCM的支撐平臺的成熟性比的支撐平臺的成熟性比EJB差。差。nCCM vs COM：CCM的優(yōu)勢在于它的平臺無關性，而的優(yōu)勢在于它的平臺無關性，而COM系列局限于系列局限于WINDOWS平臺。以平臺。以CCM規(guī)范為基礎開規(guī)范為基礎開發(fā)的服務器端組件框架，具有良好的可移植性和重用性。發(fā)的服務器端組件框架，具有良好的可移植性和重用性。但是由于但是由于CCM是一種

23、組件模型規(guī)范，必須首先有開發(fā)商開是一種組件模型規(guī)范，必須首先有開發(fā)商開發(fā)才能使用，況且發(fā)才能使用，況且CCM技術規(guī)范出爐不久，其支撐平臺后技術規(guī)范出爐不久，其支撐平臺后勁不足。勁不足。 COPYRIGHT HUST MES技術及其應用技術及其應用 華中科技大學機械學院華中科技大學機械學院 4/14/2022 19/64n 組件技術發(fā)展的趨勢是朝著集成化的方向發(fā)展的。無論組件技術發(fā)展的趨勢是朝著集成化的方向發(fā)展的。無論是是OMG組織還是組織還是Sun公司，都希望在技術上能夠相互融公司，都希望在技術上能夠相互融合。合。n實際上，在實際上，在CCM中也定義了對中也定義了對EJB規(guī)范的支持，使得規(guī)范的

24、支持，使得CORBA和和EJB之間可以很好地集成。利用之間可以很好地集成。利用EJB技術較成技術較成熟、且有產品支持的特點，開發(fā)人員可以選擇熟、且有產品支持的特點，開發(fā)人員可以選擇EJB作為其作為其服務端規(guī)范，同時保留服務端規(guī)范，同時保留CORBA客戶端的語言和平臺無關客戶端的語言和平臺無關性。性。nCORBA和和EJB的集成有兩種方案：橋接技術和基于的集成有兩種方案：橋接技術和基于IIOP 的遠程方法調用（的遠程方法調用（RMI）。）。COPYRIGHT HUST MES技術及其應用技術及其應用 華中科技大學機械學院華中科技大學機械學院 4/14/2022 20/64n可配置性可配置性n可重

25、用性可重用性n可擴展性可擴展性n可集成性可集成性COPYRIGHT HUST MES技術及其應用技術及其應用 華中科技大學機械學院華中科技大學機械學院 4/14/2022 21/64n基于組件的基于組件的MES軟件，是在軟件，是在MES領域框架的基礎領域框架的基礎上，通過裝配通用組件和領域組件所形成的軟件上，通過裝配通用組件和領域組件所形成的軟件系統(tǒng)。各個組件之間通過接口進行交互，避免了系統(tǒng)。各個組件之間通過接口進行交互，避免了采用傳統(tǒng)軟件開發(fā)方式開發(fā)的緊密耦合系統(tǒng)所具采用傳統(tǒng)軟件開發(fā)方式開發(fā)的緊密耦合系統(tǒng)所具有的難以部署與配置的缺點。有的難以部署與配置的缺點。n基于組件的基于組件的 MES

26、在用戶需求發(fā)生變化、需要進在用戶需求發(fā)生變化、需要進行局部調整的時候，可以只改變其中的某個或某行局部調整的時候，可以只改變其中的某個或某些組件，而不必修改整個軟件系統(tǒng)。因此，基于些組件，而不必修改整個軟件系統(tǒng)。因此，基于組件的組件的 MES 軟件具有良好的可配置性。軟件具有良好的可配置性。COPYRIGHT HUST MES技術及其應用技術及其應用 華中科技大學機械學院華中科技大學機械學院 4/14/2022 22/64n不同企業(yè)在規(guī)模、管理模式、經營策略等方面會存不同企業(yè)在規(guī)模、管理模式、經營策略等方面會存在差異，因此對在差異，因此對MES的功能需求也有所不同，若的功能需求也有所不同，若軟件

27、不進行修改，整體復用的可能性比較小。而傳軟件不進行修改，整體復用的可能性比較小。而傳統(tǒng)的軟件開發(fā)模式開發(fā)出的軟件是緊耦合的，難以統(tǒng)的軟件開發(fā)模式開發(fā)出的軟件是緊耦合的，難以復用其中的部分功能，當需求發(fā)生變化時，必須重復用其中的部分功能，當需求發(fā)生變化時，必須重新進行需求分析、功能分解、設計和開發(fā)，造成軟新進行需求分析、功能分解、設計和開發(fā)，造成軟件系統(tǒng)可復用性差。件系統(tǒng)可復用性差。n而基于組件的而基于組件的MES可以實現多種級別的復用，包可以實現多種級別的復用，包括代碼級、二進制級、領域分析、設計和測試等級括代碼級、二進制級、領域分析、設計和測試等級別的復用。這種多層次和多級別的軟件組件復用，

28、別的復用。這種多層次和多級別的軟件組件復用，可以極大的提高可以極大的提高MES的軟件開發(fā)效率，縮短開發(fā)的軟件開發(fā)效率，縮短開發(fā)周期，降低開發(fā)成本和改善軟件質量。周期，降低開發(fā)成本和改善軟件質量。COPYRIGHT HUST MES技術及其應用技術及其應用 華中科技大學機械學院華中科技大學機械學院 4/14/2022 23/64n制造企業(yè)在激烈的市場競爭中，需要不斷提高管理水平，調制造企業(yè)在激烈的市場競爭中，需要不斷提高管理水平，調整和改善業(yè)務處理流程，來提高企業(yè)的市場競爭力。這必然整和改善業(yè)務處理流程，來提高企業(yè)的市場競爭力。這必然要求企業(yè)的信息系統(tǒng)能夠及時地進行改進和擴展，以滿足不要求企業(yè)的

29、信息系統(tǒng)能夠及時地進行改進和擴展，以滿足不斷變化的市場環(huán)境。斷變化的市場環(huán)境。n傳統(tǒng)傳統(tǒng) MES 在結構上是緊耦合的，當用戶需求發(fā)生變化而導在結構上是緊耦合的，當用戶需求發(fā)生變化而導致系統(tǒng)功能需要做出調整的時候，需要對整個致系統(tǒng)功能需要做出調整的時候，需要對整個MES重新進重新進行功能建模和分析，劃分功能模塊，修改的工作量非常大。行功能建模和分析，劃分功能模塊，修改的工作量非常大。n而基于組件的而基于組件的MES構建在統(tǒng)一的領域框架的基礎上，并且構建在統(tǒng)一的領域框架的基礎上，并且組件具有更好的模塊性，組件之間是松散耦合的，通過接口組件具有更好的模塊性，組件之間是松散耦合的，通過接口進行交互。這

30、些特點決定了基于組件的進行交互。這些特點決定了基于組件的MES 具有很好的可具有很好的可擴展性，當用戶需求發(fā)生改變，需要對軟件系統(tǒng)的某個功能擴展性，當用戶需求發(fā)生改變，需要對軟件系統(tǒng)的某個功能進行調整的時候，只需要修改相應的組件，保證該組件和其進行調整的時候，只需要修改相應的組件，保證該組件和其他組件的接口不變，就可以保證系統(tǒng)的正常運行。他組件的接口不變，就可以保證系統(tǒng)的正常運行。COPYRIGHT HUST MES技術及其應用技術及其應用 華中科技大學機械學院華中科技大學機械學院 4/14/2022 24/64n除了除了MES，企業(yè)還有很多其他的信息系統(tǒng)，如，企業(yè)還有很多其他的信息系統(tǒng)，如E

31、RP、CAD、CAPP、CRM等，為了最大限度發(fā)揮各個等，為了最大限度發(fā)揮各個信息系統(tǒng)的作用，需要把它們集成到一起，實現無信息系統(tǒng)的作用，需要把它們集成到一起，實現無縫集成，這就要求各個信息系統(tǒng)應該具有很好的集縫集成，這就要求各個信息系統(tǒng)應該具有很好的集成性。成性。n傳統(tǒng)的傳統(tǒng)的MES由于內部是緊耦合，而且為其他系統(tǒng)提由于內部是緊耦合，而且為其他系統(tǒng)提供的接口比較少，在與其他系統(tǒng)集成的時候，往往供的接口比較少，在與其他系統(tǒng)集成的時候，往往需要重新定制集成接口，所以軟件系統(tǒng)的集成性比需要重新定制集成接口，所以軟件系統(tǒng)的集成性比較差。較差。n而基于組件的而基于組件的 MES 軟件，可以從數據層、業(yè)

32、務邏軟件，可以從數據層、業(yè)務邏輯層和表示層三個層次提供相應的集成接口，從而輯層和表示層三個層次提供相應的集成接口，從而具有更好的集成性。具有更好的集成性。COPYRIGHT HUST MES技術及其應用技術及其應用 華中科技大學機械學院華中科技大學機械學院 4/14/2022 25/64n工作流技術是一種能夠有效的控制和協(xié)調復雜活動的執(zhí)行工作流技術是一種能夠有效的控制和協(xié)調復雜活動的執(zhí)行、實現人與應用軟件之間交互的技術手段。、實現人與應用軟件之間交互的技術手段。n采用工作流技術，可以把采用工作流技術，可以把MES業(yè)務邏輯從具體的業(yè)務實現業(yè)務邏輯從具體的業(yè)務實現中分離出來。它可以在不修改具體功能

33、模塊實現方法（硬中分離出來。它可以在不修改具體功能模塊實現方法（硬件環(huán)境、操作系統(tǒng)、數據庫系統(tǒng)、編程語言、應用開發(fā)工件環(huán)境、操作系統(tǒng)、數據庫系統(tǒng)、編程語言、應用開發(fā)工具、用戶界面）的情況下，通過修改（重新定義）過程模具、用戶界面）的情況下，通過修改（重新定義）過程模型來完成系統(tǒng)功能的改變或系統(tǒng)性能的改進。型來完成系統(tǒng)功能的改變或系統(tǒng)性能的改進。n通過工作流技術，可以有效地把企業(yè)各種資源（人、信息通過工作流技術，可以有效地把企業(yè)各種資源（人、信息、應用工具和業(yè)務流程）合理組織在一起，提高軟件的重、應用工具和業(yè)務流程）合理組織在一起，提高軟件的重用率，發(fā)揮系統(tǒng)最大效能?；诠ぷ髁鞯挠寐剩l(fā)揮系統(tǒng)最

34、大效能?；诠ぷ髁鞯腗ES系統(tǒng)，可以系統(tǒng)，可以通過流程的再定義，靈活地將應用系統(tǒng)的功能連接在一起通過流程的再定義，靈活地將應用系統(tǒng)的功能連接在一起，快速完成企業(yè)系統(tǒng)的搭建。，快速完成企業(yè)系統(tǒng)的搭建。 COPYRIGHT HUST MES技術及其應用技術及其應用 華中科技大學機械學院華中科技大學機械學院 4/14/2022 26/64基于工作流的基于工作流的MES開發(fā)方開發(fā)方法是：法是：把把MES業(yè)務過程邏業(yè)務過程邏輯從具體業(yè)務實現中分離出輯從具體業(yè)務實現中分離出來，抽取出原子級的企業(yè)業(yè)來，抽取出原子級的企業(yè)業(yè)務活動，并用組件來實現這務活動，并用組件來實現這些原子活動，以業(yè)務流程模些原子活動，以

35、業(yè)務流程模型驅動這些活動的運行，從型驅動這些活動的運行，從而實現企業(yè)業(yè)務和軟件實現而實現企業(yè)業(yè)務和軟件實現的全面集成。的全面集成。結合工作流管理技術和組件結合工作流管理技術和組件技術，技術，右圖表示一個多層右圖表示一個多層MES體系結構體系結構，使企業(yè)可，使企業(yè)可以在一個統(tǒng)一的集成框架下以在一個統(tǒng)一的集成框架下實現組件化實現組件化MES的開發(fā)、的開發(fā)、實施和運行。實施和運行。 COPYRIGHT HUST MES技術及其應用技術及其應用 華中科技大學機械學院華中科技大學機械學院 4/14/2022 27/64（1）工作流平臺層）工作流平臺層 n實現業(yè)務過程與業(yè)務邏輯的分離，通過工作流建模實現業(yè)

36、務過程與業(yè)務邏輯的分離，通過工作流建模工具分析和定義工具分析和定義MES業(yè)務流程，將業(yè)務流程，將MES業(yè)務流程業(yè)務流程與相關的組件、用戶和數據信息關聯起來形成一個與相關的組件、用戶和數據信息關聯起來形成一個可實施的軟件系統(tǒng)，并利用工作流引擎實現對可實施的軟件系統(tǒng)，并利用工作流引擎實現對MES系統(tǒng)運行控制。系統(tǒng)運行控制。n工作流平臺實現整個體系中不同層次的集成，并可工作流平臺實現整個體系中不同層次的集成，并可根據企業(yè)需求的變化和根據企業(yè)需求的變化和BPR的情況動態(tài)實行組件的的情況動態(tài)實行組件的組合，快速形成新的業(yè)務系統(tǒng)，實現對組合，快速形成新的業(yè)務系統(tǒng)，實現對MES的動態(tài)的動態(tài)建模。建模。COP

37、YRIGHT HUST MES技術及其應用技術及其應用 華中科技大學機械學院華中科技大學機械學院 4/14/2022 28/64（2）業(yè)務組件層）業(yè)務組件層n業(yè)務組件層部署業(yè)務組件層部署 MES 軟件的業(yè)務邏輯組件，如零軟件的業(yè)務邏輯組件，如零件信息組件、工藝信息組件、制造資源組件、在制件信息組件、工藝信息組件、制造資源組件、在制品管理組件、設備監(jiān)控組件和計劃調度組件等。品管理組件、設備監(jiān)控組件和計劃調度組件等。n業(yè)務組件是數據庫層與表示客戶端層進行聯系處理業(yè)務組件是數據庫層與表示客戶端層進行聯系處理的橋梁，它接收表示層和客戶端層的請求，提取數的橋梁，它接收表示層和客戶端層的請求，提取數據庫層

38、相關的數據，通過組件自身的邏輯功能進行據庫層相關的數據，通過組件自身的邏輯功能進行處理，然后把處理結果反饋給客戶端或存放到數據處理，然后把處理結果反饋給客戶端或存放到數據庫中。庫中。n根據不同的業(yè)務類型，可以開發(fā)出許多業(yè)務組件。根據不同的業(yè)務類型，可以開發(fā)出許多業(yè)務組件。為提供組件的重用性，可將組件分為通用業(yè)務組件為提供組件的重用性，可將組件分為通用業(yè)務組件和行業(yè)專用組件。業(yè)務組件層是和行業(yè)專用組件。業(yè)務組件層是 MES 軟件功能實軟件功能實現的核心。現的核心。COPYRIGHT HUST MES技術及其應用技術及其應用 華中科技大學機械學院華中科技大學機械學院 4/14/2022 29/64

39、（3）數據庫層）數據庫層 數據庫層部署數據庫層部署MES 軟件需要的各類數據庫和數據軟件需要的各類數據庫和數據類組件，如零件信息數據庫、制造資源數據庫、工藝類組件，如零件信息數據庫、制造資源數據庫、工藝信息數據庫和計劃信息數據庫和計劃/調度數據庫等。調度數據庫等。（4）中間層）中間層 中間件層為中間件層為 MES 軟件提供分布式計算環(huán)境，包括軟件提供分布式計算環(huán)境，包括命名服務、事務管理、數據持久管理、網絡管理等；命名服務、事務管理、數據持久管理、網絡管理等；它還可屏蔽異構的軟硬件環(huán)境對它還可屏蔽異構的軟硬件環(huán)境對MES帶來的影響。帶來的影響。COPYRIGHT HUST MES技術及其應用技

40、術及其應用 華中科技大學機械學院華中科技大學機械學院 4/14/2022 30/64COPYRIGHT HUST MES技術及其應用技術及其應用 華中科技大學機械學院華中科技大學機械學院 4/14/2022 31/64SIMATIC IT3rd PartyComponentSimatic IT Production SuiteComponentsSimatic IT Optional ComponentsSimatic IT HistorianSimatic IT UnilabSimatic IT InterspecApplicationsSIMATIC IT FrameworkCustome

41、rSpecificLibraries &ConfigurationIndustry SuiteLibrariesSimatic IT LibrariesCOPYRIGHT HUST MES技術及其應用技術及其應用 華中科技大學機械學院華中科技大學機械學院 4/14/2022 32/64n中間文件轉換中間文件轉換n數據復制數據復制n數據聚合數據聚合nAPI（應用程序接口）（應用程序接口）n統(tǒng)一對象模型統(tǒng)一對象模型nXML（可擴展標識語言）（可擴展標識語言）nDI（數據集成平臺）（數據集成平臺）COPYRIGHT HUST MES技術及其應用技術及其應用 華中科技大學機械學院華中科技大學機

42、械學院 4/14/2022 33/64（1）中間文件轉換：）中間文件轉換： 將數據從源數據庫中導出，形成一個中間文將數據從源數據庫中導出，形成一個中間文件，然后將這個一個中間文件包含的數據導入到件，然后將這個一個中間文件包含的數據導入到目標數據庫中，這是信息化建設初級階段最常用目標數據庫中，這是信息化建設初級階段最常用的方法。的方法。COPYRIGHT HUST MES技術及其應用技術及其應用 華中科技大學機械學院華中科技大學機械學院 4/14/2022 34/64（2）數據復制：）數據復制： 數據復制應用在同構的數據庫中，保持數據在數據復制應用在同構的數據庫中，保持數據在不同數據模型中的一致

43、性。數據復制中，需要建立不同數據模型中的一致性。數據復制中，需要建立不同數據模型中數據轉化和傳輸的機制及關系，以不同數據模型中數據轉化和傳輸的機制及關系，以屏蔽不同數據模型間的差異。在此基礎上，將數據屏蔽不同數據模型間的差異。在此基礎上，將數據從源數據庫中抽取和導入到目標數據庫中，采用數從源數據庫中抽取和導入到目標數據庫中，采用數據復制方式，實現系統(tǒng)集成。據復制方式，實現系統(tǒng)集成。COPYRIGHT HUST MES技術及其應用技術及其應用 華中科技大學機械學院華中科技大學機械學院 4/14/2022 35/64（3）數據聚合：）數據聚合： 數據聚合是一種將多個數據庫和數據庫模型聚合數據聚合是

44、一種將多個數據庫和數據庫模型聚合為一種統(tǒng)一的數據庫視圖的方法。聚合的過程可以看為一種統(tǒng)一的數據庫視圖的方法。聚合的過程可以看成構建一個虛擬數據庫的過程，而此虛擬數據庫包含成構建一個虛擬數據庫的過程，而此虛擬數據庫包含了多個實際存在的數據庫。這個構建的過程對于處于了多個實際存在的數據庫。這個構建的過程對于處于數據庫以外的應用層的各具體應用的用戶來說是完全數據庫以外的應用層的各具體應用的用戶來說是完全透明的，用戶可以訪問數據庫的通用方法訪問企業(yè)中透明的，用戶可以訪問數據庫的通用方法訪問企業(yè)中任何相連的數據庫。但是對于企業(yè)中存在的多種異構任何相連的數據庫。但是對于企業(yè)中存在的多種異構數據源而言，有時

45、難以構建一個良好的通用接口來訪數據源而言，有時難以構建一個良好的通用接口來訪問所需的數據。問所需的數據。COPYRIGHT HUST MES技術及其應用技術及其應用 華中科技大學機械學院華中科技大學機械學院 4/14/2022 36/64（4）API（應用程序接口）：（應用程序接口）： API方式目前在系統(tǒng)集方式目前在系統(tǒng)集成中使用非常普遍，而且許多軟件本身具有成中使用非常普遍，而且許多軟件本身具有API接口接口。兩個應用系統(tǒng)之中的數據通過設在其間的應用適配。兩個應用系統(tǒng)之中的數據通過設在其間的應用適配器的接口進行傳輸，從而實現集成。器的接口進行傳輸，從而實現集成。 COPYRIGHT HUS

46、T MES技術及其應用技術及其應用 華中科技大學機械學院華中科技大學機械學院 4/14/2022 37/64n為了實現與外部系統(tǒng)的集成，MES 通過API 來實現信息在各個層次和各個系統(tǒng)之間的傳輸和交互。nAPI 即應用程序接口,是一些用C 語言編寫的由操作系統(tǒng)自身調用的函數,用來控制Widows 的各個部件的外觀和行為。COPYRIGHT HUST MES技術及其應用技術及其應用 華中科技大學機械學院華中科技大學機械學院 4/14/2022 38/64COPYRIGHT HUST MES技術及其應用技術及其應用 華中科技大學機械學院華中科技大學機械學院 4/14/2022 39/64（5）基

47、于對象模型和）基于對象模型和Agent的系統(tǒng)集成的系統(tǒng)集成n在面向對象的應用中，每個對象都使用自身具有的功能和在面向對象的應用中，每個對象都使用自身具有的功能和方法來操作數據，分別完成系統(tǒng)的各種功能。而其它功能方法來操作數據，分別完成系統(tǒng)的各種功能。而其它功能如工作流管理、知識管理、如工作流管理、知識管理、PDM等都從功能邏輯中分離出等都從功能邏輯中分離出來。通過對象請求代理，可以使不同軟件商的對象能夠相來。通過對象請求代理，可以使不同軟件商的對象能夠相互交換信息和進行互操作?，F有的遺留系統(tǒng)只要按正確的互交換信息和進行互操作?，F有的遺留系統(tǒng)只要按正確的方法進行封裝，同樣也能夠實現系統(tǒng)的即插即用

48、。通過引方法進行封裝，同樣也能夠實現系統(tǒng)的即插即用。通過引入智能代理入智能代理(Agent)，可以有效地實現分布式，可以有效地實現分布式MES的協(xié)同工的協(xié)同工作，滿足虛擬企業(yè)中作，滿足虛擬企業(yè)中MES應用的要求。應用的要求。n在在MES 技術模型中使用技術模型中使用Agent 代替代替API ,意味著使用一種智意味著使用一種智能程序來代替簡單函數來集成系統(tǒng)。這意味著系統(tǒng)之間的能程序來代替簡單函數來集成系統(tǒng)。這意味著系統(tǒng)之間的集成更系統(tǒng)、更能有機的融合、系統(tǒng)對外部的響應更加智集成更系統(tǒng)、更能有機的融合、系統(tǒng)對外部的響應更加智能化。能化。COPYRIGHT HUST MES技術及其應用技術及其應用

49、 華中科技大學機械學院華中科技大學機械學院 4/14/2022 40/64COPYRIGHT HUST MES技術及其應用技術及其應用 華中科技大學機械學院華中科技大學機械學院 4/14/2022 41/64（6）XML（The Extensible Markup Language可可擴展標識語言）：擴展標識語言）： 在在XML技術出現之前，為了將某一數據源的數技術出現之前，為了將某一數據源的數據轉換到各個不同的目標數據源中去，只能在每個據轉換到各個不同的目標數據源中去，只能在每個應用系統(tǒng)中都實現一次數據分析處理。數據解析只應用系統(tǒng)中都實現一次數據分析處理。數據解析只是在兩個點到點的系統(tǒng)之間產

50、生作用，而無法用于是在兩個點到點的系統(tǒng)之間產生作用，而無法用于其他系統(tǒng)中。其他系統(tǒng)中。而而XML作為一種對數據格式進行描述作為一種對數據格式進行描述的通用元語言標準，的通用元語言標準，目前來看是跨平臺的數據集成目前來看是跨平臺的數據集成的最佳解決方案，值得在未來的系統(tǒng)集成實踐中大的最佳解決方案，值得在未來的系統(tǒng)集成實踐中大力推廣。力推廣。COPYRIGHT HUST MES技術及其應用技術及其應用 華中科技大學機械學院華中科技大學機械學院 4/14/2022 42/64（7）數據集成平臺（）數據集成平臺（DI）：）：n由中科院軟件所自主開發(fā)，通過由中科院軟件所自主開發(fā)，通過DI服務器監(jiān)聽并處理

51、客戶服務器監(jiān)聽并處理客戶請求，管理發(fā)送任務和接收任務，針對不同的數據源進行請求，管理發(fā)送任務和接收任務，針對不同的數據源進行數據流編碼，完成手工發(fā)送、接收和自動發(fā)送、接收。數據流編碼，完成手工發(fā)送、接收和自動發(fā)送、接收。n而而API接口提供一組對接口提供一組對DI服務器進行操作的應用編程接口服務器進行操作的應用編程接口，通過這組接口可以開發(fā)基于，通過這組接口可以開發(fā)基于DI的各種應用程序。管理器的各種應用程序。管理器是一個管理是一個管理DI服務器的圖形化工具，建立在服務器的圖形化工具，建立在API接口的基接口的基礎上，通過它可以完成礎上，通過它可以完成DI各項工作。各項工作。Infobus是由

52、各種網絡是由各種網絡通信通道通信通道(消息隊列，消息隊列，FTP, E-MAIL等等)組成的網絡傳輸平臺組成的網絡傳輸平臺。n數據集成平臺數據集成平臺DI已在西安飛機公司獲得了良好的應用，預已在西安飛機公司獲得了良好的應用，預計隨著企業(yè)信息化建設深入開展，采用數據集成平臺實現計隨著企業(yè)信息化建設深入開展，采用數據集成平臺實現多個軟件系統(tǒng)的集成，將成為未來系統(tǒng)集成的一種重要方多個軟件系統(tǒng)的集成，將成為未來系統(tǒng)集成的一種重要方式。式。 COPYRIGHT HUST MES技術及其應用技術及其應用 華中科技大學機械學院華中科技大學機械學院 4/14/2022 43/64DI服務器API接口管理器發(fā)送

53、數據字典DI服務器API接口管理器接收數據字典MQ ServerEmail ServerFTP ServerInfoBus數據集成平臺（數據集成平臺（DIDI）COPYRIGHT HUST MES技術及其應用技術及其應用 華中科技大學機械學院華中科技大學機械學院 4/14/2022 44/64n條碼技術條碼技術nRFID技術技術COPYRIGHT HUST MES技術及其應用技術及其應用 華中科技大學機械學院華中科技大學機械學院 4/14/2022 45/64n條碼技術是為實現對信息的自動掃描而設計的。它是實現條碼技術是為實現對信息的自動掃描而設計的。它是實現快速、準確而可靠地采集數據的有效手

54、段。條碼技術的應快速、準確而可靠地采集數據的有效手段。條碼技術的應用解決了數據錄入和數據采集的用解決了數據錄入和數據采集的“瓶頸瓶頸 ”問題，為物流問題，為物流和供應鏈管理提供了有力的技術支持。條碼由一組排列規(guī)和供應鏈管理提供了有力的技術支持。條碼由一組排列規(guī)則的條、空和相應的字符組成。則的條、空和相應的字符組成。EAN (一維條碼)PDF417（二維條碼）COPYRIGHT HUST MES技術及其應用技術及其應用 華中科技大學機械學院華中科技大學機械學院 4/14/2022 46/64n一維條碼：一維條碼：l通用商品碼通用商品碼(EAN)：EAN碼是國際物品編碼協(xié)會制定的一種碼是國際物品編

55、碼協(xié)會制定的一種商品用條碼，通用于全世界。商品用條碼，通用于全世界。EAN碼符號有標準版碼符號有標準版(EAN-13)和縮短版和縮短版(EAN-8)兩種，我國的通用商品條碼與其等效。兩種，我國的通用商品條碼與其等效。我們日常購買的商品包裝上所印的條碼一般就是我們日常購買的商品包裝上所印的條碼一般就是EAN碼。碼。lUPC：UPC碼是美國統(tǒng)一代碼委員會制定的一種商品用條碼是美國統(tǒng)一代碼委員會制定的一種商品用條碼，主要用于美國和加拿大地區(qū)，我們在美國進口的商品碼，主要用于美國和加拿大地區(qū)，我們在美國進口的商品上可以看到。上可以看到。l39碼：碼：39碼是一種可表示數字、字母等信息的條碼，主要碼是一

56、種可表示數字、字母等信息的條碼，主要用于工業(yè)、圖書及票證的自動化管理，目前使用極為廣泛用于工業(yè)、圖書及票證的自動化管理，目前使用極為廣泛。l庫德巴碼庫德巴碼(Codabar) ：庫德巴碼也可表示數字和字母信息，庫德巴碼也可表示數字和字母信息，主要用于醫(yī)療衛(wèi)生、圖書情報、物資等領域的自動識別。主要用于醫(yī)療衛(wèi)生、圖書情報、物資等領域的自動識別。lCode 128 碼：碼： 128可表示可表示ASCII 0 到到 ASCII 127 共計共計128個個ASCII字符。字符。COPYRIGHT HUST MES技術及其應用技術及其應用 華中科技大學機械學院華中科技大學機械學院 4/14/2022 47

57、/64n二維條碼：二維條碼：l以上幾種均為一維條碼。以上幾種均為一維條碼。一維條碼所攜帶的信息量有限，一維條碼所攜帶的信息量有限，如商品上的條碼僅能容納如商品上的條碼僅能容納13位位(EAN-13碼碼)阿拉伯數字，阿拉伯數字，更多的信息只能依賴商品數據庫的支持，離開了預先建立更多的信息只能依賴商品數據庫的支持，離開了預先建立的數據庫，這種條碼就沒有意義了，因此在一定程度上也的數據庫，這種條碼就沒有意義了，因此在一定程度上也限制了條碼的應用范圍。限制了條碼的應用范圍。l90年代發(fā)明了二維條碼。年代發(fā)明了二維條碼。它具有信息量大、可靠性高，保它具有信息量大、可靠性高，保密、防偽性強等優(yōu)點，主要有密

58、、防偽性強等優(yōu)點，主要有PDF417碼、碼、Code49碼、碼、Code 17K碼、碼、Data Matrix碼、碼、MaxiCode碼等。二維條碼碼等。二維條碼作為一種新的信息存儲和傳遞技術現已應用在國防、公共作為一種新的信息存儲和傳遞技術現已應用在國防、公共安全、交通運輸、醫(yī)療保健、工業(yè)、商業(yè)、金融、海關及安全、交通運輸、醫(yī)療保健、工業(yè)、商業(yè)、金融、海關及政府管理等多個領域。政府管理等多個領域。COPYRIGHT HUST MES技術及其應用技術及其應用 華中科技大學機械學院華中科技大學機械學院 4/14/2022 48/64n條碼系統(tǒng)是一種集成式的數據存儲系統(tǒng)。條碼實際上是有條碼系統(tǒng)是一

59、種集成式的數據存儲系統(tǒng)。條碼實際上是有唯一性的一串數字，真正的信息寫在數據庫里。這種識別唯一性的一串數字，真正的信息寫在數據庫里。這種識別方式的優(yōu)點是成本較低。方式的優(yōu)點是成本較低。n缺點是：缺點是： l因為每個信息讀寫點都必須因為每個信息讀寫點都必須從主機獲取數據，對通訊的從主機獲取數據，對通訊的要求很高要求很高l所有的信息都存儲在數據庫所有的信息都存儲在數據庫里，要求有大容量的數據庫里，要求有大容量的數據庫和高速度的主機和高速度的主機l通訊線路的錯誤將導致生產通訊線路的錯誤將導致生產的停止的停止COPYRIGHT HUST MES技術及其應用技術及其應用 華中科技大學機械學院華中科技大學機

60、械學院 4/14/2022 49/64nRFID 是是Radio Frequency Identification的縮寫，即的縮寫，即無線射頻識別。常稱為感應式電子晶片或近接卡、無線射頻識別。常稱為感應式電子晶片或近接卡、感應卡、非接觸卡、電子標簽、電子條碼，等等。感應卡、非接觸卡、電子標簽、電子條碼，等等。COPYRIGHT HUST MES技術及其應用技術及其應用 華中科技大學機械學院華中科技大學機械學院 4/14/2022 50/64nRFID技術：是一種非接觸式的自動識別射頻技術技術：是一種非接觸式的自動識別射頻技術,它通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關數據它通過射頻信號自動識別目標對象并