基于构件及本体驱动的制造执行系统开发方法研究

论文摘要

制造执行系统(MES)是连接企业计划管理层和底层控制层的桥梁,是面向制造过程的集成化车间生产管理与控制系统。传统的MES软件开发难度大,周期长,成本高,软件的可靠性差,系统的可重构性和可集成性差。针对上述问题,本文提出了基于构件及本体驱动的MES软件开发模式,并对其关键技术进行了研究:本文首先论述了MES的历史、现状和发展趋势,分析了传统的MES软件开发模式遇到的问题,由此提出基于构件及本体驱动的MES软件开发模式。研究了本体工程,包括本体的划分、构造方法、描述语言等;分析了OWL语言,提出了适合MES领域本体开发的方法,根据层次式多视图MES领域本体模型建立了MES领域本体,并用OWL语言进行描述。构建了MES领域本体之后,本文研究了本体驱动的MES领域工程。在对各种领域分析方法分析比较的基础上,提出了基于本体的MES领域分析方法;在本体指导驱动下,对MES领域进行领域分析和领域建模,并使用UML对MES进行领域模型描述。在完成MES领域分析的基础上,本文提出了基于构件、本体驱动、层次化的MES体系结构,并进行了基于本体的MES领域构件分析、设计研究,获得了详细的MES领域构件。研究了本体驱动的MES应用工程。在对国内外各种构件表示方法分析比较的基础上,本文提出了基于本体和刻面的构件表示方法,建立了构件库管理系统,研究了基于刻面和本体的MES构件检索方法以及MES构件装配部署问题。最后,分析了中药制造企业的信息化需求,流程制造业与离散制造业的不同点,以及中药生产和流程制造业MES的特点;开发了一个基于构件及本体驱动的药业MES原型系统,分析验证了基于构件及本体驱动的MES软件开发模式的可行性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 制造系统的发展
• 1.2 企业和车间生产管理与控制系统
• 1.3 MES 国内外研究现状及发展趋势
• 1.4 MES 面临的问题和解决方案
• 1.5 课题来源和研究意义
• 1.5.1 课题来源
• 1.5.2 研究意义
• 1.6 论文研究思路和章节安排
• 第二章 基于构件及本体驱动的MES 软件开发模式
• 2.1 MES 软件及传统开发过程
• 2.2 软件复用与软件构件
• 2.2.1 软件复用需求
• 2.2.2 构件及其分类
• 2.2.3 构件模型及特征
• 2.3 本体驱动的信息系统
• 2.3.1 本体论的起源和发展
• 2.3.2 本体驱动的信息系统
• 2.4 基于构件及本体驱动的MES 软件开发模式
• 2.4.1 基于构件及本体驱动的MES 软件开发模式
• 2.4.2 基于构件及本体驱动的MES 软件开发步骤
• 2.5 本章小结
• 第三章 基于OWL 的MES 本体的构建
• 3.1 本体工程
• 3.2 OWL 语言
• 3.3 基于OWL 的MES 本体的构建
• 3.3.1 MES 本体概念
• 3.3.2 MES 领域本体开发方法
• 3.3.3 MES 领域术语的确定和标准化
• 3.3.4 MES 领域本体建模
• 3.3.5 从MES 文本文件中半自动化提取概念和关系
• 3.3.6 基于OWL 的MES 本体的构建
• 3.4 本章小结
• 第四章 本体驱动的MES 领域工程研究
• 4.1 MES 领域工程过程与活动
• 4.2 本体驱动的MES 领域分析
• 4.2.1 领域分析研究现状
• 4.2.2 基于本体的MES 领域需求分析
• 4.2.3 本体驱动的MES 领域建模
• 4.3 本体驱动的MES 软件体系结构分析
• 4.3.1 软件体系结构
• 4.3.2 本体驱动的多层的MES 软件体系结构
• 4.4 基于本体的MES 领域构件设计
• 4.4.1 MES 领域构件粒度划分
• 4.4.2 从领域本体到面向对象模型的转换
• 4.4.3 MES 领域的面向对象模型
• 4.4.4 基于有向带权图分析的MES 领域构件划分设计
• 4.5 本章小结
• 第五章 本体驱动的MES 应用工程研究
• 5.1 MES 软件应用工程
• 5.1.1 应用工程在软件开发中的作用
• 5.1.2 本体驱动的MES 应用工程
• 5.2 基于本体的MES 构件库管理
• 5.2.1 构件库的研究现状
• 5.2.2 国内外关于构件描述和检索的研究现状
• 5.2.3 基于刻面和本体的MES 领域构件表示和描述
• 5.2.4 MES 领域构件本体的存储
• 5.2.5 构件库管理及构件检索
• 5.2.6 基于刻面描述的MES 构件检索
• 5.2.7 基于本体的MES 领域构件检索
• 5.3 MES 领域构件装配部署
• 5.4 本章小结
• 第六章 基于构件及本体驱动的MES 工程实践
• 6.1 药业MES 项目简介
• 6.1.1 制药企业信息化需求
• 6.1.2 流程业与离散业的差异
• 6.1.3 流程工业的生产特点
• 6.1.4 中药生产的特点
• 6.1.5 流程工业MES 的特点
• 6.2 基于构件及本体驱动的药业MES 软件的设计开发
• 6.2.1 药业MES 软件功能需求
• 6.2.2 基于构件及本体驱动的药业MES 开发过程
• 6.2.3 基于构件及本体驱动的药业MES 软件的设计开发实例
• 6.2.4 药业MES 软件的组成
• 6.3 药业MES 的实施应用与分析
• 6.3.1 系统的开发环境和步骤
• 6.3.2 系统的实施应用
• 6.3.3 药业MES 系统开发分析评估与效应
• 6.4 本章小结
• 第七章 总结与展望
• 7.1 本文总结
• 7.2 研究展望
• 参考文献
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文
• 致谢