面向服务的可重构制造执行系统研究

论文摘要

全球经济的发展表明,一个国家的综合实力主要取决于其制造业提供产品和服务的能力。车间是制造企业管理和生产的基础环节,是企业管理与生产制造的结合部位,也是企业信息流与物流的交汇点。因此,如何利用信息技术,将现代管理思想有效地运用于车间组织生产,从而提高企业的市场竞争力,这是我国制造业所面临的紧迫任务。制造执行系统（Manufacturing Execution System,MES）是连接企业计划管理层和底层控制层之间的桥梁,是企业信息系统的重要组成部分。传统的MES大多是针对具体企业的特定需求而定制开发的,每次的系统开发都要经历系统分析、设计、开发、实施等过程,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不高。针对上述问题,本文提出一种面向服务的可重构MES的开发模式,基于多层面向服务架构（Service-Oriented Architecture,SOA）,以组件组装构件,这些构件可按一定的业务规则进行重组形成满足业务需求的服务,进而通过服务或服务的组合实现用户所要求的功能。本文首先论述了MES的发展历史、现状和未来的发展趋势,分析了传统MES软件开发模式中存在的问题,在借鉴制造业开发和实施MES的成功经验的基础上,提出把SOA、组件技术和构件技术应用到MES软件开发中的思想,实现以组件组装构件、以构件重组服务的方式开发MES软件的目的。在分析MES未来的发展趋势的基础上,给出一套能适应快速变化的,可快速重构和部署的MES解决方案。该解决方案利用组件组成构件,用构件快速组装新服务的方法,将业务流程各活动以服务进行封装,对外提供统一的服务接口,将企业内部系统中的数据以可扩展标记语言（eXtensible Marlkup Language,XML）的形式进行标准化,为企业提供一个标准的、松耦合的信息系统来适应企业的“敏捷制造”战略,以及与其他信息系统的集成与协作。本文结合面向服务的体系结构、可重构性和“关注分离”的设计思想进行该系统的体系结构设计。针对传统的系统体系结构的在设计开发的过程中,所面临系统的稳定性和可靠性,以及当未来业务发生变化时系统功能的可扩展性、能够快速实施和低成本部署等难题,在对上述问题进行深入研究的基础上,提出一种面向服务的可重构MES实现方法,该方法采用模型驱动的系统建模方法实现系统建模,并利用企业服务总线,组件和构件的划分、设计、管理和组装,数据集成和数据交换等关键技术和维度划分的策略为实现系统以及系统的可重构性提供支持。最后,根据本文提出的实现方法,基于Java2平台企业版（Java 2 Platform Enterprise Edition,J2EE）的软件体系结构和XML语言实现可重构的功能组件、功能构件和服务的封装,并设计开发了适合制造企业的MES软件的原型系统。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 敏捷制造概述
• 1.3 MES 概述
• 1.3.1 MES 的背景
• 1.3.2 MES 的发展历程
• 1.4 MES 的研究现状及存在的问题
• 1.4.1 MES 的研究现状
• 1.4.2 MES 存在的问题
• 1.5 课题来源和研究意义
• 1.5.1 课题来源
• 1.5.2 课题研究的意义及主要内容
• 1.6 论文组织结构
• 1.7 本章小结
• 2 面向服务的可重构MES 涉及的关键技术
• 2.1 组件技术
• 2.2 构件技术
• 2.3 数据集成和数据交换技术
• 2.3.1 基于XML 的数据集成技术
• 2.3.2 基于XML 的数据交换技术
• 2.4 本章小结
• 3 面向服务的可重构MES 的信息集成研究
• 3.1 系统现场控制层的功能体系结构设计
• 3.1.1 软硬件集成模式
• 3.1.2 基于XML 和SOAP 实现OPC 协议的技术
• 3.1.3 基于EDDL 协议的企业多现场总线集成技术
• 3.2 车间级信息集成系统的实现
• 3.3 本章小结
• 4 面向服务的可重构MES 框架体系
• 4.1 面向服务的体系结构
• 4.1.1 面向服务架构概述
• 4.1.2 SOA 的组成
• 4.1.3 SOA 的特征
• 4.1.4 多层SOA
• 4.2 面向服务的可重构MES 设计思想
• 4.3 面向服务的可重构MES 体系结构
• 4.3.1 资源服务管理模块组
• 4.3.2 服务管理控制流程
• 4.4 本章小结
• 5 面向服务的可重构MES 实现研究
• 5.1 面向服务的可重构MES 的实现方法
• 5.1.1 模型驱动的系统构建方法
• 5.1.2 构建与实现基于服务的可重构单元
• 5.2 面向服务的可重构MES 实现
• 5.2.1 实时数据采集与信息交互平台
• 5.2.2 MES 实例系统的功能子系统
• 5.2.3 MES 实例系统重构框架
• 5.2.4 实例展示
• 5.3 本章小结
• 6 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历
• 发表的学术论文