張　政　侍守創(chuàng)

(連云港杰瑞深軟科技有限公司　江蘇 連云港 222006)

?

基于消息中間件的制造執(zhí)行系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

張政侍守創(chuàng)

(連云港杰瑞深軟科技有限公司江蘇 連云港 222006)

通過(guò)分析傳統(tǒng)離散型制造的生產(chǎn)特點(diǎn)以及國(guó)內(nèi)外制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)在自定義程度和開(kāi)放性等方面的優(yōu)缺點(diǎn)，結(jié)合消息中間件原理機(jī)制，提出基于消息中間件的MES體系結(jié)構(gòu)。該MES可實(shí)現(xiàn)分布式部署、消息服務(wù)代理和消息統(tǒng)一管理等功能，具有報(bào)表自定義、流程自定義、產(chǎn)線虛擬化及生產(chǎn)看板自定義等關(guān)鍵技術(shù)。通過(guò)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)前蓋板零部件加工生產(chǎn)車間的生產(chǎn)看板信息的測(cè)試獲取，證明基于消息中間件的MES設(shè)計(jì)能夠?yàn)槎嗥贩N小批量的生產(chǎn)模式提供高效可靠的解決方案。

消息中間件制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)離散型制造

0　引　言

隨著智能制造的發(fā)展，越來(lái)越多的國(guó)內(nèi)企業(yè)開(kāi)始重視生產(chǎn)車間與其他環(huán)節(jié)之間的協(xié)同聯(lián)系，制造執(zhí)行系統(tǒng)MES是生產(chǎn)車間執(zhí)行的重要載體，負(fù)責(zé)連接上層的計(jì)劃管理和底層的控制設(shè)備[1]。目前我國(guó)的離散型制造業(yè)具備“多品種、小批量”的生產(chǎn)特點(diǎn)，計(jì)劃變更較為頻繁，生產(chǎn)過(guò)程存在的臨時(shí)問(wèn)題因素也不確定，生產(chǎn)管理還多數(shù)處于原始的憑經(jīng)驗(yàn)、人工干預(yù)的方式，人員、設(shè)備不能最大程度地發(fā)揮各自潛能，經(jīng)常導(dǎo)致交貨期延誤，產(chǎn)品質(zhì)量無(wú)法有效控制，生產(chǎn)成本居高不下，給企業(yè)整體發(fā)展帶來(lái)一定的阻礙與影響。而MES主要解決生產(chǎn)車間的生產(chǎn)任務(wù)的執(zhí)行與管理問(wèn)題，是生產(chǎn)企業(yè)信息化、自動(dòng)化以及智能化發(fā)展過(guò)程中關(guān)鍵的組成部分。國(guó)外研究MES較早，且已經(jīng)形成一套比較成熟的理論模型和標(biāo)準(zhǔn)，比較知名的廠商有美國(guó)蓋普勒MES系統(tǒng)和德國(guó)西門(mén)子MES系統(tǒng)，其系統(tǒng)功能豐富，在排產(chǎn)計(jì)算方面作用突出，但價(jià)格相對(duì)較高。國(guó)內(nèi)MES的理論體系和標(biāo)準(zhǔn)研究較晚，隨著研究的深入，MES研究取得長(zhǎng)足進(jìn)步，如在鋼鐵行業(yè)的MES、石化行業(yè)的MES以及航空制造的MES，其優(yōu)點(diǎn)在于能夠?qū)μ囟ㄐ袠I(yè)進(jìn)行深入應(yīng)用，但在一定程度上不適用跨行業(yè)的制造需求，而且多數(shù)是對(duì)行業(yè)的定制開(kāi)發(fā)，開(kāi)放性和擴(kuò)展性受到影響。離散型制造企業(yè)面臨價(jià)格、系統(tǒng)通用性、自定義程度等方面的選擇，當(dāng)前MES定制化開(kāi)發(fā)無(wú)法滿足企業(yè)不斷變化的生產(chǎn)需求和產(chǎn)線調(diào)整，尤其在報(bào)表自定義、流程自定義以及產(chǎn)線虛擬化方面。如何構(gòu)建可快速配置、自定義程度高、通用性強(qiáng)和安全性可靠的MES成為當(dāng)前生產(chǎn)企業(yè)關(guān)注的重點(diǎn)。通過(guò)引入消息中間件技術(shù)[2]，設(shè)計(jì)了一個(gè)可面向離散制造業(yè)的多車間、客戶端/服務(wù)器架構(gòu)的開(kāi)放式MES，最大程度的實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的集中管理和數(shù)據(jù)安全。該系統(tǒng)可進(jìn)行分布式異構(gòu)環(huán)境搭建，可實(shí)現(xiàn)消息服務(wù)代理、消息統(tǒng)一管理等功能，具有報(bào)表自定義、流程自定義、產(chǎn)線虛擬化、看板自定義等關(guān)鍵技術(shù)，對(duì)提高企業(yè)生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本、快速響應(yīng)生產(chǎn)任務(wù)計(jì)劃等具有重要影響，為企業(yè)實(shí)現(xiàn)智能制造奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

1　消息中間件

消息中間件是一種消息代理，是統(tǒng)一消息收發(fā)的接口，通過(guò)高效可靠的消息傳遞機(jī)制可跨平臺(tái)、跨語(yǔ)言進(jìn)行數(shù)據(jù)交換[3]，消除各種平臺(tái)及協(xié)議之間的特性。企業(yè)可通過(guò)消息中間件接入所有的信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)信息系統(tǒng)之間的集成，減少開(kāi)發(fā)平臺(tái)和開(kāi)發(fā)語(yǔ)言帶來(lái)的困擾。通過(guò)消息中間件進(jìn)行客戶端與服務(wù)端的連接，不同的對(duì)象之間通過(guò)傳遞消息來(lái)激活對(duì)方的事件，從而使MES具有開(kāi)放性高、擴(kuò)展性強(qiáng)等特點(diǎn)，其中客戶端負(fù)責(zé)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)顯示和功能操作，服務(wù)端負(fù)責(zé)統(tǒng)一的業(yè)務(wù)邏輯處理。同時(shí)MES服務(wù)器端也可接收來(lái)自其他信息系統(tǒng)的服務(wù)調(diào)用。

消息中間件支持主題和消息隊(duì)列兩種消息模式，目前主流的MES只支持隊(duì)列模式的訪問(wèn)，而在實(shí)際應(yīng)用中主題也是比較常使用的消息模式，如發(fā)布通知消息、系統(tǒng)更新提醒等。利用主題消息模式，可以產(chǎn)生更靈活、更松散耦合的系統(tǒng)。消息中間件支持的兩種消息模式如圖1所示。

圖1　消息中間件消息模式圖

主題模式：發(fā)布消息的應(yīng)用程序?qū)⑾⒁灾黝}方式發(fā)送出去，通過(guò)消息管理器將消息傳遞給訂閱該主題的接收應(yīng)用程序，實(shí)現(xiàn)一對(duì)多的消息傳輸特點(diǎn)。

隊(duì)列模式：發(fā)布消息的應(yīng)用程序?qū)⑾⒎湃胂㈥?duì)列中，由消息路由將消息異步的方式傳遞給相應(yīng)的接收應(yīng)用程序，實(shí)現(xiàn)一對(duì)一的消息傳輸特點(diǎn)。

消息中間件主要由接口處理、消息管理器、消息通道代理等部分組成。其中接口處理負(fù)責(zé)處理來(lái)自客戶端的服務(wù)請(qǐng)求，將數(shù)據(jù)進(jìn)行封裝處理和將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成消息；消息管理器是消息中間件核心，負(fù)責(zé)創(chuàng)建和刪除消息隊(duì)列/消息主題，控制隊(duì)列/主題的行為和調(diào)整優(yōu)先級(jí)；消息通道代理負(fù)責(zé)將消息傳送給響應(yīng)的消息隊(duì)列/主題。

客戶端通過(guò)調(diào)用消息中間件的統(tǒng)一接口，實(shí)現(xiàn)與服務(wù)端的通信。首先是客戶端發(fā)起請(qǐng)求信息，經(jīng)消息中間件封裝成統(tǒng)一服務(wù)請(qǐng)求，此后消息進(jìn)入消息管理器，由管理器進(jìn)行消息的寫(xiě)入、發(fā)送和封裝，并由消息通道代理發(fā)送模塊將消息發(fā)送至服務(wù)端進(jìn)行解析應(yīng)答。當(dāng)服務(wù)器接收到請(qǐng)求消息后，進(jìn)行相應(yīng)的業(yè)務(wù)處理，將應(yīng)答包通過(guò)消息通道代理接收模塊接收應(yīng)答包，同時(shí)由消息管理器進(jìn)行下一步寫(xiě)入、接收和讀取，通過(guò)消息解包將業(yè)務(wù)處理結(jié)果返回至客戶端，最終完成數(shù)據(jù)的請(qǐng)求和應(yīng)答。

通過(guò)消息中間件兩種消息模式的使用，進(jìn)一步提升MES的擴(kuò)展性和實(shí)用性，同時(shí)消息中間件支持異步傳輸和負(fù)載均衡，并且在任何時(shí)刻都可以將消息進(jìn)行傳送或者存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)，可以在分布式環(huán)境下擴(kuò)展進(jìn)程間的通信[4]。MES的分布式部署，使其處理能力得到大幅提升，為MES作為數(shù)據(jù)集中采集器提供了支持，基于消息中間件的MES架構(gòu)如圖2所示。

圖2　基于消息中間件MES架構(gòu)圖

在MES架構(gòu)設(shè)計(jì)中，采用了服務(wù)端代理模式，分離了業(yè)務(wù)處理和操作調(diào)用，所有相同的業(yè)務(wù)使用統(tǒng)一的方法，保證業(yè)務(wù)結(jié)果一致性。服務(wù)器端代理封裝了消息中間件，透明化消息中間件的調(diào)用。在服務(wù)端標(biāo)注服務(wù)方法，通過(guò)服務(wù)端代理程序自動(dòng)產(chǎn)生客戶端代碼，客戶端調(diào)用生成的代碼即可實(shí)現(xiàn)與服務(wù)端的通信和服務(wù)調(diào)用，其他應(yīng)用程序同樣可以通過(guò)公開(kāi)的服務(wù)端方法調(diào)用服務(wù)。服務(wù)端代理模式的使用，減少了程序開(kāi)發(fā)量，使服務(wù)接口管理操作更簡(jiǎn)便。

2　MES體系結(jié)構(gòu)與關(guān)鍵技術(shù)

美國(guó)先進(jìn)制造研究機(jī)構(gòu)AMR(AdvancedManufacturingResearch)將企業(yè)集成模型分為計(jì)劃層、執(zhí)行層和控制層[5]，而MES是執(zhí)行層的載體，負(fù)責(zé)連接計(jì)劃層和控制層。MES一方面將計(jì)劃層的生產(chǎn)計(jì)劃根據(jù)車間實(shí)際情況進(jìn)行最小單元分解；另一方面通過(guò)實(shí)時(shí)獲取控制層設(shè)備狀態(tài)和反饋數(shù)據(jù)進(jìn)一步指導(dǎo)計(jì)劃層對(duì)任務(wù)的安排，從而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的閉環(huán)控制。

設(shè)計(jì)的MES采用C/S架構(gòu)，通過(guò)消息中間件處理業(yè)務(wù)邏輯，MES客戶端通過(guò)相應(yīng)模塊的服務(wù)代理將請(qǐng)求發(fā)送至消息中間件，經(jīng)過(guò)消息中間件內(nèi)部處理后將請(qǐng)求傳遞給模塊解析服務(wù)，再次將請(qǐng)求通過(guò)相應(yīng)模塊服務(wù)的服務(wù)接口進(jìn)行MES服務(wù)端處理，處理完成后將應(yīng)答信息按照相反順序依次傳遞直至MES客戶端，完成一次請(qǐng)求和應(yīng)答，其體系結(jié)構(gòu)如圖3所示。

MES除了圖中包含的工藝流程模塊、報(bào)表模塊、權(quán)限模塊、產(chǎn)品-標(biāo)簽?zāi)K、產(chǎn)線-看板模塊外，還包括基礎(chǔ)數(shù)據(jù)模塊、排產(chǎn)模塊、設(shè)備模塊、警報(bào)模塊、質(zhì)量模塊、數(shù)據(jù)采集模塊等。所有模塊的業(yè)務(wù)請(qǐng)求和應(yīng)答均由消息中間件統(tǒng)一管理和處理。

MES是企業(yè)實(shí)現(xiàn)精益生產(chǎn)的主要信息載體，是企業(yè)向智能工廠轉(zhuǎn)變必不可少的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。MES根據(jù)計(jì)劃層相關(guān)信息以及控制層生產(chǎn)設(shè)備、智能裝備的狀態(tài)進(jìn)行作業(yè)排產(chǎn)計(jì)劃，將生產(chǎn)任務(wù)具體分配到每一個(gè)設(shè)備上。生產(chǎn)任務(wù)開(kāi)始后，MES可實(shí)時(shí)監(jiān)控到當(dāng)前生產(chǎn)設(shè)備的狀態(tài)、生產(chǎn)任務(wù)進(jìn)度以及對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量追溯。計(jì)劃層、執(zhí)行層和控制層的相互配合，打通了數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)的空間界限，使整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程無(wú)縫對(duì)接起來(lái)。

圖3　MES體系圖

傳統(tǒng)MES在報(bào)表設(shè)計(jì)、流程設(shè)計(jì)、產(chǎn)線顯示、看板定義等方面的自定義程度和開(kāi)放性程度上受到了定制化的影響，因此在MES設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)中采用了報(bào)表自定義、流程自定義、虛擬化產(chǎn)線和看板自定義等關(guān)鍵技術(shù)[6-8]。MES客戶端負(fù)責(zé)自定義(如報(bào)表/看板SQL語(yǔ)句編寫(xiě)、工藝流程圖繪制和產(chǎn)線虛擬繪制)請(qǐng)求，MES服務(wù)端負(fù)責(zé)應(yīng)答并將所需數(shù)據(jù)傳回，消息中間件負(fù)責(zé)將請(qǐng)求和應(yīng)答內(nèi)部處理后進(jìn)行消息傳遞，其優(yōu)點(diǎn)在于通過(guò)消息中間件的統(tǒng)一管理和處理，一方面保證自定義消息的持久化以及服務(wù)請(qǐng)求的負(fù)載均衡，不會(huì)因某一請(qǐng)求中斷而導(dǎo)致其他請(qǐng)求不可用；另一方面可允許其他應(yīng)用程序(如OA、信息門(mén)戶等)直接調(diào)用自定義服務(wù)，獲取相應(yīng)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。系統(tǒng)在權(quán)限管理、產(chǎn)品追蹤、SQL微型ORM等功能方面也進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化和性能提升，保證MES在應(yīng)用過(guò)程中的時(shí)效性和實(shí)用性。

(1) 報(bào)表自定義

Excel的操作靈活性和強(qiáng)大的功能性使Excel成為報(bào)表廣泛開(kāi)發(fā)使用的工具，但是在系統(tǒng)集成方面有很大的缺點(diǎn)，數(shù)據(jù)源不能直接有效地傳遞到Excel中，而且在導(dǎo)出報(bào)表時(shí)出現(xiàn)數(shù)字、文本、日期、公式等在轉(zhuǎn)換時(shí)出現(xiàn)的錯(cuò)誤以及訪問(wèn)權(quán)限控制的問(wèn)題。因此，在MES開(kāi)發(fā)過(guò)程中，將Excel報(bào)表直接嵌入程序中，使報(bào)表與程序之間無(wú)縫對(duì)接。

通過(guò)引入Excel報(bào)表模板和數(shù)據(jù)引擎，將報(bào)表樣式、格式和數(shù)據(jù)進(jìn)行徹底分離，報(bào)表模板負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)顯示，數(shù)據(jù)引擎負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集，用戶在自定義報(bào)表時(shí)，可先用Excel設(shè)計(jì)報(bào)表模板，然后在數(shù)據(jù)引擎中定義數(shù)據(jù)源(通過(guò)編寫(xiě)SQL查詢)即可完成表報(bào)的設(shè)計(jì)，無(wú)需重新進(jìn)行程序開(kāi)發(fā)，運(yùn)行顯示如圖4所示。

圖4　報(bào)表自定義運(yùn)行顯示圖

(2) 流程自定義

在傳統(tǒng)的產(chǎn)品工藝流程設(shè)計(jì)過(guò)程中，往往單獨(dú)對(duì)工藝流程進(jìn)行編制，以紙質(zhì)的方式下發(fā)給生產(chǎn)人員，而在離散型制造過(guò)程中，工藝流程變更頻繁，傳統(tǒng)的編制方式已無(wú)法滿足生產(chǎn)需求，大大降低了生產(chǎn)效率。

通過(guò)系統(tǒng)“類組態(tài)”可視化的方式對(duì)工藝流程進(jìn)行自定義設(shè)計(jì)，使用簡(jiǎn)單的拖拽及屬性設(shè)置即可完成工藝流程的編制，生產(chǎn)人員通過(guò)系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)產(chǎn)看到工藝流程的更改，也更加直觀的體現(xiàn)產(chǎn)品的加工路線，大大簡(jiǎn)化了用戶編制工藝流程的方式，也便于發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題。運(yùn)行顯示如圖5所示。

圖5　流程自定義運(yùn)行顯示圖

(3) 虛擬化產(chǎn)線

虛擬化產(chǎn)線是將真實(shí)的生產(chǎn)產(chǎn)線映射到虛擬環(huán)境中，是對(duì)真是產(chǎn)線的實(shí)際仿真模擬，包括設(shè)備形狀、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、設(shè)備所屬工位、設(shè)備加工信息等，通過(guò)虛擬化將實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中的各個(gè)環(huán)節(jié)在系統(tǒng)中實(shí)時(shí)體現(xiàn)。

通過(guò)自定義的圖形繪制和產(chǎn)品圖庫(kù)，將產(chǎn)線、設(shè)備等按照等同效果繪制，并可動(dòng)態(tài)對(duì)應(yīng)顯示PLC實(shí)時(shí)采集的設(shè)備狀態(tài)和反饋數(shù)據(jù)。同時(shí)物料接收、批次進(jìn)出站等事件產(chǎn)生的物料信息、生產(chǎn)信息也相應(yīng)體現(xiàn)在虛擬產(chǎn)線中。通過(guò)鼠標(biāo)懸停操作可以實(shí)時(shí)查看生產(chǎn)線當(dāng)前的批次信息、設(shè)備當(dāng)前使用的物料信息以及設(shè)備運(yùn)行的必要參數(shù)信息等。運(yùn)行顯示如圖6所示。

圖6　虛擬化產(chǎn)線運(yùn)行圖

(4) 權(quán)限管理

現(xiàn)有權(quán)限管理往往通過(guò)單一的授權(quán)方式(如人員職能)進(jìn)行權(quán)限分配，而且需要在管理后臺(tái)進(jìn)行功能菜單的逐一添加。隨著企業(yè)精益生產(chǎn)的細(xì)化分工，要求對(duì)系統(tǒng)權(quán)限的設(shè)置越來(lái)越靈活，用戶的自定義管理程度不斷提高。

通過(guò)將功能菜單在程序發(fā)布時(shí)自動(dòng)存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)庫(kù)中來(lái)減少管理人員在后臺(tái)進(jìn)行配置的操作步驟以及因缺少配置引發(fā)的功能錯(cuò)誤；同時(shí)可根據(jù)用戶本身、用戶角色、用戶權(quán)限等不同的方式進(jìn)行功能菜單的權(quán)限分配，大大提高管理人員在系統(tǒng)配置時(shí)的使用效率。

(5) 產(chǎn)品追蹤

在生產(chǎn)時(shí)對(duì)產(chǎn)品追蹤成為當(dāng)前離散型中小企業(yè)面臨的一個(gè)難題，“多品種、小批量”的生產(chǎn)特點(diǎn)決定了產(chǎn)品的追蹤和管理困難。通過(guò)標(biāo)簽及隨工單的追蹤模式來(lái)解決產(chǎn)品的追蹤問(wèn)題。使用標(biāo)簽打印和隨工單打印功能對(duì)物料及產(chǎn)品本身、產(chǎn)品外包裝、產(chǎn)品箱號(hào)、產(chǎn)品批次等進(jìn)行標(biāo)簽貼入，并與工藝流程、生產(chǎn)產(chǎn)線進(jìn)行綁定處理，實(shí)現(xiàn)逆向追溯產(chǎn)品加工過(guò)程、使用的物料信息、工位生產(chǎn)人員信息、訂單的生產(chǎn)信息、當(dāng)前所在生產(chǎn)線、當(dāng)前生產(chǎn)數(shù)量、當(dāng)前不合格數(shù)量及原因、當(dāng)前訂單交貨日期等，確保產(chǎn)品能夠追溯到每一個(gè)環(huán)節(jié)。

(6) SQL微型ORM

通過(guò)采用輕型對(duì)象關(guān)系映射器微型ORM的方式進(jìn)行SQL語(yǔ)句的編寫(xiě)和封裝，即簡(jiǎn)單又高效，其優(yōu)點(diǎn)如下：

? 沒(méi)有依賴性，單個(gè)的C#文件可以方便的添加到任何項(xiàng)目中；

? 支持參數(shù)替換，包括從對(duì)象屬性中抓取命名的參數(shù)；

? 性能高效，通過(guò)Dynamic方法快速為屬性賦值；

? 自動(dòng)生成T4模板；

? 低耦合的SQLBuilder類，讓內(nèi)聯(lián)的SQL更容易編寫(xiě)；

? 為異常記錄、值轉(zhuǎn)換器安裝和數(shù)據(jù)映射提供鉤子；

? 支持單元測(cè)試。

通過(guò)編寫(xiě)代碼段，在服務(wù)端編寫(xiě)業(yè)務(wù)邏輯時(shí)可以自動(dòng)生成所需服務(wù)，只需根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行部分的業(yè)務(wù)邏輯的編寫(xiě)。

(7) 生產(chǎn)看板自定義

生產(chǎn)看板是生產(chǎn)過(guò)程動(dòng)態(tài)監(jiān)控的重要輔助手段，生產(chǎn)人員和管理可以通過(guò)生產(chǎn)看板實(shí)時(shí)看到生產(chǎn)信息。生產(chǎn)看板內(nèi)容的產(chǎn)生與計(jì)劃層、執(zhí)行層和控制層均有關(guān)聯(lián)，因此動(dòng)態(tài)生成看板內(nèi)容成為當(dāng)前車間生成關(guān)注的重點(diǎn)。采用與報(bào)表自定義的相同原理，使用Excel設(shè)計(jì)模板和數(shù)據(jù)引擎的模式進(jìn)行看板動(dòng)態(tài)的生成，用戶可根據(jù)不同的需求來(lái)重新定義顯示內(nèi)容，解決看板內(nèi)容難以自定義的問(wèn)題。

3　MES測(cè)試

MES測(cè)試主要針對(duì)某廠制造的發(fā)動(dòng)機(jī)前蓋板零部件加工生產(chǎn)車間的管控測(cè)試。該廠已上線ERP系統(tǒng)和機(jī)床聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，但車間生產(chǎn)流程中生產(chǎn)計(jì)劃的排產(chǎn)、產(chǎn)品加工和質(zhì)量信息的傳遞、工序、工藝卡以及加工信息統(tǒng)計(jì)等均是由人工完成的，生產(chǎn)人員及主管部門(mén)無(wú)法及時(shí)了解生產(chǎn)實(shí)時(shí)情況，只能通過(guò)人工紙質(zhì)統(tǒng)計(jì)進(jìn)行查看，效率低下。通過(guò)MES的應(yīng)用，連接ERP和機(jī)床聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，可通過(guò)生產(chǎn)看板查看當(dāng)前生產(chǎn)信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)車間生產(chǎn)任務(wù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。

通過(guò)獲取當(dāng)前車間蓋前板生產(chǎn)的批次、當(dāng)前工位、投產(chǎn)數(shù)量、當(dāng)前加工數(shù)量以及生產(chǎn)良率來(lái)驗(yàn)證MES的功能效果，并將獲取的信息顯示在生產(chǎn)看板上，如圖7所示。通過(guò)MES客戶端發(fā)起當(dāng)前車間蓋前板不同批次的生產(chǎn)信息請(qǐng)求，消息中間件服務(wù)監(jiān)控到請(qǐng)求的生產(chǎn)看板服務(wù)類SignBoardServer中SignBoardView方法，將其解析后把消息傳遞給MES服務(wù)端，MES服務(wù)端通過(guò)請(qǐng)求將相應(yīng)數(shù)據(jù)返回至MES客戶端來(lái)填充生產(chǎn)看板相應(yīng)的生產(chǎn)信息內(nèi)容，消息中間件并以True的狀態(tài)來(lái)標(biāo)識(shí)MES客戶端與MES服務(wù)端的請(qǐng)求-應(yīng)答消息通信機(jī)制的正確性，同時(shí)通過(guò)消息中間件可以查看當(dāng)前服務(wù)端的連接狀態(tài)是否正常。通過(guò)對(duì)MES的測(cè)試，證明其能夠完全滿足生產(chǎn)車間生產(chǎn)任務(wù)的執(zhí)行。

圖7　MES測(cè)試實(shí)際效果圖

4　結(jié)　語(yǔ)

隨著“互聯(lián)網(wǎng)+中國(guó)制造2025”的開(kāi)展，對(duì)企業(yè)生產(chǎn)車間的MES提出了更高的要求。以離散型制造企業(yè)需求為出發(fā)點(diǎn)，通過(guò)消息中間件技術(shù)的使用，使MES具有高度的開(kāi)放性，能夠與其他信息系統(tǒng)高效集成。同時(shí)報(bào)表自定義、流程自定義、虛擬化產(chǎn)線和生產(chǎn)看板自定義的應(yīng)用讓MES更加適應(yīng)于離散型制造企業(yè)，為解決“多品種、小批量”的生產(chǎn)難題提供了良好的解決途徑。

當(dāng)然，MES要想得到更好的應(yīng)用，還有大量工作要做，如基于智能算法的排產(chǎn)、工作流技術(shù)的使用以及知識(shí)庫(kù)的構(gòu)建等。

[1] 魏樂(lè),舒紅平.基于中間件的可配置MES平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].四川理工學(xué)院學(xué)報(bào),2008,21(6):56-59.

[2]IbrahimNajhanM,HassanMohdFadzil.Agent-basedMessageOrientedMiddleware(MOM)forcross-platformcommunicationinSOAsystems[C]//2012InternationalConferenceonComputerandInformationScience,2012,1:547-552.

[3] 徐晶,許煒.消息中間件綜述[J].計(jì)算機(jī)工程,2005,31(16):73-76.

[4] 王重楠,王宗陶,鮑忠貴,等.發(fā)布/訂閱模式測(cè)控消息中間件系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用,2015,35(3):878-881.

[5] 張德勝,馬正元,王偉玲.多品種小批量機(jī)械制造企業(yè)MES的研究[J].控制工程,2005,12(3):210-212.

[6] 宋曉宇,劉蔚然,劉天波.基于組件的自定義報(bào)表系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì),2008,29(11):2963-2966.

[7] 王琳,梁平,劉明周,等.基于MES的可視化生產(chǎn)監(jiān)測(cè)與控制平臺(tái)設(shè)計(jì)[J].合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2013,36(11):1304-1308.

[8]GaoF,ShaoZ,WangXJ.AnalysisanddesignofcuttingstockoptimizationsystemofMESindiscretemanufacturingenterprisebasedoncloudcomputing[J].JournalofHefeiUniversityofTechnology,2013,36(1):104-108.

DESIGNANDIMPLEMENTATIONOFMESSAGE-ORIENTEDMIDDLEWARE-BASEDMANUFACTURINGEXECUTIONSYSTEM

ZhangZhengShiShouchuang

(LianyungangJariDeepSoftTechnologyCo.,Ltd,Lianyungang222006,Jiangsu,China)

Throughanalysingthecharacteristicsoftraditionaldiscretemanufacturingproductionandtheadvantages&disadvantagesofmanufacturingexecutionsystem(MES)athomeandabroadinitsuser-defineddegreeandopenness,combiningtheprincipleandmechanismofmessage-orientedmiddlewareweproposedthemessage-orientedmiddleware-basedMESarchitecture.TheMEScanrealisefunctionssuchasdistributeddeployment,messageserviceagentandunifiedmessagingmanagement.Besides,ithasthekeytechnologiesincludingreportself-defining,processself-defining,productionlinesvirtualisationandmanufacturingKanbanself-defining,etc.ThroughtestingandacquiringthemanufacturingKanbaninformationintheworkshopmanufacturingandprocessingsparepartsofaheadblindflangeofengines,itisprovedthatthedesignofMESbasedonmessage-orientedmiddlewarecanprovideefficientandreliablesolutionfortheproductionmodewithmultiplevarietiesandsmallbatch.

Message-orientedmiddlewareManufacturingexecutionsystem(MES)Discretemanufacturing

2015-07-07。張政，工程師，主研領(lǐng)域：軟件工程，室內(nèi)定位。侍守創(chuàng)，工程師。

TP

ADOI:10.3969/j.issn.1000-386x.2016.10.026