基于SOA的MES系統(tǒng)及其應用

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基于SOA的MES系統(tǒng)及其應用1

隨著MES的深入應用，制造型企業(yè)對系統(tǒng)集成的要求也越來越高。據(jù)統(tǒng)計，全球40%的IT預算是應用于系統(tǒng)集成的，而系統(tǒng)集成問題在MES方面顯得更為突出，這是因為，MES是一個將企業(yè)的廈門OA系統(tǒng)和底層的自動化系統(tǒng)集成在一起的中間層管理軟件，主要用于對車間的生產(chǎn)、質(zhì)量、設備等方面進行詳細計劃、信息反饋和數(shù)據(jù)分析，是一個承上啟下的軟件，需要與廈門OA系統(tǒng)和自動化系統(tǒng)實現(xiàn)雙向的信息集成，接收廈門OA下達的車間生產(chǎn)計劃，并進行詳細計劃和任務分配，向廈門OA系統(tǒng)反饋生產(chǎn)、質(zhì)量等信息，對自動化系統(tǒng)進行控制，讀取相應的數(shù)據(jù)，并進行分析。MES涉及底層的硬件系統(tǒng)、實時數(shù)據(jù)庫等專業(yè)技術，屬于一種復雜的集成技術。由于數(shù)據(jù)結構和信息系統(tǒng)的異構性，離散的制造車間信息和控制流程管理仍然十分困難。從高層次的廈門OA系統(tǒng)到底層的控制系統(tǒng)之間的縱向集成較難實現(xiàn)?，F(xiàn)有的解決方案可以在MES系統(tǒng)中通過靜態(tài)的過程邏輯編程來實現(xiàn)集成，但是這種集成方法往往缺乏適應性和可拓展性。因而，這種集成方式不能滿足當今動態(tài)制造環(huán)境的需求。

面向服務的體系結構或面向服務架構SOA是指為了解決在Internet環(huán)境下業(yè)務集成的需要，通過連接能完成特定任務的獨立功能實體實現(xiàn)的一種軟件系統(tǒng)架構。SOA（面向服務的體系）采用面向服務的商業(yè)建模技術和Web服務技術，實現(xiàn)系統(tǒng)之間的松耦合，實現(xiàn)系統(tǒng)之間的整合與協(xié)同。Web服務和SOA的本質(zhì)思路在于使得信息系統(tǒng)個體在能夠溝通的基礎上形成協(xié)同工作。因而，融合SOA的基于Internet的制造可以實現(xiàn)分布式的信息系統(tǒng)，這種解決方案可能使靜態(tài)的或動態(tài)的車間管理系統(tǒng)集成進人整個企業(yè)架構。將MES系統(tǒng)構建在SOA架構的基礎上，不但使整個企業(yè)應用系統(tǒng)緊密集成在一起，而且可以實現(xiàn)動態(tài)的應用組合，從而滿足當前動態(tài)制造的環(huán)境的需求。羅克韋爾自動化的FactoryTalk集成化生產(chǎn)與績效套件正是提供了基于SOA的MES解決方案，通過應用SOA架構將所有通用需求因素集中起來放到FactoryTalk服務平臺上，成為一個統(tǒng)一的工廠生產(chǎn)模式。本文介紹了SOA相關的關鍵技術，并結合這些技術描述了如何應用SOA實現(xiàn)可集成的、可擴展和通用的MES系統(tǒng)，并以九江昌河汽車總裝MES系統(tǒng)為例，介紹了MES系統(tǒng)的應用。

1 關鍵技術

1.1 SOA

SOA服務具有平臺獨立的自我描述XML文檔。Web服務描述語言WSDL是用于描述服務的標準語言。SOA服務用消息進行通信，該消息通常使用XML Schema來定義，也叫做XSD（XML schema definition）。消費者和提供者或消費者和服務之間的通信多見于不知道提供者的環(huán)境中。服務間的通信也可以看作企業(yè)內(nèi)部處理的關鍵商業(yè)文檔。在一個企業(yè)內(nèi)部，SOA服務通過一個扮演目錄列表（directory listing）角色的注冊中心（registry）來進行維護。應用程序在注冊中心尋找并調(diào)用某項服務。

統(tǒng)一描述、發(fā)現(xiàn)和集成UDDI（universald escription，discovery，and integration）是服務登記的標準。每項SOA服務都有一個與之相關的服務品質(zhì)QoS（quality of service）。QoS的一些關鍵元素包括安全需求（例如認證和授權）、可靠通信、以及誰能調(diào)用服務的策略。如圖1所示，基本的SOA架構包含了SOAP、WSDL、UDDI等支持服務請求者和服務提供者進行交互，以及用于Web服務發(fā)現(xiàn)的規(guī)范。服務提供者通常用WSDL來描述它所提供的Web服務，然后將該WSDL描述發(fā)布；服務請求者可以通過UDDI或者其他注冊中心來獲取WSDL描述，請通過向服務提供者發(fā)送一個SOAP消息來請求執(zhí)行服務?；赟OA的MES系統(tǒng)的關鍵是如何對服務進行合理描述，描述后發(fā)不到UDDI中，服務的請求者則要調(diào)用服務發(fā)現(xiàn)引擎找到需要使用的服務。

圖1 SOA的基本架構

1.2 ESB

企業(yè)服務總線ESB（enterprise service bus）是一種可以提供可靠的、有保證的消息技術的新方法。ESB中間件產(chǎn)品利用的是Web Service標準和公認的可靠消息接口協(xié)議MOM。ESB產(chǎn)品的共有特性包括連接異構的MOM、利用Web Service描述語言接口WSDL封裝MOM協(xié)議，以及在MOM傳輸層上傳送簡單對象應用協(xié)議（SOAP）傳輸流的能力。大多數(shù)ESB產(chǎn)品支持在分布式應用之間通過中間層如集成代理實現(xiàn)直接對等溝通。

ESB的出現(xiàn)改變了傳統(tǒng)的軟件架構，可以提供比傳統(tǒng)中間件產(chǎn)品更為廉價的解決方案。同時它還可以消除不同應用之間的技術差異，讓不同的應用服務器協(xié)調(diào)運作，實現(xiàn)了不同服務之間的通信與整合。從功能上看，ESB提供了事件驅(qū)動和文檔導向的處理模式，以及分布式的運行管理機制，它支持基于內(nèi)容的路由和過濾，具備了復雜數(shù)據(jù)的傳輸能力，并提供了一系列的標準接口。

ESB不是一個應用程序框架，也不是一個企業(yè)應用的解決方案，它只是一個基于消息的調(diào)用企業(yè)服務的通信模塊，它可以嵌入到應用程序框架中，例如嵌入到spring容器里面，或者嵌入到工作流系統(tǒng)中。ESB為實現(xiàn)可集成的MES系統(tǒng)提供了一個框架和簡便的方法。