MES技术及其应用-4关键技术

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基于组件的MES系统配臵
MES系统的可配臵主要通过组件的定义或复用、组件库 的建立和和按照生产业务流程组装MES系统三个过程。 （1）组件定义或复用 对于一个组件，其描述可以分为两个部分：组件功 能的说明和组件功能的实现部分。任何可重用的软件组 件都必须有特征说明（主要是描述组件的类型信息）和 规则说明（主要是描述组件的动态行为），分别用来描 述可重用组件的静态特征和动态语义。另外，在描述可 重用组件的信息中还应该包括组件的对外接口信息。同 时为大量开发MES的组件组件、建立可重用组件库做准 备，必须制定好MES组件的开发规范。
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以排产和调度为例：
根据生产详细排产和调度活动特征，把它分解定义为多个 组件，设臵在组件库中，用户可以根据自己的生产模式和 业务流程选用对应的排产和调度组件进行组装，来构成企 业MES系统中所需的排产和调度功能模块。 当生产模式或业务流程发生变化时，只需修改原组件的对 象属性、事件、方法或重新定义新的组件来进行组装，构 成企业生产模式或业务流程发生变更后的排产和调度功能 模块。通过这种方式，即满足了用户的不同需求，又简化 了生产计划排产和调度建立过程。 基于组件化的MES系统，通过组件可复用或重新定义、 组件库的建立和组装，能够建立适应不同行业多种生产模 式和业务流程的MES系统，它具有良好的柔性和可适应 性。
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（2）组件库的建立 为使MES开发人员能够对MES用户的需求做出 快速响应，创建满足用户要求的组件，有必要开发 可重用MES组件库管理平台。组件库管理平台主要 用来储存和管理可复用的组件，提供的主要功能包 括储存、增加、删除、修改、检索和统计等。此外 ，为了便于管理员和用户考察组件的复用情况，还 应该提供组件复用记录和用户意见反馈功能。
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一、 MES 体系结构



什么是组件？ MES组件分类 基于组件的MES系统架构 MES业务组件开发 基于组件的MES系统配臵 组件模型标准 基于组件开发MES的优点 基于工作流技术的MES建模与开发
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（2）MES 业务组件提取及适配

在这个阶段，首先根据相应的组件提取方法从 MES业务（领域）组件库中提取出所需的各类业 务组件，包括二进制代码组件、源代码组件和可配 臵组件。 然后对提取出的源代码组件进行修改并编译，对可 配臵组件进行配臵适配，最后形成可部署的组件。
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（1）MES 需求分析与系统设计

此阶段与传统的瀑布型软件开发模式需求分析与 系统设计相似，都是对MES用户的需求进行分析 ，归纳出用户对 MES 软件的功能需求，然后从 系统的高度上对MES软件的各个组成部分进行设 计。 在 MES 需求分析与系统设计阶段，可以从MES 领域组件库中提取到相似的分析级与设计级的 MES 组件，复用组件内的知识，可以提高 MES 软件的分析与设计效率。根据 MES 软件的各部 分功能划分，确定可以从领域组件库中提取的领 域组件和需要重新开发的专用组件。
MES业务组件库
MES系统设计
业务组件提取
提取的组件 二进制组件 可配置组件 源代码组件
专用组件开发
设计
MES业务组件提取及
配置
修改、编译
测试
适配
可布署组件
MES业务组件装配 MES软件测试
组件装配
MES软件
系统测试
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COM系列：Microsoft的COM组件对象模型系列，即COM/DCOM /COM+，是关于对象交互作用的一个二进制标准，强调多个接口的类 型而不强调继承，因此在互操作及功能扩展方面更为灵活；但其弱点是 跨平台性能太差，只局限于Windows平台。 EJB: EJB是由Sun公司推出的，是开发和配臵基于组件的分布式商务应 用的组件结构。EJB提供了远程访问、安全、事务等多种分布式对象计 算的服务。这些应用程序只需编写一次，即可在支持EJB规范的任何服 务器平台上配臵。目前支持EJB标准的J2EE平台在实践中获得广泛的 应用。 CCM: OMG于1991年末提出的CORBA（Common Object Request Broker Architecture）规范，是对象管理体系结构（OMA）参考模型 的实现方案之一。CORBA2.x之前的CORBA标准，本质上仍然是分布 式对象标准，直到CORBA3.0提出CORBA组件模型（CORBA Component Model，CMM），才诞生了真正意义的组件标准。CCM出 现较晚，但它能够博取众家之长，汲取了EJB模型（容器管理、HOME 管理）及DCOM/COM＋组件模型（多接口）的优点，被称之为未来组 件模型的典范。


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基于组件开发MES的优点

可配臵性 可重用性


可扩展性
可集成性
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（1）可配臵性
组件层
J2EE/.NET
XML
框架层
数据库/网络
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MES业务组件开发
基于组件的MES开发 过程及各个阶段的活动如 右图所示，主要可以分为 四大步骤：
MES需求分析与系统
MES系统需求 需求分析
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什么是组件

也叫构件、控件等。简而言之，组件就是对象。 组件是对数据和方法的封装。
领域分析
组件设计
组件实施
业务组件库
用户需求分析
系统分析、设计
业务组件选择/开发
软件系统生成
组件装配、测试
基于组件的软件开发流程
COM系列（Component Object Model） ： COM/DCOM /COM+ EJB（Enterprise Java Bean） CORBA组件模型(CCM—CORBA Component Model）
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不同标准的组件间的集成

组件技术发展的趋势是朝着集成化的方向发展的。无论 是OMG组织还是Sun公司，都希望在技术上能够相互融 合。 实际上，在CCM中也定义了对EJB规范的支持，使得 CORBA和EJB之间可以很好地集成。利用EJB技术较成 熟、且有产品支持的特点，开发人员可以选择EJB作为其 服务端规范，同时保留CORBA客户端的语言和平台无关 性。 CORBA和EJB的集成有两种方案：桥接技术和基于IIOP 的远程方法调用（RMI）。
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MES组件分类

标准组件：标准组件是MES底层核心功能的集合，它提供整 个MES系统的运行环境，为上层实现MES具体功能的组件服 务。这些组件包括：工作流组件、查询组件、搜索组件、视 图组件、消息组件、分类组件、系统集成插件等。 通用组件：通用组件则是跨行业的，实现大多MES系统所包 含的功能。如优化计算、误差分析、故障诊断、数据可视化 界面、报表、日期管理、事件管理等。 行业组件：行业组件是针对特定行业中的典型需求，实现其 相应具备的功能。如生产过程模型、业务模型、设备监测、 设备维护、物料平衡、生产计划调度、生产绩效分析、动态 成本分析等。 专业组件：专业组件是根据特定类型的MES系统的特殊要求 ，提供定制化功能的组件，如生产过程动态仿真、物料跟踪 等。
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三种组件模型标准比较

CCM vs EJB：CCM具有语言无关性，而EJB仅限于Java语 言；CCM提供的功能部件及规范较EJB更完备，CMM组件 模型的开放性较EJB好；但CCM的支撑平台的成熟性比 EJB差。 CCM vs COM：CCM的优势在于它的平台无关性，而 COM系列局限于WINDOWS平台。以CCM规范为基础开 发的服务器端组件框架，具有良好的可移植性和重用性。 但是由于CCM是一种组件模型规范，必须首先有开发商开 发才能使用，况且CCM技术规范出炉不久，其支撑平台后 劲不足。
MES技术及应用
Manufacturing Execution System
—若干关键技术
饶运清
华中科技大学机械学院
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提纲
一、 MES 体系结构
二、 MES 集成技术 三、 数据采集与识别技术

基于组件的MES软件，是在MES领域框架的基础 上，通过装配通用组件和领域组件所形成的软件 系统。各个组件之间通过接口进行交互，避免了 采用传统软件开发方式开发的紧密耦合系统所具 有的难以部署与配臵的缺点。 基于组件的 MES 在用户需求发生变化、需要进 行局部调整的时候，可以只改变其中的某个或某 些组件，而不必修改整个软件系统。因此，基于 组件的 MES 软件具有良好的可配臵性。
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（3）组件组装 组件的组装也是组件复用中一个非常关键的步 骤。因为基于组件的开发、通过组件组装得到最终 的应用系统，其稳定性、可靠性等方面，磨合是否 出漏洞，直接关系到应用系统能否正常运行。在进 行组件组装时可以采用编写不同的胶合元件、剪裁 、包装等组装策略。

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（4）MES软件测试
对通过装配形成的 MES 软件进行各项性能测 试，包括数据、功能、稳定性、安全性、集成性等 指标。
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组件模型标准
组件模型用于描述组件及其装配关系，没有标 准的组件模型，就没有真正的即插即用组件。目前 业界存在三种主流的组件模型标准，都是要解决分 布环境下组件的集成和互操作问题：


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Байду номын сангаас
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（3）MES组件装配

这个阶段将在软件体系框架（如J2EE）基础上， 把各个组件装配到一起，形成MES 软件系统。不 同层次的可部署组件会有不同的装配方式，例如 ，采用XML语言作为组件装配的接口描述语言。 在进行MES业务组件装配之前，首先需要确定合 适的软件体系架构和装配技术。例如，采用SUN 公司的J2EE 体系结构，并用 XML 语言作为 MES 领域组件装配的接口描述语言，以实现组件 之间的无缝连接，形成分布式、跨平台、基于 Web 的 MES 软件。
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基于组件的MES系统架构
应用系统
工具集 其它 构件 订单 管理 构件 生产 调度 构件 系统 管理 构件 总线层 工具集 设备 管理 构件 物料 管理 构件 … 人力 资源 构件
应用层