基于SOA的MES系統(tǒng)及其應(yīng)用

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基于SOA的MES系統(tǒng)及其應(yīng)用1

隨著MES的深入應(yīng)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(yù)算是應(yīng)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(shè)備等方面進行詳細(xì)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(xì)計劃和任務(wù)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(yīng)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(shù)，屬于一種復(fù)雜的集成技術(shù)。由于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和信息系統(tǒng)的異構(gòu)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(yīng)性和可拓展性。因而，這種集成方式不能滿足當(dāng)今動態(tài)制造環(huán)境的需求。

面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)或面向服務(wù)架構(gòu)SOA是指為了解決在Internet環(huán)境下業(yè)務(wù)集成的需要，通過連接能完成特定任務(wù)的獨立功能實體實現(xiàn)的一種軟件系統(tǒng)架構(gòu)。SOA（面向服務(wù)的體系）采用面向服務(wù)的商業(yè)建模技術(shù)和Web服務(wù)技術(shù)，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(wù)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(chǔ)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(gòu)。將MES系統(tǒng)構(gòu)建在SOA架構(gòu)的基礎(chǔ)上，不但使整個企業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)緊密集成在一起，而且可以實現(xiàn)動態(tài)的應(yīng)用組合，從而滿足當(dāng)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(yīng)用SOA架構(gòu)將所有通用需求因素集中起來放到FactoryTalk服務(wù)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(guān)的關(guān)鍵技術(shù)，并結(jié)合這些技術(shù)描述了如何應(yīng)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(yīng)用。

1 關(guān)鍵技術(shù)

1.1 SOA

SOA服務(wù)具有平臺獨立的自我描述XML文檔。Web服務(wù)描述語言WSDL是用于描述服務(wù)的標(biāo)準(zhǔn)語言。SOA服務(wù)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(wù)之間的通信多見于不知道提供者的環(huán)境中。服務(wù)間的通信也可以看作企業(yè)內(nèi)部處理的關(guān)鍵商業(yè)文檔。在一個企業(yè)內(nèi)部，SOA服務(wù)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(yīng)用程序在注冊中心尋找并調(diào)用某項服務(wù)。

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

圖1 SOA的基本架構(gòu)

1.2 ESB

企業(yè)服務(wù)總線ESB（enterprise service bus）是一種可以提供可靠的、有保證的消息技術(shù)的新方法。ESB中間件產(chǎn)品利用的是Web Service標(biāo)準(zhǔn)和公認(rèn)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(gòu)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(yīng)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(yīng)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(gòu)，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(yīng)用之間的技術(shù)差異，讓不同的應(yīng)用服務(wù)器協(xié)調(diào)運作，實現(xiàn)了不同服務(wù)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(dǎo)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(fù)雜數(shù)據(jù)的傳輸能力，并提供了一系列的標(biāo)準(zhǔn)接口。

ESB不是一個應(yīng)用程序框架，也不是一個企業(yè)應(yīng)用的解決方案，它只是一個基于消息的調(diào)用企業(yè)服務(wù)的通信模塊，它可以嵌入到應(yīng)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。