基于Web服务的可重构协同制造执行系统研究.doc

基于Web服务的可重构协同制造执行系统研究 摘 要：制造执行系统是企业信息化系统的重要组成部分，是支持制造过程实时化、透明化、集成化运行的信息化解决方案。针对当前制造执行系统可重构性不足的问题，本文提出了一种基于Web服务的可重构协同制造执行系统的体系结构，该系统由实时数据采集与信息交互层、MES功能服务层、第三方服务层、MES业务流程层、MES展现层、系统支撑层和系统集成框架构成，并对基于制造资源封装的工作中心服务化技术，基于知识集成的制造执行链构建技术以及基于模型驱动的制造执行系统构建技术等关键技术进行了研究。在此基础上，从功能视图、过程视图、组织视图、支撑技术视图和实施视图的角度对制造执行系统的实施模式进行了研究。最后，上述研究成果在某汽车空调制造企业进行了应用，取得了较好的应用效果。 关键字：Web服务；制造执行系统；制造执行链；模型驱动架构；实施模式 0 引言 车间是制造企业物流、信息流及资金流的汇聚点，是产品制造的场所[1]。随着市场竞争的加剧以及客户多样化的需求，客观上要求制造企业在制造过程中能够低成本、高质量生产出客户需要的产品，并能够敏捷地对外界的需求快速地做出响应。围绕着企业的产品开发、制造模式创新和管理变革等方面，制造企业已经开展了大量的工作，其中，通过实施信息化战略来提升制造企业管理水平已经被制造企业认同和采用。但是，目前制造企业的信息化应用主要集中在C3P、ERP、OA等方面，车间制造过程的信息化涉及较少，制造过程和设备层的信息化还存在很大的盲区，车间制造过程中的实时信息不能及时地向上层的ERP反馈，严重影响了制造管理的效率和企业制造执行的能力[2-3]。针对制造企业车间制造过程精益化、敏捷化、可视化等实际需求，如何有效提高车间的制造执行能力已经成为现代制造企业所面临的一项重大课题，围绕着车间制造执行能力和管理，学术界和企业界进行了大量的研究和应用实践，制造执行系统（Manufacturing Execution System，MES）的研究及相关的应用实践就是其中典型的代表。但是车间是一个复杂的系统，多变的市场需求、技术的更新、业务规则的改变以及复杂而多变的制造流程要求面向制造企业的制造执行系统应该具有一定的灵活性，即具有可重构的能力，能够可配置、可缩放和可重用，以适应灵活多变的制造环境。可重构的制造执行系统是未来制造执行系统的发展方向，也是目前学术界和工业界研究和应用的热点之一，目前，国内外对可重构的制造执行系统进行了广泛的研究，也取得了一定的成果，如基于多Agent的可重构制造执行系统[4]、基于CORBA的可重构制造执行系统[5]、基于组件的可重构制造执行系统[6-7]等，但这些研究和应用在系统的动态重构性、跨平台的能力、与装备的集成能力及跨行业的解决方案等方面还存在一定的不足。本研究将在前人的研究成果的基础上，应用开放的技术标准，结合当前信息技术的发展前沿，提出一种针对制造业面向服务的软硬件一体化的可重构制造执行系统，以服务作为系统的基本组成部分，能够有效集成第三方及针对相关行业的系统和服务，以满足特定制造行业的制造管理需求，并从系统的体系结构、系统构建关键技术、系统实施模式等方面对系统进行了研究。 1需求分析 以企业资源计划系统、产品数据管理系统等制造信息化系统为现代制造企业提供了一个从产品设计、工艺规划、企业经营管理的数字化制造环境，极大地提高了制造车间的制造管理水平和信息共享程度，但是由于制造企业车间制造过程的复杂性，如工艺流程复杂、工程变更频繁、现场数据量大以及制造过程可视化和透明化程度低，相关车间信息化系统的潜力还有待挖掘，这就要求有效整合车间的制造流程和相关信息化系统，建立一种数字化制造环境下的车间制造优化运行模式，以实现车间信息化系统与生产装备的有效集成，实现制造过程的无纸化生产和制造过程的实时化和集成化，优化制造企业车间制造系统的运行。 （1）实现制造过程的无纸化生产。实现车间的工作任务单、二维三维图、加工工艺单、变更信息等均用电子文档的形式下达到生产装备和工人，同时采用电子化的方式进行从生产装备和车间采集相关实时信息进行上报，以提高信息传递的效率和减少纸张浪费。 （2）实现制造过程的实时化。通过车间的信息化系统以及与装备的集成，能够实时地把上层的计划和相关制造资料传递给操作者和车间管理人员，同时为操作者提供实时的与装备集成的信息交互平台进行制造过程的实时信息采集，并反馈给车间管理层和上层的信息系统，以敏捷地实现对制造企业内外部变化的快速响应。 （3）实现制造过程的集成化。在制造过程中实现与车间中的人、技术及加工装备的集成化运行，通过与ERP系统、SFC系统以及生产装备的垂直集成实现制造企业内部双向的信息集成和过程集成，通过实时的信息集成实现信息的共享和快速传递，从而