基于组件的中小型离散制造业MES重构研究

摘要

制造业是我国国民经济第二大产业，占据国民经济主要地位，尤其值得注意的是：我国制造业中以中小型企业为主，占据90％以上，且该类企业以离散制造居多，它们在制造业信息化浪潮中的发展形势是直接影响我国国民经济的主要因素。
　　 制造执行系统(Manufacturing Execution System，MES)的出现不仅填补了制造企业的过程控制系统(Process Control System，PCS)与企业资源计划(Enterprise Resource Planning，ERP)之间的信息鸿沟，而且极大地推动了制造业信息化的发展。但传统MES通用性、可集成性和可重构性都比较差，同时中小型离散制造企业规模小、资金少、技术实习弱、管理混乱，而该类企业在制造生产中又急需一种低成本、可集成、可重构、可定制的MES系统。因此，通过对传统MES进行重构以满足中小型离散制造业复杂多变的业务需求是目前以及未来的研究热点。而组件技术从始以来一直在系统开发中被广泛使用，目前已经达到了非常成熟的地步。课题研究充分利用组件的高可复用性和具备不同大小的粒度性，通过对MES系统结构组件化，使得MES系统可根据企业的需求变化对系统相应地组件进行修改、组装和裁剪进行快速重构，而同时MES系统结构不需要发生大的变化。基于此思路，提出了基于组件的中小型离散制造业MES重构研究。
　　 课题研究以中小型离散制造企业为背景，首先介绍了该类企业的生产特征，然后设计了该类企业MES重构前的体系结构及MES与计划层和控制层的信息交互模型，分析了系统的核心功能模块和MES系统可重构的角度。
　　 接下来，课题研究首先解决了MES业务组件的组装和裁剪问题，然后根据不同类型的组件从多角度研究MES系统的重构技术和方法，分别从系统层次上（包括表示层、业务层和数据层）、开发阶段上（包括需求分析、系统设计和系统实现）和组件粒度上（包括对象类级、组件单元子系统级和应用系统级）对MES系统重构技术和方法进行了研究。
　　 对MES系统重构技术和方法进行研究后，课题研究对实现前的重构系统进行了分析与设计。分别设计了MES重构系统的体系结构和技术架构。然后从可重构MES系统管理、运行控制和MES自身业务功能三方面进行了需求分析，设计了相应的统一建模语言(Unified Modeling Language，UML)的静态和动态模型以及数据库概念模型等。
　　 课题研究最后对分析和设计好的MES重构系统进行了子系统示例实现，介绍了系统环境、开发工具和开发技术，介绍了系统框架搭建的层次，并以设备管理子模块为实现示例对MES业务重构进行演示，给出了相关的代码示例和系统实现后的部分功能界面。