支持MES系统的服务程序设计

lihuolin958

    上世纪90年代以来，信息技术不断的发展和成熟，同时，在经济全球化趋势不断加强的背景下企业竞争的市场环境已经发生了根本的变化，市场的主要特征表现为以顾客的需求和企业的需求创造为主要特征，市场竞争的要素涉及到了工控时间、质量、价格、服务、环境和产品的更新率。为了提高企业的竞争能力，企业必须重视把制造技术与信息技术、自动化技术、现代管理技术和系统科学技术有机的融合在一起。   
   
　　MES(Manufacturing Execution System)即“制造执行系统”同企业资源计划(ERP)一样从理念发展到软件平台，是信息技术发展的必然产物。然而，目前在国内许多企业尤其是工厂企业对MES的重视程度远不及ERP，事实上在工厂型的企业里应用MES不仅能够迅速的提高该企业的市场竞争能力，同时也能迅速的为企业现有的信息网络投资获取回报。     1 MES的架构设计
    MES在整个企业的信息化系统中处于承上启下的地位，是获取生产实时信息的接口。如图1所示
　　　　　
    1.1 传统的MES
    在我国，现有的MES大都是针对某一特定领域或工作环境而设计的单一的应用系统，这种MES的通用性差，这种MES往往适用于连续型的生产企业，且前提是该企业的生产管理非常完善，流水线生产程度极高，目前的实际情况是，我国大多数企业,尤其是国企，很多都是非流水线的离散型生产企业，因此这种MES并不适用于在我国的企业大范围推广，同时这种MES也不能适应多变的市场需求。
    1.2 我国MES的使用现状
    目前，国内还没有自主开发得很成熟的适用于多种生产类型的MES软件。目前大多数MES都是针对连续型生产企业的，目前实施该类型MES比较成功的企业有广州本田、TCL,NUFO中国、杭州士兰集成电路公司。但是，由于我国大多数企业的管理并不完善，目前许多成功企业采用的MES都是从国外引进的，它们的价格昂贵。通常在一个企业实施MES少则几百万，多则甚至几千万，而且这些费用紧紧是MES的软件部分。许多企业难以承受昂贵的MES开发费用，再者，国外的MES的开发对象是具有非常先进的制造技术，和具有非常丰富的生产经验的企业，并不一定都适用于国内的企业，在实施过程中通常会对策略进行修改，这又加长了实施周期。而如何降低MES的开发成本和增加MES的灵活性，使MES能够适用于我国大部分生产方式相对落后的离散型制造企业是当前在国内企业实施MES的当务之急。
    1.3 服务程序支持的MES
    服务程序支持的MES继承了模块化MES的优点，并且以服务程序作为整个MES系统中的核心部分是沟通MES系统现场数据获取、数据提交、数据整理、数据保存的桥梁，同时能够完成生产计划的制定、排序、下达(包括自动和手工)、暂停、恢复、插入、取消等，几乎所有有关生产计划执行的操作都可以通过服务程序来完成。如图2所示，可以看出在整个MES系统中，服务程序连接了下层的数据采集模块和上层的管理模块，并提供了与其他系统或设备的扩展接口，采取服务程序的架构，能够连接产品在产过程 中所 经 过的各个离散加工点，使得MES服务器成为各个离散加工点的加工信息处理中心。在企业内部，为了保证系统的稳定性、安全性以及降低开发成本，提高现有信息网络的利用率，MES系统的上位设计宜采用C/S三层体系结构，这样，服务程序又可以作为这种三层C/S结构MES的中间层，并可以把部分业务规则、数据访问、合法性校验等集成到服务程序中。
2 MES服务程序的具体设计
    基于上述的MES的构思，我们设计了一套服务程序支持的MES，其基本架构如图2所示。其中服务程序部分是该MES的核心部分其具体的设计及讨论如下:
　　　　　
    2.1 通信协议的设计
    在本MES系统中，服务程序需要完成与下层通信模块和上层管理模块的通信，首先要考虑的必然是通信协议的选用，在计算机与计算机的网络通讯中我们采用局域网中常用的TCP/IP协议，这一层协议的选用主要与MES系统建立的硬件网络环境有关。除了网络硬件层协议的选择，在软件层也需要设计一套请求应答协议，许多软件开发者认为程序在与不同的模块间进行通信时应该采用统一的请求应答协议，并且将这些程序放在同一个程序文件中，虽然这种设计方式有利于减少程序的开发周期但是却增加了软件的后期维护难度，尤其在移植MES的部分模块时甚至会造成协议混乱而导致移植失败。
　　因此，我们在设计MES的服务程序的请求应答协议时把与不同模块通信的协议及程序放在相互独立的文件中以提高服务程序与其它MES模块通信的效率以及这部分代码的可读性和可维护性。例如，与底层的通信模块通信时可采用:CMDFlag +请求命令类型+CMDSplit+信息1+DataSplit+信息2+DataSplit+……+信息n+Data0ver其中CMDFIag为通信模块向服务程序请求的命令类型起始分割符，MDSplit为请求命令类型的结束分割符同时表示请求命令中具体信息的开始，请求命令中的具体信息之间以DataSplit作为分割符，最后请求命令以Data0ver为结束符。
    相应的应答协议或其它MES模块与服务程序通信的请求应答协议也可以仿照这种格式来制定，需要注意的是在具体的程序设计中要注意保持命令类型的唯一性，以避免系统在解释命令类型时产生歧义，同时程序对协议进行解释时还必须具有一定的容错能力。



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