基于ISA95的MES集成接口研究
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美國(guó)先進(jìn)制造研究機(jī)構(gòu)AMR(Advanced Manufacturing Research)將 MES (Manufacturing Execution System，制造執(zhí)行系統(tǒng))定義為“位于上層的計(jì)劃管理系統(tǒng)與底層的工業(yè)控制之間的面向車間層的管理信息系統(tǒng)”，它為操作人員／管理人員提供計(jì)劃的執(zhí)行、跟蹤以及所有資源(人、設(shè)備、物料、客戶需求等)的當(dāng)前狀態(tài)。
MES作為聯(lián)結(jié)上層的計(jì)劃管理系統(tǒng)與底層的工業(yè)控制系統(tǒng)的一個(gè)中間應(yīng)用層，需要承擔(dān)的重要工作之一就是在底層的工控系統(tǒng)和上層的計(jì)劃系統(tǒng)間加工與傳遞信息，進(jìn)行系統(tǒng)間的縱向整合。例如對(duì)自動(dòng)化設(shè)備作業(yè)的工序產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)，通過(guò)獲取工控設(shè)備提供作業(yè)信號(hào)，應(yīng)用MES系統(tǒng)進(jìn)行匯總加工，作為最終的詳細(xì)產(chǎn)量數(shù)據(jù)傳遞給上層的計(jì)劃管理系統(tǒng)，這是一個(gè)典型的信息傳遞過(guò)程。為了做到這一類的信息傳遞，系統(tǒng)間的接口是保證數(shù)據(jù)順利傳遞的關(guān)鍵。
2 ISA95標(biāo)準(zhǔn)
由于沒有通用的集成模型、造成用戶交流困難、不同供應(yīng)商集成困難、集成后維護(hù)困難，因此美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局(ANSI)和儀表、系統(tǒng)和自動(dòng)化學(xué)會(huì)(ISA)聯(lián)合發(fā)布了ISA-95標(biāo)準(zhǔn)，全稱“企業(yè)與控制系統(tǒng)集成”標(biāo)準(zhǔn)，以下簡(jiǎn)稱ISA95標(biāo)準(zhǔn)。
ISA95標(biāo)準(zhǔn)是一個(gè)還處于發(fā)展中的參考模型。它基于四層制造企業(yè)層次結(jié)構(gòu)，定義了連接企業(yè)和控制層行為的良好集成慣例。最初的重點(diǎn)是最上面兩層(見圖1)，即業(yè)務(wù)規(guī)劃和物流層(第4層)和以及制造操作和控制層(第3層)。ISA95的目的是提供一致的功能描述術(shù)語(yǔ)、信息和操作模型、以及信息數(shù)據(jù)交換。目前它還沒有給出明確的協(xié)議或?qū)嵤┓桨?。它?部分組成，其中第1、2、5部分集中在第3層與第4層的接口，第3、4部分集中在制造操作。
3 B2MML規(guī)范
B2MML(Business To Manufacturing Markup Language，業(yè)務(wù)到制造標(biāo)記語(yǔ)言)規(guī)范是ISA95標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容的XML執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)。它利用XML Schema對(duì)標(biāo)準(zhǔn)定義的資源、信息流進(jìn)行具體描述，定義企業(yè)管控系統(tǒng)間需交換數(shù)據(jù)的內(nèi)容和格式。利用這一規(guī)范可以對(duì)不同應(yīng)用系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)指定統(tǒng)一的意義明確的標(biāo)簽，使同一數(shù)據(jù)可以為有需求的不同系統(tǒng)重復(fù)利用，達(dá)到系統(tǒng)間信息共享的目的。B2MML由WBF(World Batch Forum)創(chuàng)建，基于XML創(chuàng)建了第3層與第4層之間的通信規(guī)范的一種實(shí)現(xiàn)方式，用于文本信息交換。B2MML使業(yè)務(wù)過(guò)程和制造過(guò)程實(shí)現(xiàn)無(wú)縫集成，保證成本最小化的互操作性。而XML的使用也促成了異構(gòu)系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換。
4 基于Web Service的數(shù)據(jù)交換平臺(tái)
W3CWeb Services Architecture小組達(dá)成一致意見的Web Service的暫行定義如下：Web Service是由URI標(biāo)識(shí)的應(yīng)用程序，其接口和綁定可以通過(guò)XML構(gòu)件進(jìn)行定義、描述和發(fā)現(xiàn)，Web Service支持通過(guò)基于因特網(wǎng)的協(xié)議使用基于XML的消息與其他應(yīng)用程序直接交互。Web Service是一種通過(guò)開放標(biāo)準(zhǔn)、Intemet以及基于業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的Intranet技術(shù)動(dòng)態(tài)交互的軟件組(應(yīng)用程序和數(shù)據(jù))，它可以將不同廠商、不同硬件、不同語(yǔ)言編寫成的應(yīng)用程序集成到一起。Web Service是下一代的WWW，它允許在Web站點(diǎn)上放置可編程的元素，能進(jìn)行基于Web的分布式計(jì)算和處理。
本文提出利用Web Service建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)交換平臺(tái)。數(shù)據(jù)交換平臺(tái)是建立在物理網(wǎng)絡(luò)之上實(shí)現(xiàn)各個(gè)應(yīng)用之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊环N“軟通道”，主要功能是實(shí)現(xiàn)各系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳遞，并在一定程度上實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)整合。
Web Service技術(shù)為企業(yè)解決多平臺(tái)、多結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)、跨地域的信息交換提供了一條解決途徑。基于Web Service的企業(yè)數(shù)據(jù)交換是當(dāng)前解決大型企業(yè)集團(tuán)數(shù)據(jù)交換與共享的有效途徑。在本文的應(yīng)用中，Web Service可以將業(yè)務(wù)規(guī)劃和物流層(第4層)的系統(tǒng)，如ERP、SCM等與制造操作和控制層(第3層)，如MES系統(tǒng)無(wú)縫地連接起來(lái)。
5 基于Web Service的數(shù)據(jù)交換平臺(tái)設(shè)計(jì)
本文設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)交換平臺(tái)如圖2所示。圖2中，下方是數(shù)據(jù)交換中心，配備Web服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器。Web服務(wù)器上面部署Web Service。系統(tǒng)l和系統(tǒng)2是需要交換數(shù)據(jù)的系統(tǒng)，在本文中，可以是ERP、SCM、MES等任何需要交換數(shù)據(jù)的獨(dú)立系統(tǒng)。數(shù)據(jù)交換過(guò)程如下：假設(shè)系統(tǒng)l要發(fā)送數(shù)據(jù)給系統(tǒng)2，則系統(tǒng)1將數(shù)據(jù)目的地設(shè)置成系統(tǒng)2，將數(shù)據(jù)發(fā)送到數(shù)據(jù)交換中心，數(shù)據(jù)交換中心將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)里面。然后系統(tǒng)2登錄數(shù)據(jù)交換中心再接收數(shù)據(jù)。任何系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)交換都按照這種過(guò)程。這種數(shù)據(jù)交換方式使各系統(tǒng)間的耦合程度最低，現(xiàn)有的系統(tǒng)只需增加Web Service的調(diào)用過(guò)程就可以進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，而不需要改動(dòng)原來(lái)的系統(tǒng)。
評(píng)論