（计算机应用技术专业论文）基于组件的中小型离散制造业mes重构研究.pdf

r e s e a r c ho nm esr e c o n f i g u r a b l ef o rs m a l la n dm e d i u m d i s c r e t em a n u f a c t u r i n ge n t e r p r i s e s b a s e do nc o m p o n e n t s m a j o r ：c o m p u t e ra p p l i e dt e c h n o l o g y d i r e c t i o no fs t u d y ：m a n u f a c t u r i n gi n f o r m a t i z a t i o n g r a d u a t es t u d e n t ：t uj i y u e s u p e r v i s o r ：p r o f z h o ud e j i a n c o l l e g eo fi n f o r m a t i o ns c i e n c ea n de n g i n e e r i n g g u i l i nu n i v e r s i t yo f t e c h n o l o g y s e p t e m b e r , 2 0 0 8t oa p r i l ，2 0 10 研究生学位论文独创性声明和版权使用授权书 独创性声明 本人声明：所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。 据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含他人已经发表或撰写 过的研究成果，也不包含为获得其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。对论文的 完成提供过帮助的有关人员已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者( 签字) ： 签字日期： 殊继默 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解( 学校) 有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国 家有关部门或机构送交论文的印刷本和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权( 学 校) 可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或 扫描等复制手段保存、汇编学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本学位论文 收录到中国学位论文全文数据库，并通过网络向社会公众提供信息服务。( 保密的学 位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名： 舞继l 阪 签字日期：功阳年6 月日 导师签字：阕锄争 签字日期：p f 睥，月厂日 摘要 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9 0 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( m a n u f a c t u r i n ge x e c u t i o ns y s t e m ，m e s ) 的出现不仅填补了制造企业的 过程控制系统( p r o c e s sc o n t r o ls y s t e m ，p c s ) 与企业资源计划( e n t e r p r i s er e s o u r c ep l a n n i n g ， e r p ) 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m e s 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m e s 系统。因此，通过对传统m e s 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m e s 系统结构组件化，使得m e s 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m e s 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m e s 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m e s 重构前的体系结构及m e s 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m e s 系统可重构的角度。 接下来，课题研究首先解决了m e s 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m e s 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m e s 系统重构技术和方法进行了研究。 对m e s 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m e s 重构系统的体系结构和技术架构。然后从可重构m e s 系统管理、 运行控制和m e s 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 ( u n i f i e dm o d e l i n gl a r g u a g e ，u m l ) 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m e s 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m e s 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。 关键词：制造执行系统( m e s ) ；离散制造；组件；中小企业；重构 a b s t l a c t a bs t r a c t m a n u f a c t u r i n gi n d u s t r y i st h es e c o n dl a r g e s ti n d u s t r yo fo u rc o u n t r y , i t se c o n o m y a c c o u n t i n gf o rt h em a i np o s i t i o no f t h en a t i o n a le c o n o m y , p a r t i c u l a r l yw o r t hm e n t i o n i n gi st h a t c h i n a sm a n u f a c t u r i n gs e c t o ri sd o m i n a t e db ys m e s ，a c c o u n t i n gf o rm o r et h a n9 0 ，a n dt h e m a j o r i t yo fs u c he n t e r p r i s e sa r ed i s c r e t em a n u f a c t u r i n g , t 1 1 e yp l a yad i r e c tm a j o rf a c t o ri nt h e m a n u f a c t u r i n gd e v e l o p m e n tw a v eo fc h i n a sn a t i o n a le c o n o m y m a n u f a c t u r i n ge x e c u t i o ns y s t e m ( m e s ) i sn o to n l yf i l l e dt h ei n f o r m a t i o ng a pb e t w e e n m a n u f a c t u r i n ge n t e r p r i s e sp c sa n dt h ee r p , a n da l s og r e a t l yp r o m o t e dt h ed e v e l o p m e n to f m a n u f a c t u r i n gi n f o r m a t i o n h o w e v e r , t r a d i t i o n a lm e si sp o o ri nv e r s a t i l e ，c a nb ei n t e g r a t e d a n dr e c o n f i g u r a b l e ，a n dt h e s ee n t e r p r i s e sn e e dl o wc o s t 、c a nb ei n t e g r a t e d ，r e c o n f i g u r a b l e ， c u s t o m i z a b l em e ss y s t e m t h e r e f o r e , r e c o n s t r u c t e dt h et r a d i t i o n a lm e st om e e tt h en e e d so f s m a l la n dm e d i u mb u s i n e s sr e q u i r e m e n t so fd i s c r e t em a n u f a c t u r i n gc o m p l e xc h a n g e si st h e c u r r e n ta n df u t u r er e s e a r c hf o c u s t h ec o m p o n e n t st e c h n o l o g yf r o mt h eb e g i n n i n gh a sb e e ni n t h es y s t e md e v e l o p m e n ta r ew i d e l yu s e d ，h a sn o wr e a c h e dav e r ym a t u r es t a g e r e s e a r c h p r o j e c t sm a k ef u l lu s eo fc o m p o n e n t s 诵t l lh i g l lr e u s a b i l i t ya n dg r a n u l a r i t yo fd i f f e r e n ts i z e s ， t h r o u g ht h em e ss y s t e ma r c h i t e c t u r ec o m p o n e n t - b a s e d ，m a k i n gm e ss y s t e ma c c o r d i n gt ot h e c h a n g i n gn e e d so fe n t e r p r i s e sc o r r e s p o n d i n gc o m p o n e n t so ft h es y s t e mc h a n g e s ，a s s e m b l ya n d r a p i dr e c o n s t r u c t i o no fc u t t i n g , w h i l em e ss y s t e ma r c h i t e c t u r ed o e sn o tr e q u i r eam a j o rc h a n g e b a s e do nt h i si d e ap r o p o s e de o m p o n e n t - b l a s e ds m a l la n dm e d i u ms i z e dd i s c r e t em a n u f a c t u r i n g r e c o n f i g u r a b l eo fm e s r e s e a r c hp r o j e c t s b a c k g r o u n di ss m a l la n dm e d i u ms i z e dd i s c r e t em a n u f a c t u r i n g e n t e r p r i s e s ，f i r s t l y , i n t r o d u c e dt h ep r o d u c t i o nf e a t u r e s ，t h e nd e s i g n e dt h em e sa r c h i t e c t u r e b e f o r er e c o n s t r u c t i o no ft h e s ee n t e r p r i s e s 、t h ei n t e r a c t i o nm o d e lo fb e t w e e np r o g r a m i n f o r m a t i o nl a y e ra n dc o n t r o ll a y e r , a n da n a l y s i s e dc o r ef u n c t i o n a lm o d u l e sa n dt h ev i e wp o i n t o fm e s s y s t e m sc a nr e c o n s t r u c t n e x t ，t h er e s e a r c hf i r s to fa l ls o l v et h em e sb u s i n e s sc o m p o n e n ta s s e m b l ya n dc u t t i n g i s s u e s ，a n dt h e na c c o r d i n gt od i f f e r e n tt y p e so fc o m p o n e n t so ft h em e ss y s t e m ，f r o m m u l t i a n g l er e s e a r c h e dt h er e c o n s t r u c t i o nt e c h n i q u e sa n dm e t h o d s ，r e s p e c t i v e l y , f r o mt h e s y s t e ml e v e l ( i n c l u d i n gt h ep r e s e n t a t i o nl a y e r , b u s i n e s sl a y e ra n dd a t al a y e r ) ，t h ed e v e l o p m e n t s t a g e ( i n c l u d i n gr e q u i r e m e n t sa n a l y s i s ，s y s t e md e s i g na n ds y s t e mi m p l e m e n t a t i o n ) a n dt h e c o m p o n e n t so fg r a n u l a r i t y ( i n c l u d i n gt h eo b j e c tc l a s sl e v e l ，c o m p o n e n tu n i ts u b s y s t e ml e v e l a n ds y s t e m - l e v e la p p l i c a t i o n s ) o nt h em e s s y s t e mo fr e c o n s t r u c t i n gr e s e a r c h e dt h et e c h n i c a l a n dm e t h o d s a f t e rr e s e a r c h e dt h er e c o n s t r u c t i o nt e c h n o l o g ya n dm e t h o do ft h em e ss y s t e m ，a n a l y s i s a n dd e s i g nt h es y s t e mb e f o r er e c o n s t r u c t i o n r e s p e c t l yd e s i g n e dt h es y s t e ma r c h i t e c t u r ea n d t e c h n i c a la r c h i t e c t u r e t h e nf r o mt h em e ss y s t e mm a n a g e m e n t ，o p e r a t i o nc o n t r o la n dm e s f e a t u r e st h r e ea s p e c t so ft h e i rb u s i n e s sn e e d sa n a l y s i s ，d e s i g no ft h ec o r r e s p o n d i n gs t a t i ca n d i i h b s t r a c t d y n a m i cm o d e lo fu m ld i a g r a m sa n dc o n c e p t u a lm o d e lo ft h ed a t a b a s ea n ds oo n f i n a l l y , a n a l y s i s a n dr e s e a r c hp r o j e c t sd e s i g n e dm e sr e c o n s t r u c t i o ns y s t e mh a sb e e n s u b s a m p l ei m p l e m e n t a t i o n ，i n t r o d u c e dt h es y s t e me n v i r o n m e n t , d e v e l o p m e n tt o o l sa n d d e v e l o p m e n tt e c h n o l o g y , i n t r o d u c e dt h es y s t e mt ob u i l dt h ef r a m e w o r kl e v e l ，a n dt od e v i c e m a n a g e m e n ts u b m o d u l ef o rt l l er e a l i z a t i o ne x a m p l eo ft h em e sr e c o n s t r u c t i o no p e r a t i o n s d e m o n s t r a t e ，g i v e nt h er e l e v a n tc o d ee x a m p l e sa n ds o m eo ft h ef e a t u r e sa f t e rt h es y s t e m i m p l e m e n t a t i o ni n t e r f a c ed i a g r a m k e yw o r d s ：m a n u f a c t u r i n ge x e c u t i o ns y s t e m ( m e s ) d i s c r e t em a n u f a c t u r i n g , c o m p o n e n t , s m e s , r e c o n f i g u r a b l e i i i 目录 摘 a b s t r a c t 目录 第1 章绪论 目录 l 1 1 课题的研究背景1 1 2 国内外研究现状与发展趋势2 1 2 1m e s 的研究现状：2 1 2 2m e s 的发展趋势2 1 3 课题的研究意义和目标3 1 3 1 研究意义3 1 3 2 研究目标3 1 4 课题的研究内容3 1 5 论文的组织结构4 第2 章中小型离散制造业及其m e s ； 2 1 中小型离散制造业的生产特征5 2 2 中小型离散制造业m e s 5 2 2 1 中小型离散制造业m e s 体系结构6 2 2 2m e s 与计划层和控制层的信息交互模型6 2 2 3 中小型离散制造业m e s 核心功能模块。7 2 3 中小型离散制造业m e s 组件7 2 3 1 组件标准分类7 2 3 2 组件粒度划分8 2 4 中小型离散制造业m e s 重构角度分析：8 2 4 1m e s 在系统层次上重构的角度分析8 2 4 2m e s 在开发阶段上重构的角度分析8 2 4 3m e s 在组件粒度上重构的角度分析9 2 5 ，j 、结9 第3 章中小型离散制造业m e s 重构技术和方法1 0 3 1m e s 业务组件的组装和裁剪1 0 3 1 1 业务组件组装和裁剪技术介绍1 0 3 1 2 业务组件组装和裁剪的实现1 2 3 2 根据不同类型组件多角度对m e s 系统进行重构的方法1 4 3 2 1m e s 系统在系统层次上的重构方法1 4 3 2 2m e s 系统在开发阶段上的重构方法2 3 3 2 - 3m e s 系统在组件粒度上的重构方法- 3 3 i v 目录 3 3 小结4 6 第4 章中小型离散制造业m e s 重构系统分析与设计 4 7 4 1 中小型离散制造业可重构m e s 架构设计4 7 4 2 系统需求分析4 7 4 2 1 可重构m e s 系统管理功能需求分析4 8 4 2 2 可重构m e s 系统运行控制功能需求分析5 l 4 2 3m e s 自身业务功能需求分析5 2 4 3 系统模型设计。5 4 4 3 1 系统u m l 动态模型设计5 4 4 3 2 系统数据库概念模型设计5 5 4 4 j 、结5 6 第5 章中小型离散制造业m e s 重构系统的实现 5 1 系统实现配置说明。5 7 5 1 1 系统环境说明。5 7 5 1 2 系统工具说明5 7 5 1 3 系统技术说明。5 7 5 2 系统框架的搭建5 8 5 2 1 系统w 曲层5 9 5 2 2 系统持久层6 0 5 2 3 系统业务层6 l 5 3 系统重构代码示例6 2 5 3 1t u s c a n ys c a 组件组装代码示例6 2 5 3 2t u s c a n ys c a 组件组装配置文件代码示例6 4 5 3 3 将s c a 应用程序发布为w e b 应用的代码示例6 5 5 4 系统部分功能界面6 6 5 5 小结6 7 第6 章总结与展望6 8 6 1 论文总结6 8 6 2 研究展望6 8 致谢6 9 参考文献7 0 攻读硕士学位期间发表的学术论文和参加的项目。7 2 发表的论文：7 2 参加的项目：7 2 v 桂林理工大学硕士学位论文 1 1 课题的研究背景 第l 章绪论 我国是制造业大国，制造业在我国国民经济第二产业中占有重要地位。而中小型制 造业是我国制造业的基础，该类企业量大面广，具有机制灵活，市场响应速度快等潜在 优势【1 1 。 在国家“十五计划以前，国内企业信息化管理领域的技术和产品的研究，主要精一 力都集中在m r p i i 到e r p ，而m e s 技术研究几乎是空白。其原因，相对于e r p 等离线管理 系统而言，m e s 要求生产和制造过程的数据、信息等是实时在线，m e s 面向企业的生产过 程和制造过程的管理比较困难，这是其一，其二由于企业底层制造过程信息化弱，针对 制造过程的管理困难，企业m e s 需求没有突显出来。这些因素的存在严重影响了制造业 信息化的进程【2 j 。 刚步入“十五”计划时，我国c i m s 专家组将制造执行系统( m a n u f a c t u r i n ge x e c u t i o n s y s t e m ，m e s ) 的研究开始提上重要历程，逐步弥补企业生产计划与生产过程中出现的信 息空白。根据国际制造执行系统协会( m a n u f a c t u r i n ge x e c u t i o ns y s t e ma s s o c i a t i o n ，m e s a ) 的定义，m e s 是一些能够完成车间生产活动管理及优化的硬件和软件的集合，这些生产 活动覆盖从订单发放到出产成品的全过程【3 】。 然而，传统的m e s 在可集成性、通用性、可重构性上都比较差，针对不同行业的 m e s 功能无法借鉴和使用，不利于在广大中小型离散制造企业中迅速推广【4 】。但中小型 离散制造业存在制造实力弱、技术不强、资金不足、管理混乱等不足，同时它又急需一 套适合企业自身需要的m e s 。 组件技术自从上世纪9 0 年代以来得到了迅猛发展。以此为契机，可重构制造执行系 统( r e c o n f i g u r a b l em e s ，r m e s ) 通过软件结构组件化，完全可实现m e s 功能模块的组装、 剪裁和重构，弥补了t - m e s 的不足，已成为目前及未来的研究热点【3 ”】。 本课题研究在广西制造系统与先进制造技术重点实验室开放基金( 编号：桂科能 0 7 1 0 9 0 0 80 2 4k ) 的基础上依托广西研究生教育创新基金项目( 基于组件的中小型离散 制造企业m e s 复用技术研究，编号：2 0 0 8 1 0 5 9 6 0 8 1 2 m 0 3 ) ，结合广西制造业信息化推广 实际情况，以广西区中小型离散制造企业为研究背景，着重研究基于组件的中小型离散 制造业的m e s 重构。 桂林理工大学硕士学位论文 1 2 国内外研究现状与发展趋势 1 2 1m e s 的研究现状 国外m e s 系统主要有美国i n t e l u t i o n 公司开发的f i xf o rw i n d o w s ；c o n s i l i u m 公司开 发的w o r k s t r e a m 和f a b 3 0 0 ：r o c k w e l la u t o m a t i o n 推出的r s b i z w a r e 方案；这些公司开 发的产品功能大多具有m e s 的主要核心功能模块，有传统型的m e s ( t - m e s ) 、可集成的 m e s ( i m e s ) 和可重构的m e s ( r m e s ) ，涉及的离散行业主要包括汽车、电子、机械制造 和航空航天等p j 。 国内涉及到可重构m e s 的研究状况主要有：朱建江等提出的基于h o l o n 的可重构 m e s 的研究【6 】；邹顺享等提出的基于w e b 的可重构制造执行系统研裂7 】王琦峰等提出 的面向服务的离散车间可重构制造执行系统研究【8 1 ；周华等提出的基于代理的可重构制 造执行系统研究【9 】；张士杰等提出的基于组件的可重构制造执行系统【1 0 1 ；傅博侠等提出 的基于j 2 e e 的制造执行系统的可重构性研究【l l 】；还有朱传军等提出的基于c o r b a 的可 重构制造执行系统研究【1 2 】等等。纵观上述研究情况，目前极少有针对中小型离散制造企 业的软件结构组件化的可重构m e s 系统的研究。相比之下，基于组件的中小型离散制造 业m e s 重构研究和应用更加任重而道远。 1 2 2m e s 的发展趋势 从国外来看，美国最早提出m e s 这个概念，对m e s 的研究也最多。日本和欧洲国 家也较早开展了m e s 标准制定和研究工作。日本的制造科学与技术中心提出了一个基于 c o r b a 、与平台无关的o p e n m e s 框架规范。德国的西门子公司开发了自己的基于工业 标准化和软件组件的m e s s i e m e n s m e s ，并已成功应用到各种工业自动化项目，与上层 的e r p 系统和底层的s c a d a 系统也进行了很好的集成。 在国内，虽然国外m e s 占着主导位置，但以中控软件、石化盈科、宝信软件等企业 为代表的少数几家国产企业所推出有特色的行业解决方案已经在国内取得了一定的业 绩。2 0 0 8 年一场波及全球的世界金融危机为中国制造业进行产业升级提供了机遇，政府 对汽车、钢铁等行业的调整振兴方案的推出，加快了我国m e s 新技术的、新产品的研发 和市场的整合。同时中共十六大明确提出“建设节约型社会，走新型工业化道路”，信息 化作为节能减排的重要手段得到了快速发展，而m e s 作为信息化的重要组成部分，也在 此背景下得到了前所未有的重视与关注。“面向行业应用的可配置m e s 平台及产品 已 成为2 0 0 7 年度的国家高技术研究发展计划( 8 6 3 计划) 先进制造技术领域重点项目之一。 该项目主要是结合国内外m e s 现有技术及最新技术发展趋势面向行业应用的可配置 m e s 关键技术研究，建立典型生产模式的m e s 组件库及相应的工具集。 2 桂林理工大学硕士学位论文 2 0 0 9 年1 1 月在上海新国际博览中心举行的第八届m e s 开发与应用研究专题研讨会 上，对m e s 未来发展趋势作了深入的探讨。在围绕“m e s 如何推进企业自动化系统的发 展”这一主题讨论中指出了m e s 的行业性强，通用功能占约7 0 ，其余3 0 需要定制开 发。定制开发需要一个平台，通过基础的组件来组合而成。 因此可见国内m e s 主要朝向可配置、可适应、可集成、可重构的m e s 体系结构等 方向进行研究【l 引。 1 3 课题的研究意义和目标 1 3 1 研究意义 中小型离散制造业存在资金不足、技术实力弱、管理混乱等特点，同时它需要一套 适合企业自身需要的m e s 系统，而传统m e s 存在通用性差、可集成性差和可重构性差 等不足，针对以上情况，本课题研究一种基于组件的适合中小型离散制造业的可重构 m e s 。课题研究充分利用组件的高可复用性和具有不同大小的粒度性研究了m e s 系统的 重构技术和方法，使得当企业需求发生变化时，系统只需要对组件进行相应地修改、组 装和裁剪以适应需求的变更，而整个m e s 系统结构不需要发生大的变化。这种可重构的 m e s 在灵活性、通用性和重构性上更强，同时，系统的设计和实现所使用的技术和产品 都是基于开源的，相比之下，这种m e s 系统对企业而言上线成本更小、用户可定制性和 系统可扩展性更好。因此，研究和设计一套这样的m e s 系统具有一定突破性的意义。 1 3 2 研究目标 以中小型离散制造业为研究背景，研究该类企业m e s 重构技术和方法，主要包括组 件组装和裁剪技术及其实现，在m e s 系统层次、开发阶段和组件粒度上进行重构的方法 等，在此基础上，对m e s 重构系统进行分析与设计，最后以设备管理子系统的子功能为 实现示例演示基于组件的m e s 重构过程。 1 4 课题的研究内容 课题分析了中小型离散制造业的生产特征，设计了该类企业m e s 重构前的体系结构 和该类企业m e s 与计划层和控制层的信息交互模型，并阐述了m e s 的核心功能，分析 了该类企业m e s 可重构的角度。接着介绍了m e s 业务组件的组装和裁剪技术并对组件 的重构进行了实现。然后根据不同类型和粒度的组件从不同的角度( 如系统层次、开发阶 段和组件粒度) 对m e s 系统的重构技术和方法进行了研究，接着从系统管理、运行控制 和m e s 自身业务功能三方面对重构系统进行了需求分析，设计了组件重构过程的扩展 桂林理工大学硕士学位论文 u m l 活动图和数据库概念模型中的e r 图。最后，列出了系统实现的相关环境和所使用 的工具及开发技术等，阐明了m e s 重构系统框架搭建的层次，并以设备管理子模块为系 统实现示例对系统重构进行了演示，给出了相关的代码示例和实现后的部分功能界面图。 1 5 论文的组织结构 本文共分六章，安排如下： 第l 章：绪论。介绍课题的研究背景、现状与发展趋势，明确研究意义，阐述研究 内容和目标，最后列出文章的组织结构。 第2 章：中小型离散制造业及其m e s 。分析了中小型离散制造业的生产特征，介绍 了m e s 重构前的体系结构，设计了m e s 与计划层和控制层的信息交互模型，分析了m e s 的核心功能，介绍了m e s 组件的标准分类和粒度，最后，分析了该类m e s 可重构的角 度。 第3 章：中小型离散制造业m e s 重构技术和方法。介绍了m e s 业务组件的组装和 裁剪技术，对业务组件的重构进行了实现。根据不同类型的组件从多角度对中小型离散 制造业m e s 重构技术和方法进行了研究。 第4 章：中小型离散制造业m e s 重构系统的分析与设计。设计了中小离散制造业 m e s 重构系统的体系结构和技术架构。从系统管理、运行控制和m e s 自身业务功能上 对系统进行了需求分析。设计了系统组件重构过程的扩展u m l 活动图和数据库概念模型 中的e r 图。 第5 章：中小型离散制造业m e s 重构系统的实现。列出了系统实现所涉及的环境， 所用的工具和开发技术。给出了相关的代码示例和实现后的部分系统功能界面图。 第6 章：总结与展望。对论文的工作进行总结，并展望下一步的研究工作。 4 桂林理工大学硕士学位论文 第2 章中小型离散制造业及其m e s 2 1 中小型离散制造业的生产特征 离散制造所加工的物料状态是离散的，主要发生物理形状变化，如各种机电产品、 家用电器等f 1 4 】。分布的行业主要包括机械加工、电子元器件制造、汽车、服装、家具、 五金、医疗设备、玩具生产等【l5 1 。目前的离散制造企业，其生产方式既有按订单生产， 也有按库存生产；既有大批量生产，也有单件小批量生产。因此相对于流程型企业，这 类企业具有集约度低、产品结构复杂、制造工艺复杂、各制造过程关联性强、品种多、 更新快等特点。 此外，需要特别指出的是，中小型离散制造业由于自身规模和资金有限，其生产环 境复杂多变，主要生产特征表现在【1 5 】： ( 1 ) 影响生产计划的因素较多，生产计划制订非常复杂。 ( 2 ) 能力需求是根据每个产品混合建立，并且很难预测。 ( 3 ) 生产数据多，且数据的收集、维护和检索工作量大。 ( 4 ) 工作流根据特定产品的不同经过不同的加工车间由于每个生产任务对同一车间 能力的需求不同，因此工作流经常出现不平衡。 ( 5 ) 由于产品的种类变化较多，非标准产品多，设备和工人必须有足够灵活的适应能 力。 ( 6 ) 通常情况下，一个产品的加工周期较长，每项工作在工作中心前的排队时间很长， 引起加工时间的延迟和在制品库存的增加。 ( 7 ) 原材料、半成品、成品、废品频繁出入库、成本计算复杂，需要针对成本对象并 随着生产过程进行成本的归集和分配。 ( 8 ) 使用标准成本法进行成本核算。 ( 9 ) 注重实际成本和标准成本的差异比较和不同角度的成本分析。 2 2 中小型离散制造业m e s 在了解了中小型离散制造业后，有必要分析下该类企业所需要的m e s ，主要包括重 构前的体系结构、其与计划层和控制层的信息交互模型、系统组件和核心功能。 桂林理工大学硕士学位论文 2 2 1 中小型离散制造业m e s 体系结构 中小型离散制造业m e s 包括生产作业计划、生产调度、设备管理、质量管理、物料 跟踪、工艺管理、数据管理、数据分析等功能模块。管理的重点是产品生产的执行过程， 作用是以分或小时为单位平衡整体的生产能力，对产品的制造过程进行跟踪16 1 。其体系 结构如图2 1 所示： 图2 1 中小型离散制造业m e s 体系结构 2 2 2m e s 与计划层和控制层的信息交互模型 计 划 层 执 行 层 控 翻 层 m e s 层的计划系统基于工厂的详细状况，综合考虑产品交货期、生产工艺限制、生 产顺序优化等，制定生产作业计划，进行动态生产调度。m e s 执行与计划层和控制层的 交互模型如图2 2 所示： 图2 2 中小型离散制造& m e s 与计划层和控制层的信息交互模型 6 桂林理工大学硕士学位论文 2 2 3 中小型离散制造业m e s 核心功能模块 生产调度系统是中小型离散制造业m e s 的核心部分，由作业计划、生产调度和物 料跟踪三个核心功能模块组成，其核心功能模块如图2 3 所示： 反馈 图2 3 中小型离散制造业m e s 核心功能模块 其中： ( 1 ) 作业计划模块。接受生产计划并将其分解为任务单元、平衡设备能力、指派加工 设备、编制作业计划，与其相关联的实体有工具、原料、设备、工艺路线以及匹 配规则等，包括月、周、同计划的编制、调整、查询、能力需求，设备能力负荷， 物料需求，工具需求等功能。 ( 2 ) 生产调度模块。主要解决在给定生产计划前提下，针对因故障、供需变动、工艺 切换、资源波动等造成的系统状态变化，在线调整作业计划，实时地作出有关生 产方案、工艺路线、资源分配的变动决策，以满足实际生产的要求。 ( 3 ) 物料跟踪模块。将生产指令下达给车间工作组进行生产，同时，由物料跟踪管理 模块进行物料跟踪。从过程控制系统或人机交互系统采集生产实际数据与生产指 令完成信息，进行显示和分析整理，向生产调度模块提供所需的生产实际数据， 最终将反馈信息传递给生产计划部门，为物料跟踪和合同跟踪提供准确信息。 2 3 中小型离散制造业m e s 组件 组件的定义：它是封装系统特定功能、提供透明服务、可重用的软件模块【期。 2 3 1 组件标准分类 组件从大的角度可分为技术类组件和商业类组件。技术类组件主要是提供技术支持 如网络通讯、持久化服务等；商业类组件主要是提供领域知识的支持如业务实体等【1 8 1 。 目前工业软件组件标准主要有三类：微软的c o m c o m + 、o m g 的c o r b a 以及s u n 公 司的j a v a b e a n e j b 。这些组件的标准已经得到广泛的使用，考虑到组件的可移植性、粒 度划分和开发成本及性能，本课题研究选择j a v a b e a n 作为中小型离散制造业m e s 的组 7 桂林理工大学硕士学位论文 件标准。 2 3 2 组件粒度划分 组件具有不同的粒度大小和类型分类，从粒度上看，组件小到可以是一个代码中的 对象类，大到可以是一个应用系鲥3 4 1 。从类型分类上，按层次可分为三大类：用户界面 层组件即表示层组件、业务逻辑层组件和数据层组件；按开发阶段可分为需求分析阶段 组件、设计阶段组件和系统实现阶段组件；按适用范围可分为通用型组件、专用型组件 和定制型组件。 2 4 中小型离散制造业m e s 重构角度分析 不难发现，m e s 需要重构主要是因为企业的业务流程在不断地变更。所以，要研究