（系统分析与集成专业论文）基于web服务的企业质量数据管理系统设计.pdf

一。11。1。1。1。_。一 摘要 摘要 针对目前制造执行系统普遍缺乏可集成性和可扩展性的情况，本文在前人 对制造执行系统研究的基础上，沿用软件复用的思想来构建可集成、可扩展的 制造执行系统。通过对软件的复用，抽取其中的可用部分，达到重新获取新的 系统功能或重新集成一个新的系统的目的。 为了实现软件复用的目的，本文结合w e b 服务跨平台、跨协议的特点，通 过使用w e b 服务将客户端与组件隔离，使两者之间的通信都是经过w e b 服务来 完成。组件通过w e b 服务调用才向客户端提供功能服务，而客户端则通过使用 不同组合形式的w e b 服务来获得单个或多个组件提供的功能。用这样的方式， 组件就被重复调用即软件被复用，在需要新的系统功能时只需要使用w e b 服务 调用相关的组件即可，这样就达到了系统的重新集成和扩展的要求。 在上述基础上，本文以某企业的实际运行情况作为案例，在该案例中具体分 析了w e b 服务在制造执行系统中的应用，对基于w e b 服务的m e s 系统架构各 层进行实现，系统以n e t 作为开发平台，使用c 群语言，后台使用s q ls e r v e r 数据库管理系统，采用b s 结构的开发方式，最终对系统做了部分实现。 通过验证说明，建立在该架构上的系统是可行的，该系统不仅能够提供企业 需要的功能服务，而且随着企业的变化发展而原有系统功能无法满足用户时， 通过在该架构上通过创建新的w e b 服务来实现新的系统功能。从相反的角度来 说，即系统具备可集成和可扩展的性能。 关键词：w e b 服务；m e s ；s o a ；n e t a b s t r a c t t h ec u r r e n tm 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 sa r em o s t l yl a c ko fi n t e g r a t i o n a n ds c a l a b i l i t y t ot h i ss i t u a t i o n ，t h i sp a p e ru s e sa ni d e ao fr e - u s i n gt h es o f t w a r et o f i xt h i ss i t u a t i o n , w h i c hw a sp r o v e de a r l i e rt h a ti tw o r k st oi n c r e a s et h ei n t e g r a t i o n a n ds c a l a b i l i t y b yr e u s i n gt h es o f t w a r e ，w ec a nu s et h ea v a i l a b l ep a r to ft h eo l d s y s t e mt oi n c r e a t en e wf u n c t i o n so ri n t e g r a t ea n e ws y s t e m b a s e do nt h ef e a t u r e so fw e bs e r v i c e ，s u c ha sc r o s s - p l a t f o r m , c r o s s - p r o t o c o l f e a t u r e s ，id e t e r m i n e dt ou s et h et e c h n o l o g yo fw e bs e r v i c et oa c h i e v et h ep u r p o s eo f r e - u s i n gs o f t w a r e w i t hw e bs e r v i c ew ec a ni s o l a t et h ec o m p o n e n ta n dt h ec l i e n t , m 蛐i t 吼1 t h a tb o t ho ft h e mc o m m u n i c a t ew i t he a c ho t h e rt h r o u g hw e b s e r v i c e t h a ti st os a y , c o m p o n e n t sp r o v i d ef u n c t i o n st h r o u g hw e bs e r v i c e a n d c f i e n t sn e e dt oc a uf o ras i n g l ew e bs e r v i c eo rac o m b i n a t i o no fw e bs e r v i c e st og e t t h er i g h tf u n c t i o n s i nt h i sw a y , t h ec o m p o n e n t sc a nb eu s e da g a i n , t h a tm e a n st h e s o f t w a r ei sr e - u s e d i fan e wf u n c t i o no ran e ws y s t e mi sn e e d e d , w h a tw ed oi st o c r e a t ew e bs e r v i c e st oc a l lf o rr i g h tc o m p o n e n t s ，a n dt op r o v i d et h e mt ot h ec l i e n t s b a s e do nt h et h e o r i e sa b o v e ，u s i n ga l la c t u a lo p e r a t i o no f a n e n t e r p r i s ea sa c a s e ， t h i sp a p e rs t u d i e do nu s i n gw e bs e r v i c et ob u i l dam 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 w h i c hh a sh i 曲q u a l i t i e so fi n t e g r a t i o na n ds c a l a b i l i t y i nt h i sc a s e ，f i r s t l yia n a l y s e d d e m a n d so f t h ee n t e r p r i s e ，t h e np r o p o u n d e daf i a m e w o r kt or e a l i z ew e bs e r v i c e ，a n d o f f e r e dd e t a i l so ft h ef r a m e w o r k t h es y s t e mt o o k n e ta sad e v e l o p m e n tp l a t f o r m , u s e dc 撑l a n g u a g e ，a n du s e dt h es q ls e r v e rd a t a b a s e 邪t h eb a c k g r o u n d , a d o p t e dt h e b ss t r u c t u r ed e v e l o p m e n tm e t h o d s ，a n dr e a l i z e dp a r to f t h ei n f o r m a t i o ns y s t e m b yu s i n gt h es y s t e m ，i tm a k e ss e n s et ob u i l das y s t e mw i t has e r v i c e - o r i e n t e d a r c h i t e c t u r eb a s e do nw e bs e r v i c e t h es y s t e mn o to n l yc a np r o v i d et h en o m a l f u n c t i o n st h a ts a t i s f yt h ed e m a n d so ft h ee n t e r p r i s e ，b u ta l s oi n c l u d et h eq u a l i t i e so f i n t e g r a t i o na n ds c a l a b i l i t y t h a tm e a n s ，w i t ht h ed e v e l o p m e n to ft h ee n t e r p r i s e ，i ft h e o l ds y s t e mc a l ln o ts a t i s f yt h eg r o w i n gd e m a n d s ，w ec a nc r e a mn e ww e bs e r v i c e s c a l l i n gf o r a v a i l a b l ec o m p o n e n t st oo f f e rn e wf u n c t i o n so rt oi n t e g r a t ean e w s y s t e m i na no p p o s i t ew a y , t h es y s t e mh a st h ea b i l i t i e st ob er e - i n t e g r a t e da n de x t e n d k e y w o r d ：w e bs e r v i c e ；m e s ；s o a ；n e t 目录 目录 第l 章绪论l 1 1 选题意义和背景l 1 2 国内外现状3 1 2 1 国外现状3 1 2 2 国内现状。4 1 3 相关理论5 l3 1m 匠s 。5 1 3 2w 曲服务技术。7 1 4 课题研究思路l o 1 4 1 研究目的。l o 1 4 2 研究方法。l l 1 5 论文组织结构1 1 第2 章需求分析和功能模块设计1 3 2 1 需求分析1 3 2 2 功能模块设计1 5 2 3 本章小结1 6 第3 章系统设计17 3 1 系统架构设计l7 3 1 1 面向服务的i v i e s 架构的提出1 7 3 1 2 面向服务的m 匣s 架构设计。1 9 3 1 3 面向服务的i v i e s 优势2 l 3 2 系统详细设计2 2 3 2 1 数据库设计2 2 3 2 2 数据访问层设计2 7 3 2 3 组件层设计2 9 3 2 4 服务层设计 3 2 5 表示层设计。3 5 3 3 本章小结3 6 第4 章系统实现3 7 4 1 实现系统的软硬件支持3 7 4 1 1 实现系统的软件开发及运行环境选择3 7 4 1 2 实现w e b 服务的v i s u a ls t u d i o n e t2 0 0 8 3 7 4 2 数据库实现3 7 4 3 数据访问层实现3 9 4 3 1 实体类库实现3 9 4 3 2 数据访问类实现。3 9 4 4 组件层实现4 0 4 5 服务层实现4 2 l 一 目录 4 5 1 服务的具体开发4 2 4 5 2 服务的发布4 5 4 6 表示层实现4 6 4 7 本章小结：4 8 第5 章系统运行4 9 5 1 系统登录4 9 5 2 系统主界面。5 0 5 3 系统功能5 0 5 3 1 录入信息5 l 5 3 2 维护信息5 3 5 3 - 3 查询信息5 3 5 4 本章小结5 4 第6 章总结和展望。5 5 6 1j 总结。5 5 6 2 展望5 5 参考文献5 7 致谢6 ( ) 攻读硕士学位期间发表论文6 l 第1 章绪论 1 1 选题意义和背景 第1 章绪论 制造业是我国国民经济重要的支柱产业之一，其中中小型制造企业在国民经济中处于 相当重要的地位，但是我国只是制造大国而非制造强国。与发达国家相比，我国制造业的 信息化水平还处在较低水准，一些规模较大的企业已经度过硬件设施的建设阶段，开始软 件功能建设，但缺乏对于决策支持系统、知识管理系统等层面的重视【l 】，而一些中小制造 企业则还停留在较为简易的数据记录甚至纸质记录的阶段。利用信息手段改造和优化中小 型制造企业将成为这些企业在竞争中生存发展的关键田。因此，如何运用信息技术促进工 业信息化、提升企业制造执行能力已成为我国制造业发展的迫切需求。 当前制造企业面临的市场形势主要表现如下：产品市场需求形式向多样化、个性化方 向发展；市场响应能力和速度要求快，最终市场响应速度快的企业将淘汰响应速度慢的企 业；产品的范畴已经不再仅仅局限于产品本身，其范畴已经扩展到产品、质量、制造周期 以及售后服务的综合体；市场竞争范围由区域竞争向全球化竞争转变；企业的核心竞争力 由生产规模能力向创新能力和快速响应能力转变。 随着生存压力加剧，制造业企业对信息化需求更为迫切，希望通过信息化有效控制成 本，加强企业管理，沟通市场信息。目前制造企业管理系统中具有代表性的主要运行体系 有： 1 ) m i s ( m a n a g e m e n ti n f o r m a t i s y s t e m ，信息管理系统) 企业的信息管理系统主要进行数据记录、查询和总结等方面的工作。 2 ) m r p 3 ( m a t e r i a lr e q u i r ep l a n n i n g ，物料需求计划) 企业的信息管理系统通过计算机的运算能力对产品构成进行管理，实现依据客户订单 和产品结构清单展开并计算物料需求计划，从而达到优化的管理目标。m r p 系统强调物料 库存管理与生产计划，根据设置安全库存和利用物料清单，实现对生产与库存的集成控制， 从而达到解决阻碍生产各种问题的目的。 3 ) m r pi i ( m a n u f a c t u r er e s o u r c ep l a n n i n g ，制造资源计划) a p i c s f 4 1 ( t h ea s s o c i a t i o nf o ro p e r a t i o n sm a n a g e m e n t ，美国生产与库存管理协会) 将 m r p i i 定义为是为制造业公司的所有资源作有效规划的一种方法i s 。它是一个围绕企业的 基本经营目标，以生产计划为主线，计划和控制企业的各种制造资源，形成对企业的物料 流、信息流和资金流等的动态反馈系统。与m r p 系统相比，m r p i i 系统增加了对企业生 南京信息工程大学硕士学位论文 产能力、加工工时等的管理，从而实现通过计算机进行生产排程的功能，同时也增加了应 收、应付、成本及总账的财务管理，在制造过程中伴随着资金的流动，在企业中形成以计 算机为核心的闭环管理系统，通过对企业生产成本和资金流动方向的掌握，为企业的决策 领导层提供生产管理计划调整的依据，为制造企业带来经济效益。这种管理系统已能动态 监察到生产、供应和销售销的全部过程。 4 ) e r p o q ( e n t e r p r i s er e s o u r 优p l a n n i n g ，企业资源计划) e r p 使得以计算机为核心的企业级管理系统更为成熟。e r p 以其建立在信息技术基础 上的系统化管理思想，增加了包括财务预测、生产能力、调整资源调度等方面的功能。在 j i t t n ( j u s ti n1 缸e ，准时化生产) 对丰田公司渡过第一次能源危机起到了突出作用后，其 受到了其他国家生产制造企业的重视，并且逐渐在欧洲和美国的日资企业及当地企业中推 行开来。j i t 生产方式的实质是保持物质流和信息流在生产中的同步，实现以恰当数量的 物料，在恰当的时候进入恰当的地方，生产出恰当质量的产品。这种方法可以减少库存， 缩短工时，降低成本，提高生产效率喁】。e r p 系统配合准时化生产实现质量管理和生产资 源调度管理及辅助决策的功能，成为为企业提供决策运行手段的管理平台网。 目前的主流决策管理系统通过结合实施m r p 厄r p 加强企业管理，但在实际应用中 还是存在一些不足，主要表现为：m r p e r p 软件主要是针对资源计划，这些系统通常能 对过往记录作处理分析，也能对生产事件做预期规划，但是对与正在发生的事件却无法作 规范化的处理。随着企业信息化和管理的深入，企业渐渐认识到，上层生产计划管理受市 场影响，计划跟不上变化。同时m r p e r p 软件无法顾及生产现场的管理，而在传统的 生产现场管理中，面向控制的底层控制系统也无法满足多变的竞争需求，生产现场管理成 了一个黑箱作业。如何将黑箱透明化、将生产现场管理信息化，在产生生产问题时能够及 时找出影响产品质量和成本的问题，提高计划实时性和灵活性，成为企业急需关切的问题。 实际上早在上世纪年代后期，企业的上层生产计划管理系统e r p 受到市场的影响 越来越大，e r p 系统所做资源规划与底层过程控制系统之间脱节的问题日趋严重，生产计 划系统与生产控制系统之间存在信息鸿沟。如何充分利用上下层之间的数据，解决两者之 间的脱节问题【l o 】，成为改善企业生产线运行效率的重要方面。如何提高车间生产的信息化 和规范化，研究者意识到制造执行系统是解决这一问题的有效途径 车间作为实现产品增值和利润增长的具体物化中心，车间生产管理才是企业实现生产 计划科学管理、生产成本有效控制的重要环节，提高车间层的信息化，建立科学有效的车 间生产管理，企业可以系统、协调、有序地进行及时、低成本的生产出高质量的产品，产 生可观的经济效益。因此推进生产车间的信息化、建立车间生产制造执行系统，成为实现 企业计划层、车间执行层和底层控制层的闭环系统的重要环节。要加强车间生产过程的管 2 理和控制，除了必须协调各类生产资源，如设备、人员和各种物料等以外，还要能够对实 时事件快速响应【1 1 1 。 在过去的2 0 年里，我国曾大力实施c i m s ( c o m p u t e ri n t e g r a t e dm a n u f a c t u r i n gs y s t e m ， 计算机集成制造系统) 发展战略h 2 1 。一系列c i m s 系列丛书4 8 】总结了我国在现代集成制 造技术领域中的最新成果。由于缺乏对这些硬件资源合理配置和优化管理，缺少对车间生 产过程的监控的重视，使得c i m s 并没有取得预期的效果。因此，推广实施i v i e s 成为提升 车间生产水平的必由之路。 1 9 9 0 年美国的咨询调查公司a m r ( a d v a n c 越m a n u f a c t u r i n gr e s e a r c h ) 首次提出了 m e 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 ，制造执行系统) 的概念并使用u 射。1 9 9 2 年美国成 立了制造执行系统国际联合会( m e s a i n t e r n a t i o n a l ) ，其宗旨是宣传m e s 思想和产品，向 企业界推广i v i e s 制定的一系列研究和开发计划。1 9 9 7 年m e s a 发布了六个i v i e s 白皮书 ( m e sw h i t 印a p e r s ) ，分别阐述了i v i e s 的定义与功能、m e s 与相关系统间的数据流程、 i v i e s 应用产生的效益、m e s 软件评估与选择以及m e s 发展趋势等问题进行了详细的说明 和阐述 2 0 - z 3 。1 9 9 9 年，n i s t ( n a t i o n a li n s t i t u t eo f s t a n d a r d sa n dt e c h n o l o g y ，美国国家标准 与技术研究所) 在m e s a 白皮书的基础上，发布有关i v i e s 模型的报告，将m e s 有关概念 规范化【2 4 】。2 0 0 0 年至2 0 0 3 年期间，a n s i ( a m e r i c a nn a t i o n a ls t a n d a r d si n s t i t u t e ，美国国 家标准协会) 致力于i v i e s 标准化工作( a n s i j i s a 9 5 ) ，陆续发布了s p 9 5 系列标准瞄御， 包括s p 9 5 0 1 模型与术语标准、s p 9 5 0 2 对象模型属性标准、s p 9 5 0 3 制造信息活动模型标 准、s p 9 5 0 4 制造操作对象模型标准，其中s p 9 5 0 1 已经被i e c i s o 接受为国际标准，s p 9 5 0 1 对生产过程涉及的资源信息及其数据结构与表达信息关联的方法作出规范化要求，s p 9 5 0 2 对第l 部分定义的要求作出了详细的解释与说明，s p 9 5 0 3 提出了管理层与制造层之间进行 信息交换的协议和格式。2 0 0 0 年，m e s a 发布了第七个关于i v i e s 的白皮书网。随着m e n 的概念逐步形成和理论的发展，m e s 得到迅猛发展。 1 2 国内外现状 1 2 1 国外现状 传统的m e s ( t r a d i t i o n a lm e s ，1 诫忸s ) 是从7 0 年代的零星车间级应用发展到复杂的 具有一定集成能力的系统。该类系统起初是针对一个特定的环境( 如航空、装配、半导体、 食品和卫生等行业) 而设计的，现在已经应用到整个工业领域咧。 3 南京信息工程大学硕士学位论文 t - m e s 分为专用m e s ( p o i n ti v i e s ) 和集成i v i e s ( i n t e g r a t e di v i e s ) 两个大类【3 0 】。专 用m e s 中又分为两种情况：一种针对单独的生产问题( 如在制品数量过大、产品质量无 法控制、资源分配缺乏依据等) ，提供有针对性同时也相对有限的功能( 如资源分配和调度、 质量管理、过程控制、设备维护等) ：另一种是针对具体领域的生产环境，如应用于半导体 和m e m s ( m i c r o - e l e c t r o - m e c h a n i c a ls y s t e m s ，微机电系统) 车间的i v i e s 、应用于f m s ( f l e x i b l em a n u f a c t u r es y s t e m ，柔性制造系统) 的m e s 等。专用i v i e s 的优点是实施快、 投入少，但通用性和可集成性差。它在功能上已实现了弥补上层事务处理和下层实时控制 系统断层的不足，此外，其应用功能丰富、逻辑数据库统一性高、过程模型规范化的特点 一定程度上推进了集成m e s 的应用。但由于该类系统针对特定的车间环境，缺乏柔性、 通用性及高度集成性，较难随业务过程变化而重新配置【3 l 一2 】。 为了解决t - m e s 的不足，在分析信息技术发展和i v i e s 发展前景的基础上，a m r 提出 了可集成i v i e s ( i n t e g r a t a b l em 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 ，i - m e s ) 这一概念p 3 1 ，i - m e s 逐渐成为人们研究的热点。i - i v i e s 结合两类传统m e s 的特点，并在开发中应用了模块化、 消息机制和组件技术，使得i - m e s 兼具专用m e s 和集成m e s 的特点的同时，还具有可重 构、可扩展和互操作的特点，能够对不同厂商之间的系统进行集成和对原有系统进行复用。 在研究方面，j b a r r y 等人阴埂出通过应用面向对象技术和组件技术，应用分布式对 象架构、工作流、事务、智能代理和知识管理技术来实现制造和业务程序和政策，构造可 重构、可扩展的可集成i v i e s 研究；d d i e p 等人【3 5 】提出通过多a g e n t 构建分布式的m e s ， 旨在构建具有柔性的、可扩展和可控制的分布式生产体系；g m o l i n a 等人 3 0 i 介绍了一种基 于w e b 服务技术的软件架构，讨论了在该架构下如何更好的解决m e s 系统中中间件的互 操作性问题；s a m e hm s a a d 3 7 1 提出以模块配置和模块重组的方法解决制造执行系统的重构 问题；m f l e t e h e r 等人【3 8 】提出了一种具有实时性的框架模型来构建虚拟生产线的制造执行 系统。在应用方面，目前厂家提供的m e s 系统有h o n e y w e l l 公司的m e s 解决方案、美国 a s p e nt e c h 公司为化学企业提供的m b s 解决方案、e m e r s o n 公司旗下的m e s 平台软 件、德国p s i - b t 为钢铁企业提供全流程的三级生产管理解决方案、英国b r o n e r 公司提供 的p p s 系统、韩国p o s d a t a 公司设计的s t e e l p l a 解决方案【3 9 】等。西门子公司提供的 m e s 产品s i m a t i ci t 采用了微软的解决方案，基本上包括了所有的i v i e s 功能。s i m a t i c i t 是一个由框架、组件和工业套构成的系统，具有可集成的性能。 1 2 2 国内现状 近年来我国i v i e s 的研究和产业都有了一定的发展，但总体来说，与西方发达国家相 比，我国无论是在m e s 技术深度与应用广度上都存在较大差距。就国内而言，m r p h 、 4 第l 章绪论 m i s 逐渐成熟并普及，而对制造执行层的m 匣s 软件开发与应用还相对薄弱。但是施行i v i e s 的重要性已经引起国内企业界和相关研究单位对m e s 的重视程度。 相关研究单位在国家8 6 3 计划资助下，把对m e s 系统的研究也从关注m e s 的功能扩 大到考虑m e s 的集成性、重构性的问题上来。研究成果主要有：饶运清等人 4 0 l 认为m e s 是实现车间生产管理实时化的基本技术手段，指出智能化和集成化是m e s 技术与系统的 重要发展趋势；宋海生等人【4 l 】研究了网络联盟企业中基于w e b 的分布式生产单位m e s 软 件体系结构；夏晓鹏等人 4 2 1 分析了敏捷制造下m e s 的特点，提出面向敏捷制造的m e s 不仅要费用合理更要具有良好的适应性、可重构性和可集成性，为敏捷制造企业制订i v i e s 实施的整体解决方案提供参考；刘世平等人【4 3 】提出了基于i v i e s 的敏捷化车间管理控制系 统的体系结构，采用面向对象的方法对a g e n t 的构造进行了讨论，使i v i e s 具有快速动态重 组生产过程的能力；吕赐兴、朱云龙等人 4 4 1 提出提出敏捷生产调度中的协商策略，采用 a g e n t 技术进行i - m e s 的构建和软件系统的开发；夏静华等人【4 5 】在分析制造系统控制结构 的发展轨迹的基础上，提出了具有分散化、集成化、智能化特征的先进制造系统模式，构 建了车间级的敏捷制造系统先进管理控制系统( a m c s ) 的体系结构及其功能模型。在应 用上，m e s 产品的自主研发才刚刚开始。目前国内主要的m e s 厂商和系统方案有嗍：和 利时公司h o l l i a s 姬s 、浙大中控的e s p s u i t e 、上海灵蛙制造执行系统l 巧i x m e s 、 o r b i t - m 哐s ( 奥比特m e s ) 采用o r b i t 组件平台与微软n e t ( v s 2 0 0 5 ) 平台开发的双平台 战略、长沙艾特科技m e s 系统和明基逐鹿制造执行解决方案。 1 3 相关理论 l j 1m 匣s 1 3 1 1m e s 定义 i v i e s 是美国管理界在9 0 年代提出的新概念【4 7 】，它的提出是为了解决了企业资源计划 ( e r p ) 与过程控制系统( p c s ) 之间存在的断层问题，使现代制造业信息系统除了有良 好的规划决策系统，还有能使决策计划得到良好落实的执行系统。 m e s a 对m e s 的定义如下：“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，这些生产活动是指从订单发放到出产成品的整个过程。它通过收集和分析实 时的生产现场信息来对车间发生的各项活动进行指导、响应和报告，同时向企业提供有关 生产活动的任务评价信息的决策支持”【锝】。上述的定义中强调了以下三点： 1 )m e s 在整个企业信息集成系统中承上启下，上层与企业计划层相连接，下层与底层过 程控制层相衔接，起到生产活动与管理活动信息沟通的作用； 5 南京信息工程大学硕士学位论文 2 ) m e s 的目的在于优化管理活动，它强调精确的实时数据； 3 )m e s 是围绕企业生产这一为企业直接带来效益的价值增值过程进行的，它强调控制和 协调。 1 3 1 2 企业三层体系结构 a m r 提出的企业三层体系结构包括底层过程控制系统( p r o c e s sc o n t r o ls y s t e m ，p c s ) 、 企业计划层( e r p ) 和中间层m e s 系统，其模型图参见图1 1 嗍。a m e 指出i v i e s 位于企 业上层计划决策系统和底层过程控制系统之间，其任务是将业务系统生成的生产计划传递 给生产现场，并将生产现场的信息及时收集、上传和处理嗍，有效填补了生产现场管理的 信息化空缺，并且已成为国内外制造企业层次划分的主要依据。 图1 1a m r 三层企业集成模型图 1 ) 过程控制系统( p c s ) 图1 1 中，底层的过程控制系统( p c s ) 包括自动过程控制系统如p l c ( p r o g r a m m a b l e l o g i cc o n t r o l l e r ，可编程逻辑控制器) 和d c s ( d i s t r i b u t e dc o n t r o ls y s t e m ，分布式控制系 统) 、数据采集系统( 如条形码阅读器) 和基于软件的控制器( 如数字控制、运动控制、机 器人控制以及人机接口控制) 等。它一方面执行m e s 下达的操作指令，另一方面向制造 执行系统反馈实时的信息。 2 )企业计划层( e l 心) 图1 1 中，顶层的e r p 系统中包括四个主要功能模块，分别是物流管理、生产管理、 财务管理和人力资源管理。这四个主要功能模块和m e s 之间存在相互作用为：物流管理 中采购管理、销售管理和库存管理和m e s 有双向信息通信；生产管理是e r p 与m e s 集成 进而实现企业整体管理的地方；财务管理主要是薪资、总账等与m e s 交互；人力资源管 理中主要是人事管理和考勤管理，与m e s 交互核对出勤等状况。 6 第l 章绪论 3 ) 制造执行系统( m e s ) 根据m e s a 于1 9 9 7 年提出的i v i e s 功能模型【5 l 】，图1 1 中作为中间层的i v i e s 中包括 了负责车间控制和管理的1 1 个功能模块，分别是资源配置和状态模块、运作广详细调度模 块、分派生产单元模块、文档管理模块、数据采集获取模块、人力资源管理模块、质量管 理模块、过程管理模块、维护管理模块、产品跟踪和追溯模块以及绩效分析模块。其基本 功能分别为：资源分配和状态模块的功能是管理资源状态及分配信息，包括具有生产能力 的实体( 如机床、辅助工具、物料、劳动者等) 以及在生产加工前时必备的文档；运作 详细调度模块的功能是规划生产操作计划，提供指定生产单元相关的作业排序功能( 如优 先级、属性、特点和方式等) ，最大限度的减少生产过程中非生产时间；分派生产单元模块 的功能是以订单以及其他各种可能的形式管理和控制生产单元中物料流或信息流，调整车 间生产计划，处理返修品和废品，全盘控制在制品数量；文档管理模块的功能是管理与生 产相关的记录、单据，并存储管理过往数据；数据采集获取模块的功能是通过手工录入或 各种自动方式采集生产现场产生的各种数据信息；人力资源管理模块的功能是实时记录员 工状态信息( 包括迟到早退、工作时间和出勤报告等) ；质量管理模块的功能是实时分析生 产现场收集到的数据以控制产品质量，包括质量操作和那些以保证中间产品或最终产品质 量为目的的操作管理；过程管理模块的功能是全程控制生产过程，对生产中的错误向用户 提供决策支持；维护管理模块的功能是协调、指导和跟踪设备、工具及其相关资产的可用 性，跟踪和指导企业的车间设备维护以保证制造过程的顺利进行，并产生除报警外的阶段 性、周期性和预防性的维护计划，保证维护调度得意顺利执行；产品跟踪和追溯模块的功 能是提供产品在任意时刻的位置及其状态信息，并做出产品生产过程的历史记录，实现最 终产品生产情况的可追溯性；绩效分析模块的功能是搜集和分析各功能模块的信息，提供 实时的制造过程结果报告，并将结果与过去的历史记录及所期望的经营目标进行比较分析。 由于车间生产活动的复杂性和对i v i e s 认识上的差别，目前对m e s a 提出的功能模型 还存在一些争议。m e s a 规定，只具备1 1 个之中的某一个或几个，也属i v i e s 系统的单一 产品。 1 3 2w e b 服务技术 1 3 2 1w e b 服务的概念 根据w 3 c 的定义，w e b 服务( w e bs e r v i c e ) 是一种面向服务的架构的技术，其通过 标准的w e b 协议提供服务，用以支持网络间不同机器的互动操作，保证即使是不同平台的 应用服务也可以互操作5 2 1 。w e b 服务至今还没有统一的一致的定义。以下是几种比较权威 的定义。 7 南京信息工程大学硕士学位论文 1 ) w e b 服务是自包含的、模块化的应用程序，在w e b 中被描述、发布、查找及调用。 2 )w e b 服务是基于网络的分布式的模块化组件，它遵循特定的规范来执行专门的任务， 在此基础上实现与其他兼容组件的互操作 5 3 】。 3 ) w e b 服务是指企业对内部或外部发布的在线i n t e m e t 应用服务，以完成专门的应用要 求。 由此可见，w e b 服务主要包含了两层含义：第一，它是指封装成单一实体并发布到网 络的功能的集合；第二，w e b 服务是指调用这些功能所获得的服务。 由于w e b 服务被认为是一种部署在w e b 上的对象，因此具有面向对象技术所具有的 所有优点。另外，w e b 服务是以x m l ( e x t e n s i b l em a r k u pl a n g u a g e ，可扩展标记语言) 和 开放的w e b 规范技术为基础的。因此，从使用者的角度来看，w e b 服务具有以下特点： 1 )完好的封装性：从外部使用者的角度看，使用者能且仅能看到关于w e b 服务的一系列 功能列表，而对实现细节无法知晓，具有良好的封装性。 2 )松耦合：w e b 服务的任何变更都是不对外公布的，即对外透明。因此当一个w e b 服务 的实现细节发生变化时，使用者对此并不知晓。 3 )使用标准协议规范：w e b 服务使用开放的标准协议进行描述、传输和交换。这些标准 协议对外公认和免费，以便开发人员依据这些协议能够有规范的实现或修改w e b 服 务。 4 )可集成性高：w e b 服务采取标准w e b 协议作为描述规范，能够屏蔽了不同软件平台的 差异实现跨平台 1 3 2 2w e b 服务的体系结构 w e b 服务由服务提供者、服务请求者和服务代理这三个参与者以及发布、查找和绑定 这三个基本操作构成i s 4 。w e b 服务提供者将自身拥有的w e b 服务对其他的服务和用户提供 访问，w e b 服务请求者使用s o a p ( s i m p l eo b j e c t a c c e s sp r o i o c o l ，简单对象访问协议) 向 w e b 服务提供者发送请求以获得服务，w 曲服务注册中心则是充当管理者的角色，将w e b 服务请求者与合适的w e b 服务提供者联系起来，一般是u d d i ( u n i v e r s a ld e s c r i p t i o n d i s c o v e r ya n di n t e g r a t i o n ，统一描述、发现与集成协议) 。在通信中，w e b 服务使用w s d l ( w e bs e r v i c ed e s c r i p t i o nl a n g u a g e ，w e b 服务描述语言) 文档进行自描述。 w e b 服务的体系结构基于三种角色( 服务提供者、服务注册中心和服务请求者) 进行 交互，交互涉及发布、查找和绑定操作。其体系结构图参见图1 2 8 第l 章绪论 发现 图l - 2w e b 服务的体系结构图 服务提供者定义w e b 服务的服务描述并把它发布到服务请求者或服务注册中心，服务 请求者从注册中心检索服务描述完成查找操作，然后使用服务描述与服务提供者进行绑定 操作并最终实现对w e b 服务的调用。这三个角色在实际应用中存在角色交叉的现象，一个 w e b 服务既可以是提供者，也可以是请求者，或者同时兼具这两个角色。服务提供者、服 务请求者和服务注册中心的功能如下：服务提供者( s e r v i c ep r o v i d e r ) 发布自己的服务， 并且使用自身服务的请求进行响应；服务请求者( s e r v i c er e q u e s t e r ) 利用服务代理查找所 需的服务，然后使用该服务；服务注册中心( s e r v i c er e g i s t r y ) 注册已经发布的服务提供 者，对其进行分类，并提供搜索服务。 对于利用w e b 服务的应用程序，必须发生以下三个操作：