支持MES的工装管理系统的设计与实现.doc

支持MES的工装管理系统的设计与实现发表时间：2009-6-29房亚东杜来红来源：万方数据关键字：车间制造执行系统工装管理面向对象总体架构信息化调查找茬投稿收藏评论好文推荐打印社区分享首先介绍车问制造执行系统的概念，并分析了车间制造执行系统对工装管理的需求；其次利用STEP标准中EXPRESS-G表示方法实现工装资源的特征描述；然后运用面向对象的思想对工装管理系统进行了分析与设计，并遵循J2EE模式给出了系统总体架构；最后介绍了JavaBeans组件技术、JavaScript脚本技术以及CSS技术等系统实现关键技术。1 引 言 车间制造执行系统(Manufacturing Execution System，MES)由美国先进制造研究机构(Advanced Manufacturing Research，AMR)提出，AMR认为MES是上层计划管理系统与底层工业控制之间的、面向车间层的管理信息系统，它能够通过信息传递对从订单下达到产晶完成的整个生产过程进行优化管理。当工厂发生实时事件时，MES能对此及时做出反应和报告，并用当前的准确数据对它们进行指导和处理。这种对状态变化的迅速响应使MES能够减少企业内部没有附加值的活动，有效地指导工厂的生产运作过程，从而使其既能提高工厂及时交货能力，改善物料的流通性能，又能提高生产回报率。在制造执行系统国际联合会(MESA)定义的MES应具备的11个功能模块中，资源分配和状态管理尤为重要。 工装泛指工艺装备，是指企业在生产某种产品过程中，为了实现工艺规程的要求所需用的各种工具和附加装置的总称。随着企业的发展，在生产过程中设计、制造的工艺装备越来越多，而工装的各种参数、使用状况等综合起来信息量就更大了。靠人工管理就会出现诸如：信息收集不全、效率低、使用不便、不易长期保存等问题。上述问题难以保证车间实时排产和动态调度的顺利进行，已成为MES在企业应用和实施的一个瓶颈。为了有效解决上述问题就需要用先进的信息与网络技术，运用先进的管理思想来改造传统的工装管理方式，以提高企业的效益和综合竞争力。2 工装资源特征的描述和表达 工装资源模型不可能强求描述的统一，特别是对于种类繁多、个性丰富的具体工装很难抽象。综合分析制造资源生命周期各个阶段的信息特点，本文采用特征建模技术对工装资源信息进行描述，工装资源特征可以分为5大类：基本信息、历史信息、库存信息、技术参数、维护信息，利用STEP标准中图示化表示方法EXPRESS-G得到的工装资源信息描述框架如图1所示。图1 工装资源信息模型3 系统分析与设计 3.1 工装管理系统功能树 在分析MES环境下工装管理业务流程的基础上，运用面向对象的思想，通过uML建模工具Rational Rose对工装管理进行了建模，其Business用例如图2所示。其中，涉及的用户角色包括系统管理员、工具室库存管理员、班组长、计划调度员等，工装管理的功能有工装查询、工装入库上账、工装借用、工装报废、工装归还和公告栏管理等。图2 工装管理用例分析 3.2 数据库设计 支持MES的工装管理系统的数据分为两大类：静态数据、动态数据。静态数据包括：涉及工装各个环节的部门信息、人员信息、工装的各种原始性能参数等，这些信息一般来说是不会随着工装状态的变化而改变。动态信息包括：工装的状态信息、日常使用信息、送修送检后的性能参数、合同信息等。通过对航天某企业中工艺装备报废申请单、增(减)清单、台账和履历卡等原始数据的分析总结，利用EM，barcadem ERstudio 7.0实现如图3所示的系统数据库概要设计。图3 工装管理系统实体关系图3.3 系统总体架构 鉴于J2EE体系的跨平台性、应用移植性、组件重用性、应用互操作性以及与非JAVA系统的集成性等方面的优势，工装管理系统采用J2EE标准体系结构，如图4所示。分层详细功能介绍如下：图4 支持MES的工装管理系统体系结构 (1)用户界面层：采用基于客户端组件形式，用户需要数据交互时通过web服务器以及企业JavaBean(Enterprise JavaBeans，EJB)服务器提供的接口进行访问，保证后台数据的安全性。 (2)请求接收层：主要用于接收从浏览器传来的请求并将其交给底层进行处理，同时将请求处理结果发送给浏览器。 (3)业务逻辑层：业务逻辑层是管理系统的核心，该层主要实现工装业务流程，并将其运行在Java应用程序服务器中，所有事务处理逻辑均封装于EJB组件中，应用服务器为EJB组件提供一个优化的执行环境。 (4)数据存储层：由数据库和xML文件管理器两部分组成，数据库存储工装资源相关的数据，主要是为业务逻辑层提供数据服务，如存储应用逻辑层的处理结果、返回应用逻辑层检索的数据结果。XML文档则保存依据企业标准存储的工装资源信息。本文为授权转载文章，任何人未经原授权方同意，不得复制、转载、摘编等任何方式进行使用，e-works不承担由此而产生的任何法律责任! 如有异议请及时告之，以便进行及时处理。联系方式： tel20/21。4 系统实现与关键技术 工装管理系统采用基于web的BS三层结构体系，网页动态显示及流转以基于Java语言的JSP技术和JavaBean、Applet、Servlet及JavaScrip为依托。系统开发环境采用支持JSP和Javascript语言的Dreannweaver和Editplus，通过Java中JDBC-ODBC桥连接数据库。系统web服务器采用Tomcat4.1.24，操作系统采用WindowsXP，数据库服务器采用SQLServer2000。图5为工装管理系统工装报废基本页面界面。图5 工装报废基本页面 4.1 JavaBeans组件技术 JavaBean为Java类提供了定义方法、事件、属性的方法，以便在设计时允许外部的操作和定制。用这个组件可以生成其可视化的处理。利用组件技术可以使程序结构化更强，JavaBe锄s API与操作基础的独立于平台的Java系统相结合，提供了独立于平台的组件解决方案。本文通过标签符调用部署在服务器端的数据库操作类capdsBeanDataOpeBean实现与底层数据库的交互，数据库操作类类图如图6所示。图6 数据库操作类类图 4.2 JavaScript脚本技术 JavaScript是一种基于客户端浏览器的语言，用户在浏览器中填表、验证的交互过程只是通过浏览器对调入HTML文档中的JavaScript源代码进行解释执行来完成的，即使是必须调用CGI的部分，浏览器只将用户输入验证后的信息提交给远程的服务器，大大减少了服务器的开销。 工装管理系统中JavaScript应用体现在按钮动作的处理以及数据校验两方面，如在工装报废的页面中，存在有工装报废按钮，当用户想要报废某个工装时就会点击该按钮，于是它会首先提醒你“真的要报废吗？”，以免出现错误，造成经济损失，然后才会提醒你“请选择你要报废的工装”。图7 应用JavaScript处理的提示信息 4.3 CSS技术 级联式样式表(CSS)包含应用于HTML文档中元素的样式定义。CSS样式定义元素的显示方式以及在页面中放置元素的位置。可以创建一个通用规则，只要web浏览器遇到一个元素实例，或是一个分配给某个样式CLAss的元素，该规则就立刻应用属性，而不是将属性逐个分配给页面中的每个元素。 CSS样式可以通过内联方式放置在单个HTML元素内，也可以在Web页HEAD部分的块内加以分组，或从单独的CSS样式表文件中导入。同一个外部样式表文件可链接到很多Web页，从而使整个Web站点具有统一的外观。本系统定义了一套丰富的CSS样式表，使得系统页面达到了简洁大方。5 结 语 工装是实现网络化制造等先进制造模式较昂贵的消耗性资源，也是参与制造活动的重要辅助工具，对生产活动的柔性、效率以及精密性和正确性起着举足轻重的作用。本文对工装业务流程关键节点下的状态信息跟踪和管理问题进行了研究，并开发了支持MES的工装管理