中间件的MES与ERP系统信息集成技术

1、.：.；中间件的MES与ERP系统信息集成技术随着我国计算机信息技术的高速开展、计算机软件运用技术的不断普及、企业信息化建立阅历的不断积累和计算机信息管理系统运用程度的提高，企业深化地认识到走信息集成化道路的重要性。为此，摒弃“信息孤岛，消除“运用峡谷，实施信息集成化技术，实现MES与ERP系统集成，已成为企业信息化建立开展的一种必然选择。1 引 言 随着我国计算机信息技术的高速开展、计算机软件运用技术的不断普及、企业信息化建立阅历的不断积累和计算机信息管理系统运用程度的提高，企业深化地认识到走信息集成化道路的重要性。为此，摒弃“信息孤岛，消除“运用峡谷，实施信息集成化技术，实现MES与ERP

2、系统集成，已成为企业信息化建立开展的一种必然选择。过去实现MES与ERP集成均为公用接口集成，整合的时间过长、本钱过高，且不能顺应变化的企业需求。如今主流的集成技术为基于中间件的系统集成，即经过通用中间件的桥梁作用把各种ERP和MES系统衔接起来，实现信息在两者之间的交互与共享。因此本文提出采用BizTalk server作为中间件的集成方法，并阐明了此中间件引擎采用的技术和实现的规范。 2 基于中间件的集成平台的体系构造和任务原理 2.1 系统各模块功能阐明 MES事件：消费车间现场的实时事件，包括“装配站组装开场音讯，组装终了报完工音讯，中间立库各种物料耗费及剩余信息，质量异常或AGV工装

3、异常等; 订阅/发布：XML信息交换适配器创建订阅以指示其接纳MES发布的事件音讯; 支持ISA95 XML规范的信息交换适配器：由“接纳适配器和“接受管道，两部分组成，在消费过程中，“接纳适配器随时接纳MES的音讯事件，“接受管道严厉按照企业信息集成的国际规范S95封装为规范XML格式文档，文档一经生成，即被传输到XML DOM解析器进展解析; MES数据库：运用Microsoft SQL Server 2000实现，用于存储消费现场中的各种消费数据; Message Box数据库：运用Microsoft SQL Server 2000实现，内部存储由企业事先定义的各个业务流程生成的XML架

4、构文档，即XMI Schema文件，经过XML DOM解析器用以验证XML适配器所生成的XML文档能否符合某个业务流程定义的文档架构; XML DOM解析器：该模块对照存储在Message Box数据库中的指定架构或架构组验证XML适配器生成的XML文档，假设文档与任一架构不符，那么前往原文档，不预处置; ERP系统适配器：接纳Message Box数据库的XML音讯，并将其转换成ERP运用程序支持的文档格式供ERP处置;其内部构造同ISA95 XML信息交换适配器，由发送适配器和发送管道两部分组成。 2.2 系统流程概述 1.消费现场有消费事件发生时，MES经过音讯的订阅/发布机制，有选择的

5、将事件音讯传送到XML适配器中进展封装处置，XML适配器处置好的规范XML格式文档经XML DOM解析器解析，假设其结果符合企业事先定义好的某个业务流程的XML文档架构，那么该文档会传输至Message Box数据库，然后被发送到其目的业务流程，后者将执行业务流程要求的一切操作。每个业务流程都创建订阅以指示其接纳的音讯类型。经过此处置，得到由业务流程创建的另一音讯并将其保管在Message Box数据库中。音讯经过ERP适配器发送出去，此过程中拆装XML格式文档为ERP运用程序可接纳的音讯格式。ERP接纳到音讯恳求及时做出呼应，从而实现企业各个消费运营环节的信息贯穿和共享。 2.系统经过动态对

6、ME5数据库的检索查询，发现需求由ERP做出新的动作(例如下达新的总装或分装消费方案)或对MES层发出新的指令(如某总装工位的料架补料指令或分装工位的中间产品调度指令)时，发布新的音讯恳求到XMI、适配器，然后音讯处置流程同上一段中所示。3 中间件引擎的关键技术和实现规范 3.1 信息集成的内容遵照S95规范 S95企业控制集成规范的产生是来源于实践运用集成的需求。2000年以来由ISA(美国仪表、系统和自动化学会)制定和发布了“企业与控制系统集成规范，即S95规范CS95规范定义了各企业系统与控制系统集成的模型，提供了企业活动和控制活动的一致接口和数据构造。 S95为信息交换提供了规范，减少

7、了MES-ERP集成的费用，与产品的生命周期管理协同任务，提供消费才干和形状，提高了消费制造的灵敏性，提供了一套信息集成的架构和规范模型，定义了ERP和MES的界限和信息流，定义了消费过程中需求在规范所定义层级之间共享和交互的3种信息流，需求交互与共享的信息主要分为三类：消费才干信息、产品定义信息、消费信息。 S95规范以对象模型的方式定义信息，用各个对象的属性描画详细信息。图四所涉及的三类信息在规范中均定义了相应的对象模型及其组成子模型，模型和子模型的属性及例如值也均有严厉定义。后面要实现的详细例如中要集成的详细信息为对应物料模型的物料子批次类的属性。 3.2 音讯封装格式运用XML技术 X

8、ML可扩展标志言语(extensible Markup Language)以其规范性、自描画性、数据表达的灵敏性等特点很好地顺应企业信息集成的要求。随着XMl相关技术和运用的开展，XML不仅成为了各种运用程序间交换数据的一种规范，也是互联网中重要的信息交换规范和表示的技术之一。 一个XML文档由XML事例文件和架构描画文件两部分组成，事例文件主要描画XML文档的详细内容，而架构描画文件那么运用架构描画言语定义事例文件中的标志及标志之间的关系。架构描画言语主要包括DTD和XML-Schema，而在2001年5月2日XML-Schema成为W3C组织指定的替代DTD的XML架构言语规范。XSD(X

9、ML Schema Definition，XML Schema定义)是W3C提出的XSD Schema定义(XSD Schema Definition)规范的通用称号。XSD优点如下： XSD Schema也是XML文档，采用与XML一样的语法 可以为元素或属性指定XSD Schema中的数据类型 允许自定义数据类型，或运用44种预定义数据类型之一 提供了在数据元素上定义键值的功能，从而实现了独一性 支持面向对象类型的承继，即一个Schema可以承继另一个Schema 允许定义可以相互替代的元素 经过XSD Schema可以定义一份XML文档的格式内容和数据。当一份援用了XSD Schema的

10、文档被支持XSD的解析器进展验证时，它要确定该文档能否符合Schema中所定义的规范。 3.3 企业运用集成平台采用BizTalk server BizTalk Server是微软开发的一款分布式集效果劳器产品，它以Message HUB方式提供EAI处理方案，以SQL SERVER 2000为后台数据库管理系统，以VS.net为宿主来设计开发详细的运用集成处理方案。企业内部一切运用程序整合都可由BizTalk Server引擎内部处置，在此平台下需求开发设计特定的适配器(接纳、发送适配器)和相应的接纳发送管道，并设计定义相关的业务流程来完成企业运用的集成。4 利用中间件引擎买现ERP与MES

11、集成例如 方案实施结合西安法士特齿轮厂MES工程进展阐明，MES软件平台为GE-Fanuc的Plant Application软件系统Proficy，ERP系统为SAP，这里SAP的接口适配器设计为可以处置平面文档，此文档中包含了从相应的XML文档中分别提取出的有用信息。 4.1 方案运用案例 在变速箱壳体装配过程中，随着各种零部件的耗费，分别为总装配站和分装配站料架提供物料的MES中间立库会定期发布物料补充恳求，恳求中包括立库中储存的各种物料的耗费和剩余信息;当某一种物料的剩余数量接近于deadline时，就需求通知ERP补充物料了。运用案例拟定为实现MES中间立库物料补充这一业务流程。业务

12、流程设计为当MES中间立库上的特定ID号的某零件剩余数量第一次少于100时就必需由MES通知ERP从库存预备物料了。而当此种零件剩余数量大于100时那么会由经过BizTalk映射器生成“回绝恳求前往给立库运用程序。 4.2 开发平台和工具 本文选用如下.NET开发工具和效力器来实现此物料补充过程的业务流程： 开发平台：BizTalk Server 2006 开发工具：Visual Studio.NET 2005 编程言语：C#.net 操作系统：Windows2003 Server 后台数据库：SQL Server 2000 4.3 方案实现步骤 4.3.1 创建XML架构以定义数据和物料补充

13、恳求的构造 S95规范严厉定义了企业中ERY与ME5系统集成的信息内容，遵照此规范，MES中间立库发布的物料补充恳求音讯格式应与S95规范中物料模型的物料子批次类的属性一一对应，而在中间件引擎中我们用BizTalk编辑器编码生成的用来验证补充恳求架构的XML Schema更是与S95规范坚持一致，即规范中对象模型类的属性对应Schema中的元素，而属性值对应Schema中的元素属性值。这样MES中间立库发出的物料补充恳求音讯经XML适配器封装生成规范XML格式文档发送至DOM解析器，验证其XSD符合“物料补充业务流程文档架构，然后由后面设计生成的订阅该文档架构的业务流程进一步处置。 下面的图表

14、列出了S95物料模型的物料子批次类的属性表，以及对应的用BizTalk编辑器定义的XML架构(侮个属性相对于schema中的每个字段元素)。 4.3.2 修正“恳求架构的属性 在BizTalk架构编辑器中，运用“晋级属性将架构中的Quantity字段定义为可分辨字段，并将Quantity字段元素的数据类型定义为unsigned int，以便业务程序计算其值大于还是小于100。之后，每个恳务虚例都可以访问该字段，可分辨字段是具有特殊作用的音讯数据，主要用于决策或处置业务流程中的数据。修正“架构编辑器扩展属性，选择要与“恳求架构关联的平面文件扩展。平面文件扩展经过添加可将数据保管在架构中的批注，提

15、供对平面文件的支持。 4.3.3 创建业务流程 在决策外形中构造布尔型表达式以计算要恳求的数量，以便路由相应的音讯。本方案所用代码表达式为： RequestInstance.Item.Quantity100 (Quantity即为图五所示的Schema中的子元素) 4.3.4 “Quantity=100的处置-BizTalk映射器 创建XML架构以定义“恳求被回绝音讯的构造，假设物料补充恳求因Quantity超越100而被回绝，那么“补充恳求架构中的数据需求映射到或转换为所创建的“恳求被回绝架构。将传入音讯中的字段链接到为传出音讯定义的字段，由于这两种音讯的架构构造不同，因此必需做文档格式的映

16、射和转换处置经过此步实现，“恳求文档将会被映射生成为“恳求回绝文档前往给立库。 4.3.5 “Quantity100的处置-运用ERP系统适配器 ERP系统适配器在本方案中可以等价为在BizTalk Server集成平台下用户自定义的管道设计器，提供对传入和传出的XMI音讯执行正规的数据规范化的功能。在本方案中，需求将储存信息实体的平面文件发送到ERP系统，因此需求创建自定义发送管道，并运用可将XML转换为等价的平面文件格式的平面文件组装器组件配置该管道。该管道运用平面文件组装器组件将“恳求架构序列化为平面文件格式，然后将其发送到ERP系统。此过程的详细实现为编写“XML-Flat File文

17、档转换代码添加到“BizTalk管道组件工具箱中的“平面文件组装器框架，使XML格式的恳求音讯中的数据信息全部转换并保管在新生成的平面文件中。 ERP经过处置此项恳求，通知库存系统供货，使MES中间立库上的对应零件得到即时补充，实现了MES与ERP的信息的交互与共享，保证了消费的正常进展。 5 小 结 该文提出了一种基于中间件的M ES与ERP系统的集成平台，实现了消费信息从MES系统到运用中间件、经过格式验证、映射、转换处置后，发送到ERP并由ERP回馈音讯的全过程。在系统集成的过程中第一次运用了BizTalk Server作为集成平台中心中间件引擎，并在此平台下胜利的实现了一个MES与ER

18、P系统之间关于物料补充恳求的信息集成的例如，实践运用阐明该集成平台性能稳定、可靠性高。因此本文提出的以BizTalk Server作为MES与ERP系统集成的中间件引擎等关键技术对促进企业集效果劳平台的构建、完成已有系统间的信息交互与共享等方面具有重要的现实意义。 本文创新点：1.本文第一次把W3C组织的XSD文档规范与ISA95规范第一和第二部分关于ERP与MES系统集成的信息内容对应起来，建立起XSD文档规范中所定义的根元素子元素及其元素属性与ISA95规范中所定义的需求集成的信息内容的映射关系，即XSD文档元素对应LSA95规范中的对象模型属性，而元素值或元素属性值对应规范中的对象模型属

19、性值，这样为在BizTalk中建立起需求集成的信息的模板奠定了根底。 2.在集成领域内第一次建立起以BizTalk Server作为中心中间件引擎的信息集成平台，并在BizTalk Server中胜利的交融了W3C组织的XSD文档规范和ISA95规范的对象模型属性，在其数据构造一致的根底上建立起两者的映射关系，以此为根底在中间件中实现了ERP与MES系统中集成的信自、内容的模板规范，真正一致了两类系统中需求集成和共享的信息内容及格式。1 引 言随着我国计算机信息技术的高速开展、计算机软件运用技术的不断普及、企业信息化建立阅历的不断积累和计算机信息管理系统运用程度的提高，企业深化地认识到走信息集

20、成化道路的重要性。为此，摒弃“信息孤岛，消除“运用峡谷，实施信息集成化技术，实现MES与ERP系统集成，已成为企业信息化建立开展的一种必然选择。过去实现MES与ERP集成均为公用接口集成，整合的时间过长、本钱过高，且不能顺应变化的企业需求。如今主流的集成技术为基于中间件的系统集成，即经过通用中间件的桥梁作用把各种ERP和MES系统衔接起来，实现信息在两者之间的交互与共享。因此本文提出采用BizTalk server作为中间件的集成方法，并阐明了此中间件引擎采用的技术和实现的规范。2 基于中间件的集成平台的体系构造和任务原理2.1 系统各模块功能阐明MES事件：消费车间现场的实时事件，包括“装配

21、站组装开场音讯，组装终了报完工音讯，中间立库各种物料耗费及剩余信息，质量异常或AGV工装异常等;订阅/发布：XML信息交换适配器创建订阅以指示其接纳MES发布的事件音讯;支持ISA95 XML规范的信息交换适配器：由“接纳适配器和“接受管道，两部分组成，在消费过程中，“接纳适配器随时接纳MES的音讯事件，“接受管道严厉按照企业信息集成的国际规范S95封装为规范XML格式文档，文档一经生成，即被传输到XML DOM解析器进展解析;MES数据库：运用Microsoft SQL Server 2000实现，用于存储消费现场中的各种消费数据;Message Box数据库：运用Microsoft SQL

22、 Server 2000实现，内部存储由企业事先定义的各个业务流程生成的XML架构文档，即XMI Schema文件，经过XML DOM解析器用以验证XML适配器所生成的XML文档能否符合某个业务流程定义的文档架构;XML DOM解析器：该模块对照存储在Message Box数据库中的指定架构或架构组验证XML适配器生成的XML文档，假设文档与任一架构不符，那么前往原文档，不预处置;ERP系统适配器：接纳Message Box数据库的XML音讯，并将其转换成ERP运用程序支持的文档格式供ERP处置;其内部构造同ISA95 XML信息交换适配器，由发送适配器和发送管道两部分组成。2.2 系统流程概

23、述1.消费现场有消费事件发生时，MES经过音讯的订阅/发布机制，有选择的将事件音讯传送到XML适配器中进展封装处置，XML适配器处置好的规范XML格式文档经XML DOM解析器解析，假设其结果符合企业事先定义好的某个业务流程的XML文档架构，那么该文档会传输至Message Box数据库，然后被发送到其目的业务流程，后者将执行业务流程要求的一切操作。每个业务流程都创建订阅以指示其接纳的音讯类型。经过此处置，得到由业务流程创建的另一音讯并将其保管在Message Box数据库中。音讯经过ERP适配器发送出去，此过程中拆装XML格式文档为ERP运用程序可接纳的音讯格式。ERP接纳到音讯恳求及时做出

24、呼应，从而实现企业各个消费运营环节的信息贯穿和共享。2.系统经过动态对ME5数据库的检索查询，发现需求由ERP做出新的动作(例如下达新的总装或分装消费方案)或对MES层发出新的指令(如某总装工位的料架补料指令或分装工位的中间产品调度指令)时，发布新的音讯恳求到XMI、适配器，然后音讯处置流程同上一段中所示。3 中间件引擎的关键技术和实现规范3.1 信息集成的内容遵照S95规范S95企业控制集成规范的产生是来源于实践运用集成的需求。2000年以来由ISA(美国仪表、系统和自动化学会)制定和发布了“企业与控制系统集成规范，即S95规范CS95规范定义了各企业系统与控制系统集成的模型，提供了企业活动

25、和控制活动的一致接口和数据构造。S95为信息交换提供了规范，减少了MES-ERP集成的费用，与产品的生命周期管理协同任务，提供消费才干和形状，提高了消费制造的灵敏性，提供了一套信息集成的架构和规范模型，定义了ERP和MES的界限和信息流，定义了消费过程中需求在规范所定义层级之间共享和交互的3种信息流，需求交互与共享的信息主要分为三类：消费才干信息、产品定义信息、消费信息。S95规范以对象模型的方式定义信息，用各个对象的属性描画详细信息。图四所涉及的三类信息在规范中均定义了相应的对象模型及其组成子模型，模型和子模型的属性及例如值也均有严厉定义。后面要实现的详细例如中要集成的详细信息为对应物料模型

26、的物料子批次类的属性。3.2 音讯封装格式运用XML技术XML可扩展标志言语(extensible Markup Language)以其规范性、自描画性、数据表达的灵敏性等特点很好地顺应企业信息集成的要求。随着XMl相关技术和运用的开展，XML不仅成为了各种运用程序间交换数据的一种规范，也是互联网中重要的信息交换规范和表示的技术之一。一个XML文档由XML事例文件和架构描画文件两部分组成，事例文件主要描画XML文档的详细内容，而架构描画文件那么运用架构描画言语定义事例文件中的标志及标志之间的关系。架构描画言语主要包括DTD和XML-Schema，而在2001年5月2日XML-Schema成为W

27、3C组织指定的替代DTD的XML架构言语规范。XSD(XML Schema Definition，XML Schema定义)是W3C提出的XSD Schema定义(XSD Schema Definition)规范的通用称号。XSD优点如下：XSD Schema也是XML文档，采用与XML一样的语法可以为元素或属性指定XSD Schema中的数据类型允许自定义数据类型，或运用44种预定义数据类型之一提供了在数据元素上定义键值的功能，从而实现了独一性支持面向对象类型的承继，即一个Schema可以承继另一个Schema允许定义可以相互替代的元素经过XSD Schema可以定义一份XML文档的格式内容

28、和数据。当一份援用了XSD Schema的文档被支持XSD的解析器进展验证时，它要确定该文档能否符合Schema中所定义的规范。3.3 企业运用集成平台采用BizTalk serverBizTalk Server是微软开发的一款分布式集效果劳器产品，它以Message HUB方式提供EAI处理方案，以SQL SERVER 2000为后台数据库管理系统，以VS.net为宿主来设计开发详细的运用集成处理方案。企业内部一切运用程序整合都可由BizTalk Server引擎内部处置，在此平台下需求开发设计特定的适配器(接纳、发送适配器)和相应的接纳发送管道，并设计定义相关的业务流程来完成企业运用的集成

29、。4 利用中间件引擎买现ERP与MES集成例如方案实施结合西安法士特齿轮厂MES工程进展阐明，MES软件平台为GE-Fanuc的Plant Application软件系统Proficy，ERP系统为SAP，这里SAP的接口适配器设计为可以处置平面文档，此文档中包含了从相应的XML文档中分别提取出的有用信息。4.1 方案运用案例在变速箱壳体装配过程中，随着各种零部件的耗费，分别为总装配站和分装配站料架提供物料的MES中间立库会定期发布物料补充恳求，恳求中包括立库中储存的各种物料的耗费和剩余信息;当某一种物料的剩余数量接近于deadline时，就需求通知ERP补充物料了。运用案例拟定为实现MES中

30、间立库物料补充这一业务流程。业务流程设计为当MES中间立库上的特定ID号的某零件剩余数量第一次少于100时就必需由MES通知ERP从库存预备物料了。而当此种零件剩余数量大于100时那么会由经过BizTalk映射器生成“回绝恳求前往给立库运用程序。4.2 开发平台和工具本文选用如下.NET开发工具和效力器来实现此物料补充过程的业务流程：开发平台：BizTalk Server 2006开发工具：Visual Studio.NET 2005编程言语：C#.net操作系统：Windows2003 Server后台数据库：SQL Server 20004.3 方案实现步骤4.3.1 创建XML架构以定义

31、数据和物料补充恳求的构造S95规范严厉定义了企业中ERY与ME5系统集成的信息内容，遵照此规范，MES中间立库发布的物料补充恳求音讯格式应与S95规范中物料模型的物料子批次类的属性一一对应，而在中间件引擎中我们用BizTalk编辑器编码生成的用来验证补充恳求架构的XML Schema更是与S95规范坚持一致，即规范中对象模型类的属性对应Schema中的元素，而属性值对应Schema中的元素属性值。这样MES中间立库发出的物料补充恳求音讯经XML适配器封装生成规范XML格式文档发送至DOM解析器，验证其XSD符合“物料补充业务流程文档架构，然后由后面设计生成的订阅该文档架构的业务流程进一步处置。

32、下面的图表列出了S95物料模型的物料子批次类的属性表，以及对应的用BizTalk编辑器定义的XML架构(侮个属性相对于schema中的每个字段元素)。4.3.2 修正“恳求架构的属性在BizTalk架构编辑器中，运用“晋级属性将架构中的Quantity字段定义为可分辨字段，并将Quantity字段元素的数据类型定义为unsigned int，以便业务程序计算其值大于还是小于100。之后，每个恳务虚例都可以访问该字段，可分辨字段是具有特殊作用的音讯数据，主要用于决策或处置业务流程中的数据。修正“架构编辑器扩展属性，选择要与“恳求架构关联的平面文件扩展。平面文件扩展经过添加可将数据保管在架构中的批注，提供对平面文件的支持。4.3.3 创建业务流程在决策外形中构造布尔型表达式以计算要恳求的数量，以便路由相应的音讯。本方案所用代码表达式为：RequestInstance.Item.Quantity100(Quantity即为图五所示的Schema中的子元素)4.3.4 “Quantity=100的处置-BizTalk映射器创建XML架构以定义“恳求被回绝音讯的构造，假设物料补充恳求因Quantity超越100而被回绝，那么“补充恳求架构中的数据需求映射到或转换为所创建的“恳求被回绝架构。将传入音讯中的字段链接到为传出音讯定义的字段，由于这两种音讯的架构构造不同，因此必需做文档格