中間件的MES與ERP系統(tǒng)信息集成技術(shù)

1、1 / 26中間件的MES與ERP系統(tǒng)信息集成技術(shù)隨著我國計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的高速發(fā)展、 計(jì)算機(jī)軟件應(yīng)用技術(shù) 的不斷普及、企業(yè)信息化建設(shè)經(jīng)驗(yàn)的不斷積累和計(jì)算機(jī)信息管理 系統(tǒng)應(yīng)用水平的提高， 企業(yè)深刻地認(rèn)識到走信息集成化道路的重 要性。為此，摒棄“信息孤島”，消除“應(yīng)用峽谷”，實(shí)施信息 集成化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)MES與ERP系統(tǒng)集成，已成為企業(yè)信息化建設(shè) 發(fā)展的一種必然選擇。1引言隨著我國計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的高速發(fā)展、 計(jì)算機(jī)軟件應(yīng)用技術(shù) 的不斷普及、企業(yè)信息化建設(shè)經(jīng)驗(yàn)的不斷積累和計(jì)算機(jī)信息管理 系統(tǒng)應(yīng)用水平的提高， 企業(yè)深刻地認(rèn)識到走信息集成化道路的重 要性。為此，摒棄“信息孤島”，消除“應(yīng)用峽谷”，實(shí)施信息

2、 集成化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)MES與ERP系統(tǒng)集成，已成為企業(yè)信息化建設(shè) 發(fā)展的一種必然選擇。過去實(shí)現(xiàn)MEW ERP集成均為專用接口集 成，整合的時(shí)間過長、成本過高，且不能適應(yīng)變化的企業(yè)需求。 現(xiàn)在主流的集成技術(shù)為基于中間件的系統(tǒng)集成， 即通過通用中間 件的橋梁作用把各種ERP和MES系統(tǒng)連接起來，實(shí)現(xiàn)信息在兩者 之間的交互與共享。因此本文提出采用BizTalk server作為中 間件的集成方法， 并說明了此中間件引擎采用的技術(shù)和實(shí)現(xiàn)的標(biāo) 準(zhǔn)。2 / 262基于中間件的集成平臺的體系結(jié)構(gòu)和工作原理2.1系統(tǒng)各模塊功能說明MES事件：生產(chǎn)車間現(xiàn)場的實(shí)時(shí)事件，包括“裝配站組裝 開始消息，組裝結(jié)束報(bào)完工消息

3、， 中間立庫各種物料消耗及剩余 信息，質(zhì)量異?；駻GV工裝異?！钡龋挥嗛?發(fā)布：XML信息交換適配器創(chuàng)建訂閱以指示其接收MES發(fā)布的事件消息；支持ISA95 XML標(biāo)準(zhǔn)的信息交換適配器：由“接收適配 器”和“接受管道”，兩部分組成，在生產(chǎn)過程中，“接收適配 器”隨時(shí)接收MES勺消息事件，“接受管道”嚴(yán)格按照企業(yè)信息 集成的國際標(biāo)準(zhǔn)S95圭寸裝為標(biāo)準(zhǔn)XML格式文檔，文檔一經(jīng)生成， 即被傳輸?shù)絏ML DOM?析器進(jìn)行解析；MES數(shù) 據(jù)庫：使用Microsoft SQL Server 2000實(shí)現(xiàn)，用于存儲(chǔ)生產(chǎn)現(xiàn)場中的各種生產(chǎn)數(shù)據(jù);3 / 26Message Box數(shù)據(jù)庫：使用Microsoft S

4、QL Server 2000實(shí)現(xiàn)，內(nèi)部存儲(chǔ)由企業(yè)事先定義的各個(gè)業(yè)務(wù)流程生成的XML架構(gòu)文檔，即XMI Schema文件，通過XML DOM軍析器用以驗(yàn)證XML適配器所生成的XML文檔是否符合某個(gè)業(yè)務(wù)流程定義的文檔架 構(gòu);XML DOM?析器：該模塊對照存儲(chǔ)在Message Box數(shù)據(jù)庫 中的指定架構(gòu)或架構(gòu)組驗(yàn)證XML適配器生成的XML文檔，如果文 檔與任一架構(gòu)不符，則返回原文檔，不預(yù)處理;ERP系統(tǒng)適配器：接收Message Box數(shù)據(jù)庫的XML消息，并將其轉(zhuǎn)換成ERP應(yīng)用程序支持的文檔格式供ERP處理;其內(nèi)部 結(jié)構(gòu)同ISA95 XML信息交換適配器，由發(fā)送適配器和發(fā)送管道兩 部分組成。2.2

5、系統(tǒng)流程概述1.生產(chǎn)現(xiàn)場有生產(chǎn)事件發(fā)生時(shí)，MES通過消息的訂閱/發(fā)布機(jī)制，有選擇的將事件消息傳送到XML適配器中進(jìn)行封裝處理，XML適配器處理好的標(biāo)準(zhǔn)XML格式文檔經(jīng)XML DOM?析器解析， 如果其結(jié)果符合企業(yè)事先定義好的某個(gè)業(yè)務(wù)流程的XML文檔架4 / 26構(gòu)，則該文檔會(huì)傳輸至MessageBox數(shù)據(jù)庫，然后被發(fā)送到其目 標(biāo)業(yè)務(wù)流程，后者將執(zhí)行業(yè)務(wù)流程要求的所有操作。 每個(gè)業(yè)務(wù)流 程都創(chuàng)建訂閱以指示其接收的消息類型。 經(jīng)過此處理， 得到由業(yè) 務(wù)流程創(chuàng)建的另一消息并將其保存在MessageBox數(shù)據(jù)庫中。 消 息通過ERP適配器發(fā)送出去， 此過程中拆裝XML格式文檔為ERP應(yīng)用程序可接收的消

6、息格式。ERP接收到消息請求及時(shí)做出響應(yīng)， 從而實(shí)現(xiàn)企業(yè)各個(gè)生產(chǎn)經(jīng)營環(huán)節(jié)的信息貫通和共享。2系統(tǒng)通過動(dòng)態(tài)對ME5數(shù)據(jù)庫的檢索查詢，發(fā)現(xiàn)需要由ERP做出新的動(dòng)作（例如下達(dá)新的總裝或分裝生產(chǎn)計(jì)劃）或?qū)ES層 發(fā)出新的指令（如某總裝工位的料架補(bǔ)料指令或分裝工位的中間 產(chǎn)品調(diào)度指令）時(shí)，發(fā)布新的消息請求到XMI、適配器，然后消息處理流程同上一段中所示3中間件引擎的關(guān)鍵技術(shù)和實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)3.1信息集成的內(nèi)容遵循S95標(biāo)準(zhǔn)S95企業(yè)控制集成標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)生是來源于實(shí)際應(yīng)用集成的需要。2000年以來由ISA（美國儀表、系統(tǒng)和自動(dòng)化學(xué)會(huì)）制定和發(fā) 布了“企業(yè)與控制系統(tǒng)集成標(biāo)準(zhǔn)”，即S95標(biāo)準(zhǔn)CS95標(biāo)準(zhǔn)定義 了各企業(yè)

7、系統(tǒng)與控制5 / 26系統(tǒng)集成的模型， 提供了企業(yè)活動(dòng)和控制活 動(dòng)的統(tǒng)一接口和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。S95為信息交換提供了標(biāo)準(zhǔn)，減少了MES-ER集成的費(fèi)用， 與產(chǎn)品的生命周期管理協(xié)同工作， 提供生產(chǎn)能力和狀態(tài)， 提高了 生產(chǎn)制造的靈活性，提供了一套信息集成的架構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)模型， 定 義了ERP和MES的界限和信息流，定義了生產(chǎn)過程中需要在標(biāo)準(zhǔn) 所定義層級之間共享和交互的3種信息流，需要交互與共享的信 息主要分為三類：生產(chǎn)能力信息、產(chǎn)品定義信息、生產(chǎn)信息。S95標(biāo)準(zhǔn)以對象模型的形式定義信息，用各個(gè)對象的屬性描 述具體信息。圖四所涉及的三類信息在標(biāo)準(zhǔn)中均定義了相應(yīng)的對象模型及其組成子模型， 模型和子模型的屬性及

8、示例值也均有嚴(yán) 格定義。后面要實(shí)現(xiàn)的具體示例中要集成的具體信息為對應(yīng)物料 模型的物料子批次類的屬性。3.2消息封裝格式應(yīng)用XML技術(shù)XML可擴(kuò)展標(biāo)記語言(extensible Markup Language)以其規(guī)6 / 26范性、自描述性、 數(shù)據(jù)表達(dá)的靈活性等特點(diǎn)很好地適應(yīng)企業(yè)信息 集成的要求。隨著XMl相關(guān)技術(shù)和應(yīng)用的發(fā)展，XML不僅成為了 各種應(yīng)用程序間交換數(shù)據(jù)的一種標(biāo)準(zhǔn)， 也是互聯(lián)網(wǎng)中重要的信息 交換標(biāo)準(zhǔn)和表示的技術(shù)之一。一個(gè)XML文檔由XML事例文件和架構(gòu)描述文件兩部分組成， 事例文件主要描述XML文檔的具體內(nèi)容，而架構(gòu)描述文件則使用 架構(gòu)描述語言定義事例文件中的標(biāo)記及標(biāo)記之間的關(guān)系

9、。 架構(gòu)描 述語言主要包括DTD和XML-Schema而在2001年5月2日XML-Schema成為W3(組織指定的代替DTD的XML架構(gòu)語言標(biāo)準(zhǔn)。XSD(XML Schema Definition，XMLSchema定義)是W3C提出的XSDSchema定義(XSD SchemaDefi ni tion)標(biāo)準(zhǔn)的通用名稱。XSD優(yōu)點(diǎn)如下：XSD Schema也是XML文檔，采用與XMLjf同的語法可以為元素或?qū)傩灾付╔SD Schema中的數(shù)據(jù)類型允許自定義數(shù)據(jù)類型，或使用44種預(yù)定義數(shù)據(jù)類型之一7 / 26提供了在數(shù)據(jù)元素上定義鍵值的功能， 從而實(shí)現(xiàn)了唯一性支持面向?qū)ο箢愋偷睦^承，即一個(gè)Sc

10、hema可以繼承另一個(gè)Schema允許定義可以相互替代的元素通過XSDSchema能夠定義一份XML文檔的格式內(nèi)容和數(shù)據(jù)。當(dāng)一份引用了XSD Schema的文檔被支持XSD的解析器進(jìn)行驗(yàn)證時(shí)，它要確定該文檔是否符合Schema中所定義的標(biāo)準(zhǔn)。3.3企業(yè)應(yīng)用集成平臺采用BizTalk serverBizTalk Server是微軟開發(fā)的一款分布式集成服務(wù)器產(chǎn)品， 它以Message HUB模式提供EAI解決方案，以SQL SERVER 2000為后臺數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，以VS.net為宿主來設(shè)計(jì)開發(fā)具體的應(yīng) 用集成解決方案。企業(yè)內(nèi)部所有應(yīng)用程序整合都可由BizTalkServer引擎內(nèi)部處理，在此平

11、臺下需要開發(fā)設(shè)計(jì)特定的適配器（接收、發(fā)送適配器）和相應(yīng)的接收發(fā)送管道， 并設(shè)計(jì)定義相關(guān)的 業(yè)務(wù)流程來完成企業(yè)應(yīng)用的集成。4利用中間件引擎買現(xiàn)ERP與MES集成示例8 / 26方案實(shí)施結(jié)合西安法士特齒輪廠MES項(xiàng)目進(jìn)行說明，MES軟 件平臺為GE-Fanuc的Plant Application軟件系統(tǒng)Proficy，ERP系統(tǒng)為SAP這里SAP的接口適配器設(shè)計(jì)為可以處理平面文 檔，此文檔中包含了從相應(yīng)的XML文檔中分離提取出的有用信息。4.1方案應(yīng)用案例在變速箱殼體裝配過程中， 隨著各種零部件的消耗， 分別為總裝配站和分裝配站料架提供物料的MES中間立庫會(huì)定期發(fā)布物料補(bǔ)充請求， 請求中包括立庫中

12、儲(chǔ)存的各種物料的消耗和剩余 信息;當(dāng)某一種物料的剩余數(shù)量接近于deadline時(shí)，就需要通知ERP補(bǔ)充物料了。應(yīng)用案例擬定為實(shí)現(xiàn)MES中間立庫物料補(bǔ)充這一業(yè)務(wù)流程。業(yè)務(wù)流程設(shè)計(jì)為當(dāng)MES中間立庫上的特定ID號的某零件剩余數(shù)量第一次少于100時(shí)就必須由MES通知ERP從庫存準(zhǔn)備物料了。而當(dāng)此種零件剩余數(shù)量大于100時(shí)則會(huì)由通過BizTalk映射器生成“拒絕請求”返回給立庫應(yīng)用程序。4.2開發(fā)平臺和工具9 / 26本文選用如下.NET開發(fā)工具和服務(wù)器來實(shí)現(xiàn)此物料補(bǔ)充過 程的業(yè)務(wù)流程：開發(fā)平臺：BizTalk Server 2006開發(fā)工具：Visual Studio.NET 2005編程語言：C#.net操作系統(tǒng)：Windows2003 Server后臺數(shù)據(jù)庫：SQL Server 20004.3方案實(shí)現(xiàn)步驟4.3.1創(chuàng)建XML架構(gòu)以定義數(shù)據(jù)和物料補(bǔ)充請求的結(jié)構(gòu)S95標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格定義了企業(yè)中ERY與ME5系統(tǒng)集成的信息內(nèi)容， 遵循此標(biāo)準(zhǔn)，MES中間立庫發(fā)布的物料補(bǔ)充請求消息格式應(yīng)與S95標(biāo)準(zhǔn)中物料模10 / 26型的物料子批次類的屬性一一