基于ISA95的MES集成接口研究
加入技術交流群
美國先進制造研究機構AMR(Advanced Manufacturing Research)將 MES (Manufacturing Execution System，制造執(zhí)行系統(tǒng))定義為“位于上層的計劃管理系統(tǒng)與底層的工業(yè)控制之間的面向車間層的管理信息系統(tǒng)”，它為操作人員／管理人員提供計劃的執(zhí)行、跟蹤以及所有資源(人、設備、物料、客戶需求等)的當前狀態(tài)。
MES作為聯(lián)結上層的計劃管理系統(tǒng)與底層的工業(yè)控制系統(tǒng)的一個中間應用層，需要承擔的重要工作之一就是在底層的工控系統(tǒng)和上層的計劃系統(tǒng)間加工與傳遞信息，進行系統(tǒng)間的縱向整合。例如對自動化設備作業(yè)的工序產(chǎn)量統(tǒng)計，通過獲取工控設備提供作業(yè)信號，應用MES系統(tǒng)進行匯總加工，作為最終的詳細產(chǎn)量數(shù)據(jù)傳遞給上層的計劃管理系統(tǒng)，這是一個典型的信息傳遞過程。為了做到這一類的信息傳遞，系統(tǒng)間的接口是保證數(shù)據(jù)順利傳遞的關鍵。
2 ISA95標準
由于沒有通用的集成模型、造成用戶交流困難、不同供應商集成困難、集成后維護困難，因此美國國家標準局(ANSI)和儀表、系統(tǒng)和自動化學會(ISA)聯(lián)合發(fā)布了ISA-95標準，全稱“企業(yè)與控制系統(tǒng)集成”標準，以下簡稱ISA95標準。
ISA95標準是一個還處于發(fā)展中的參考模型。它基于四層制造企業(yè)層次結構，定義了連接企業(yè)和控制層行為的良好集成慣例。最初的重點是最上面兩層(見圖1)，即業(yè)務規(guī)劃和物流層(第4層)和以及制造操作和控制層(第3層)。ISA95的目的是提供一致的功能描述術語、信息和操作模型、以及信息數(shù)據(jù)交換。目前它還沒有給出明確的協(xié)議或?qū)嵤┓桨浮Ｋ?部分組成，其中第1、2、5部分集中在第3層與第4層的接口，第3、4部分集中在制造操作。
3 B2MML規(guī)范
B2MML(Business To Manufacturing Markup Language，業(yè)務到制造標記語言)規(guī)范是ISA95標準內(nèi)容的XML執(zhí)行標準。它利用XML Schema對標準定義的資源、信息流進行具體描述，定義企業(yè)管控系統(tǒng)間需交換數(shù)據(jù)的內(nèi)容和格式。利用這一規(guī)范可以對不同應用系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)指定統(tǒng)一的意義明確的標簽，使同一數(shù)據(jù)可以為有需求的不同系統(tǒng)重復利用，達到系統(tǒng)間信息共享的目的。B2MML由WBF(World Batch Forum)創(chuàng)建，基于XML創(chuàng)建了第3層與第4層之間的通信規(guī)范的一種實現(xiàn)方式，用于文本信息交換。B2MML使業(yè)務過程和制造過程實現(xiàn)無縫集成，保證成本最小化的互操作性。而XML的使用也促成了異構系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換。
4 基于Web Service的數(shù)據(jù)交換平臺
W3CWeb Services Architecture小組達成一致意見的Web Service的暫行定義如下：Web Service是由URI標識的應用程序，其接口和綁定可以通過XML構件進行定義、描述和發(fā)現(xiàn)，Web Service支持通過基于因特網(wǎng)的協(xié)議使用基于XML的消息與其他應用程序直接交互。Web Service是一種通過開放標準、Intemet以及基于業(yè)界標準的Intranet技術動態(tài)交互的軟件組(應用程序和數(shù)據(jù))，它可以將不同廠商、不同硬件、不同語言編寫成的應用程序集成到一起。Web Service是下一代的WWW，它允許在Web站點上放置可編程的元素，能進行基于Web的分布式計算和處理。
本文提出利用Web Service建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)交換平臺。數(shù)據(jù)交換平臺是建立在物理網(wǎng)絡之上實現(xiàn)各個應用之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊环N“軟通道”，主要功能是實現(xiàn)各系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳遞，并在一定程度上實現(xiàn)業(yè)務數(shù)據(jù)整合。
Web Service技術為企業(yè)解決多平臺、多結構數(shù)據(jù)、跨地域的信息交換提供了一條解決途徑?；赪eb Service的企業(yè)數(shù)據(jù)交換是當前解決大型企業(yè)集團數(shù)據(jù)交換與共享的有效途徑。在本文的應用中，Web Service可以將業(yè)務規(guī)劃和物流層(第4層)的系統(tǒng)，如ERP、SCM等與制造操作和控制層(第3層)，如MES系統(tǒng)無縫地連接起來。
5 基于Web Service的數(shù)據(jù)交換平臺設計
本文設計的數(shù)據(jù)交換平臺如圖2所示。圖2中，下方是數(shù)據(jù)交換中心，配備Web服務器和數(shù)據(jù)庫服務器。Web服務器上面部署Web Service。系統(tǒng)l和系統(tǒng)2是需要交換數(shù)據(jù)的系統(tǒng)，在本文中，可以是ERP、SCM、MES等任何需要交換數(shù)據(jù)的獨立系統(tǒng)。數(shù)據(jù)交換過程如下：假設系統(tǒng)l要發(fā)送數(shù)據(jù)給系統(tǒng)2，則系統(tǒng)1將數(shù)據(jù)目的地設置成系統(tǒng)2，將數(shù)據(jù)發(fā)送到數(shù)據(jù)交換中心，數(shù)據(jù)交換中心將數(shù)據(jù)存儲在數(shù)據(jù)庫里面。然后系統(tǒng)2登錄數(shù)據(jù)交換中心再接收數(shù)據(jù)。任何系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)交換都按照這種過程。這種數(shù)據(jù)交換方式使各系統(tǒng)間的耦合程度最低，現(xiàn)有的系統(tǒng)只需增加Web Service的調(diào)用過程就可以進行數(shù)據(jù)交換，而不需要改動原來的系統(tǒng)。
評論