0 引言

    制造執(zhí)行管理系統(tǒng)(Manufacturing Execution Systerm，MES)是企業(yè)信息系統(tǒng)中十分重要的環(huán)節(jié)，它是位于上層的計(jì)劃管理系統(tǒng)與底層的工業(yè)控制系統(tǒng)之間的紐帶，是實(shí)施企業(yè)敏捷制造戰(zhàn)略和實(shí)現(xiàn)車間生產(chǎn)敏捷化的基本技術(shù)手段。目前MES系統(tǒng)主要應(yīng)用于流程工業(yè)和大型離散制造企業(yè)，在中小型離散制造企業(yè)中應(yīng)用比較缺乏和不成熟，其中MES系統(tǒng)的可配置性差、可復(fù)用和可重構(gòu)性不強(qiáng)是原因之一。而中小型離散制造企業(yè)普遍存在制造實(shí)力弱、資金不足、管理制度不完善、基礎(chǔ)落后、技術(shù)不強(qiáng)等不足。因此，中小型離散制造企業(yè)迫切需要一個(gè)能依據(jù)企業(yè)本身需求而自由配置所需功能的MES系統(tǒng)來提高企業(yè)的信息化程度和綜合競爭力。

    為此，本文根據(jù)某企業(yè)的車間制造流程的實(shí)際需求，在基于．NET中的反射機(jī)制以及組件復(fù)用技術(shù)的理論基礎(chǔ)上，提出了可供中小型離散制造企業(yè)自由配置的MES配置系統(tǒng)的概念，給出了MES配置系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的理論基礎(chǔ)、功能模型、實(shí)現(xiàn)流程和數(shù)據(jù)庫映射圖等關(guān)鍵技術(shù)。

1 理論基礎(chǔ)

    本配置系統(tǒng)主要由．NET的反射機(jī)制和組件復(fù)用技術(shù)來作為技術(shù)支撐。

1.1 反射機(jī)制

    Reflection(反射)是．NET中獲取運(yùn)行時(shí)類型信息的方式，．NET的應(yīng)用程序由幾個(gè)部分：Assembly(程序集)、Module(模塊)、class(類型)組成，而反射提供i一種編程的方式，讓程序員可以在程序運(yùn)行期獲得這幾個(gè)組成部分的相關(guān)信息。通過反射，可以在運(yùn)行時(shí)獲得．NET中每一個(gè)類型(包括類、結(jié)構(gòu)、委托、接口和枚舉等)的成員，包括方法、屬性、事件，以及構(gòu)造函數(shù)等。還可以獲得每個(gè)成員的名稱、限定符和參數(shù)等。有了反射，就能對每一個(gè)類型了如指掌。如果獲得了構(gòu)造函數(shù)的信息，就能直接創(chuàng)建對象，即使這個(gè)對象的類型在編譯時(shí)還不知道。反射可以動態(tài)地創(chuàng)建類型的實(shí)例，將類型綁定到現(xiàn)有對象，或從現(xiàn)有對象中獲取類型。它作為一個(gè)強(qiáng)大的工具，使開發(fā)者能夠更加靈活地創(chuàng)建代碼，為突破已有的設(shè)計(jì)模式、實(shí)現(xiàn)工廠類和服務(wù)端解耦、構(gòu)建復(fù)用程度更好的系統(tǒng)提供了一個(gè)契機(jī)。本文則利用反射機(jī)制來構(gòu)建軟件框架。

1.2 基于組件的軟件復(fù)用技術(shù)

    組件是指可復(fù)用的軟件單元，可以被用來構(gòu)造其他軟件，它可以是被封裝的對象類、功能模塊、軟件框架、軟件系統(tǒng)模型、軟件的文檔等。組件具有平臺和語言無關(guān)性，支持即插即用，是支持軟件復(fù)用的核心技術(shù)。軟件復(fù)用是指在兩次或者多次不同的軟件開發(fā)過程中重復(fù)使用相同或者相似元素的過程。軟件復(fù)用包括兩個(gè)相關(guān)的過程：可復(fù)用組件的開發(fā)和基于可復(fù)用組件的應(yīng)用系統(tǒng)構(gòu)造。目前較流行的比較適用于復(fù)用的組件開發(fā)模型有CORBA、Java Bean、COM以及．NET模型。經(jīng)過對這些組件模型的研究與對比，本文最終選定以．NET中Windows Forms作為本系統(tǒng)的組件模型。Windows Forms是Microsoft的．NET開發(fā)框架的圖形用戶界面部分，這個(gè)組件通過將現(xiàn)有的Windows API(Win32 API)封裝為托管代碼，提供了對Windows native組件的訪問方式。使用．NETFramework的公共語言運(yùn)行時(shí)(CLR)，組件都建立在一個(gè)共同的底層基礎(chǔ)上，不再需要復(fù)雜的管道接口，對象可以直接交互訪問，這樣非常有利于組件的自由配置。

2 功能模型

    本文選取某企業(yè)的車間制造流程作為配置系統(tǒng)的功能模型，主要包括基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理、車間計(jì)劃管理、工段作業(yè)管理、車間人事管理、車間成本管理、車間物料管理、車間質(zhì)量管理、制造資源管理、能力平衡管理、現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集和輔助分析這些功能模塊。由于本文研究的重點(diǎn)是配置功能的實(shí)現(xiàn)，所以僅選取其中的車間人事管理、車間物料管理以及制作資源管理來作為可復(fù)用組件設(shè)計(jì)的模型來建立可復(fù)用組件庫，具體情況如圖1所示。

圖1 可復(fù)用組件庫的建立

3 軟件設(shè)計(jì)

    本系統(tǒng)主要由登陸界面、可復(fù)用組件選擇界面、主窗口以及重置功能組成。登陸界面用來分配用戶的管理權(quán)限；可復(fù)用組件選擇界面供用戶根據(jù)自己的實(shí)際需求來選擇相應(yīng)的功能模塊，如果組件庫中不包含用戶所需組件，用戶也可以提出定制要求，按客戶要求設(shè)計(jì)好的組件都會放入組件庫中，隨著組件庫日益擴(kuò)大，這種無法滿足客戶要求的情況將會越來越少地出現(xiàn)；主界面則是把所選擇的功能模塊利用反射機(jī)制動態(tài)生成一個(gè)UI菜單，供客戶使用；重置功能是為了滿足同一客戶在不同階段的不同要求而專門設(shè)計(jì)的，也是此配置系統(tǒng)的精髓所在�？蓮�(fù)用組件選擇好之后有保持機(jī)制，只要用戶不使用重置功能，在本軟件以后的使用過程中均無需再繁瑣地選擇功能模塊。軟件實(shí)現(xiàn)的流程如圖2所示。

4 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

    本文采用SQL數(shù)據(jù)庫來管理和配置已經(jīng)設(shè)計(jì)好的可復(fù)用組件，通過反射機(jī)制將配置信息結(jié)合起來生成一套動態(tài)的UI菜單來完成整個(gè)MES的配置過程。主數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)包括主Menu設(shè)計(jì)以及下拉Menu設(shè)計(jì)。

圖2 軟件流程

4.1 主Menu設(shè)計(jì)

    主Menu的主要功能是為了配置管理諸如車間人事管理、車間物料管理和制造資源管理這些粒度較大的功能模塊。其關(guān)系模式為Menu(ID，Name，Display，Order)，其中ID為標(biāo)識，也是下拉Menu配置的參考內(nèi)容之一，Name是一個(gè)唯一標(biāo)識，Display是菜單顯示名稱，Order是排序依據(jù)，按照由小到大的順序自左至右排列。

4.2 下拉Menu設(shè)計(jì)

    下拉Menu的主要功能是為了配置和管理諸如人員管理、去向管理、倉庫管理、出入庫管理等這些粒度較小的功能模塊。其關(guān)系模式為Feature(ID，Name，Display，Assembly，MenuID，0rder，SubFeatureID)，其中ID、Name、Display和Order與主Menu類似，Assembly為對應(yīng)的可復(fù)用組件的dll或者exe的名字；Type Name則是Windows Form的名字，主要用來簡單地描述組件內(nèi)部結(jié)構(gòu)；Menu ID是主Menu前面的ID，ID為多少，可復(fù)用組件就會被配置到對應(yīng)的主Menu之中；SubFeaturelD任意指定兩個(gè)組件的ID，在他們之間建立通信。

4.3 數(shù)據(jù)映射關(guān)系

    SQL的數(shù)據(jù)庫映射關(guān)系如圖3所示。

圖3 數(shù)據(jù)庫映射關(guān)系

5 結(jié)語

    本系統(tǒng)以三層架構(gòu)為基準(zhǔn)進(jìn)行總體的架構(gòu)設(shè)計(jì)，以，NET框架中的Windows Forms為組件模型來設(shè)計(jì)可復(fù)用組件庫，結(jié)合SQL數(shù)據(jù)庫完成對組件的管理與配置，最后利用．NET中的反射機(jī)制來抓取SQL數(shù)據(jù)庫中的可復(fù)用組件信息使其實(shí)例化后生成一組動態(tài)的UI菜單，完成了中小型離散制造企業(yè)MES系統(tǒng)的配置，解決中小型離散企業(yè)所面臨的困境。整套系統(tǒng)經(jīng)過一段時(shí)間的測試后，得出驗(yàn)證結(jié)果：整套系統(tǒng)性能穩(wěn)定、界面簡潔、可擴(kuò)展性好、可配置性強(qiáng)、簡單實(shí)用、成本較低、使用靈巧，可以推動中小型離散制造企業(yè)的制造信息化發(fā)展，提高自身的競爭力。

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本文標(biāo)題：基于.NET反射機(jī)制和組件復(fù)用的中小型離散制造企業(yè)MES/ERP配置系統(tǒng)研究

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