0 引言

    基于知識和信息的制造將是制造技術(shù)發(fā)展的重要方向。數(shù)字化信息系統(tǒng)已對制造業(yè)產(chǎn)生深刻的影響，而且其影響日益突出，成為制約現(xiàn)代制造業(yè)系統(tǒng)的主導(dǎo)因素。利用現(xiàn)代化先進(jìn)的數(shù)字信息技術(shù)手段對傳統(tǒng)的主導(dǎo)因素。利用現(xiàn)代化先進(jìn)的數(shù)字信息技術(shù)手段對傳統(tǒng)制造方式進(jìn)行改造正在被越來越多的企業(yè)采用，已經(jīng)被實(shí)踐證明是非常有效的提高企業(yè)開發(fā)能力、生產(chǎn)效率和技術(shù)水平的重要戰(zhàn)略舉措，具有越來越重要的戰(zhàn)略地位。尤其對應(yīng)于加工過程彼此獨(dú)立，加工工藝離散的離散型制造業(yè)更始如此，本文主要結(jié)合離散型制造業(yè)的生產(chǎn)任務(wù)特點(diǎn)，探討如何通過多種信息系統(tǒng)的集成和應(yīng)用，提高企業(yè)信息化水平，進(jìn)一步促進(jìn)“兩化融合”，提升產(chǎn)業(yè)核心競爭力。

1 存在問題和解決方式

    近些年，我過許多從事離散型生產(chǎn)制造的工業(yè)企業(yè)紛紛引進(jìn)各種信息處理系統(tǒng)，例如企業(yè)資源規(guī)劃系統(tǒng)(ERP)產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)(PDM)和制造業(yè)執(zhí)行系統(tǒng)(MES)等，購置了大量數(shù)控生產(chǎn)設(shè)備，使得企業(yè)的信息化應(yīng)用水平有了較大的提高，但由于這些引進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備都是被作為孤立的信息技術(shù)單元簡單使用，在面對總體結(jié)構(gòu)和組成部件相似、規(guī)格變化復(fù)雜、加工工藝特異性強(qiáng)的工件，任然普遍存在效率低、成本高、質(zhì)量不穩(wěn)定的問題。

    針對離散型生產(chǎn)面臨的加工任務(wù)多樣性、信息反饋快速性、信息處理智能性、調(diào)度策略優(yōu)化性要求，經(jīng)過深入的研究和論證，我們決定采取以PDM/ERP/MES繼承的信息系統(tǒng)為基礎(chǔ)，以加工任務(wù)調(diào)度機(jī)制為核心，以智能終端為工具，向執(zhí)行者（即一線生產(chǎn)者）發(fā)送加工任務(wù)（做什么）和操作什么（怎么做）指令，并通過智能終端實(shí)現(xiàn)完工信息的及時(shí)、準(zhǔn)確收集與反饋，適應(yīng)并解決加工過程中出現(xiàn)的各種復(fù)雜情況。

    實(shí)現(xiàn)PDM/ERP/MES系統(tǒng)集成是以上解決方案的基礎(chǔ)，主要包括以下內(nèi)容：1)ERP系統(tǒng)改造，特別是要實(shí)現(xiàn)有限資源計(jì)劃排產(chǎn)，通過訂單式生產(chǎn)項(xiàng)目關(guān)鍵資源能力需求的平衡，提高計(jì)劃的可執(zhí)行性；2)實(shí)施MES（制造執(zhí)行系統(tǒng)），打通生產(chǎn)計(jì)劃和車間執(zhí)行之間的斷層，使ERP計(jì)劃落地，形成閉環(huán)控制；3)實(shí)現(xiàn)PDM/ERP/MES的集成應(yīng)用。

2 實(shí)施方案

    2.1 總體思路

    PDM/ERP/MES集成實(shí)施方案首先是進(jìn)行PDM/ERP集成，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、工藝、制造信息的總體集成；其次是進(jìn)行PDM/ERP/MES集成，使加工圖紙信息、工藝簡圖等加工信息能及時(shí)、準(zhǔn)確傳遞給操作者。最后實(shí)現(xiàn)ERP/MES集成，打通生產(chǎn)計(jì)劃和車間執(zhí)行之間的斷層，使ERP計(jì)劃落地，形成閉環(huán)控制，這一方面要求加工任務(wù)能夠及時(shí)準(zhǔn)確下達(dá)到各設(shè)備，另一方面要求加工任務(wù)能及時(shí)準(zhǔn)確下達(dá)到各設(shè)備，另一方面需要現(xiàn)場加工信息能夠及時(shí)準(zhǔn)確反饋到生產(chǎn)調(diào)度員，以保證計(jì)劃的科學(xué)性和執(zhí)行的可控制性。通過PDM/ERP/MES的集成，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品數(shù)據(jù)的共享、計(jì)劃信息的共享、執(zhí)行信息的共享，為離散工件的生產(chǎn)和加工提供有效的支持。

    2.2 單元系統(tǒng)集成框架

    集成應(yīng)用系統(tǒng)框架中涉及多開發(fā)語言(Java、C#、PB等)、多數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)(SQL-Server、MySQL等)、多網(wǎng)絡(luò)環(huán)境（局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)等），這使在單元系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交互及流程執(zhí)行變得更為復(fù)雜，因此采取標(biāo)準(zhǔn)化的集成技術(shù)和集成框架是實(shí)現(xiàn)多系統(tǒng)集成的核心技術(shù)內(nèi)容之一。主要的單元系統(tǒng)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)如表1所示：

表1 主要單元系統(tǒng)

    在各個單元系統(tǒng)之間有直接或者間接的數(shù)據(jù)訪問需求，且這些需求是動態(tài)的、變化的。如圖1所示：

圖1 單元系統(tǒng)間數(shù)據(jù)需求圖

    針對上表列出的幾種主要單元系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)互聯(lián)互通需求，我們需要選定一種開放式可拓展的系統(tǒng)集成框架，保證以上主要業(yè)務(wù)系統(tǒng)之前的數(shù)據(jù)互通，同時(shí)為以后的新系統(tǒng)的集成規(guī)范接入方式。經(jīng)過比較分析，我們選取了面向服務(wù)的體系SOA（Service Oriented Architecture）。SOA是一種新的分布應(yīng)用集成示范，它將應(yīng)用程序的不同功能單元（服務(wù)）通過這些定義良好的接口和協(xié)議聯(lián)系起來。接口采用中立的方式進(jìn)行定義，獨(dú)立于實(shí)現(xiàn)服務(wù)的硬件平臺、操作系統(tǒng)和編程語言。這使得構(gòu)建在各種這樣的系統(tǒng)中的服務(wù)可以以一種統(tǒng)一和通用的方式進(jìn)行交互。目前主要的開發(fā)語言（包括表3-1列出的所有語言）均支持面向服務(wù)的程序開發(fā)，是實(shí)現(xiàn)集成框架的理想方案。

    2.3 SOA體系結(jié)構(gòu)和原理

    面向服務(wù)的體系架構(gòu)SOA是支持服務(wù)的結(jié)構(gòu)框架或基礎(chǔ)設(shè)施。在SOA中，服務(wù)是獨(dú)立的，可以防止于SOA就架構(gòu)中的任何位置并進(jìn)行調(diào)用，也就是說，它能夠由架構(gòu)框架中的任何其它實(shí)體（取決于安全性）進(jìn)行激活或使用。

圖2 SOA基本框架圖

    服務(wù)提供者將其服務(wù)發(fā)布到服務(wù)代理的一個目錄上，當(dāng)服務(wù)請求者需要調(diào)用該服務(wù)時(shí)，它首先利用服務(wù)代理提供的目錄去搜索和服務(wù)，得到如何調(diào)用該服務(wù)的信息，然后根據(jù)這些信息區(qū)調(diào)用服務(wù)者發(fā)布的服務(wù)。當(dāng)服務(wù)請求者從服務(wù)代理處得到調(diào)用所需服務(wù)的信息之后，通信是在服務(wù)請求者的提供者之間直接進(jìn)行，而無須進(jìn)過服務(wù)代理。

    SOA較其它分布應(yīng)用集成方法最大的特點(diǎn)是它是完全低耦合的，服務(wù)請求者只有在需要服務(wù)時(shí)才動態(tài)地綁定服務(wù)提供者；另外，采用SOAP交互協(xié)議及XML作為信息格式具有跨平臺特性，對集成的應(yīng)用系統(tǒng)要求也比較低。

    2.4 系統(tǒng)集成實(shí)現(xiàn)

    本方案中結(jié)合表中列出的主要系統(tǒng)，給出基于SOA模式的集成框架。其工作原理如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)集成原理圖

    圖中分別表示出了開發(fā)期間及運(yùn)行期間的處理流程及調(diào)用流程，在運(yùn)行期間數(shù)據(jù)服務(wù)請求通過注冊中心轉(zhuǎn)發(fā)請求，所有的數(shù)據(jù)服務(wù)表示為同樣地網(wǎng)絡(luò)服務(wù)資源，通過文檔約定及開發(fā)期間的格式定義，保證數(shù)據(jù)服務(wù)可被調(diào)用并且能正確解析使用，保證實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)之間的弱耦合及數(shù)據(jù)服務(wù)本身的靈活配置。如果需要進(jìn)行系統(tǒng)擴(kuò)展，加入新的服務(wù)需求或新的系統(tǒng)，采用同樣流程即可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)集成。如圖4所示：

圖4 PDM/ERP/MES集成系統(tǒng)擴(kuò)展應(yīng)用圖

3 結(jié)束語

    實(shí)施多個信息系統(tǒng)的綜合集成應(yīng)用對于提高企業(yè)的信息化水平和效率有著至關(guān)重要的作用，主要具有以下幾個方面的效應(yīng)：

    (1)協(xié)同效應(yīng)：大信息平臺的建立大大減少信息傳遞時(shí)間，保證信息傳遞的及時(shí)性和準(zhǔn)確性，有助于開展多部門聯(lián)合攻關(guān)工作，提高研發(fā)效率。

    (2)集成效應(yīng)：通過多系統(tǒng)的數(shù)據(jù)集成，形成規(guī)則統(tǒng)一、分流有序的信息流，消除了信息孤島，大幅度提高了設(shè)計(jì)、生產(chǎn)的反應(yīng)速度。

    (3)模擬效應(yīng)：上層信息化系統(tǒng)可以將信息無障礙地傳送至生產(chǎn)系統(tǒng)機(jī)型模擬，縮短了新產(chǎn)品、新技術(shù)的開發(fā)周期，提高了科技成果轉(zhuǎn)化率。

    (4)增強(qiáng)效應(yīng)：集成信息系統(tǒng)有助于提高先進(jìn)數(shù)控裝備的利用率，提高加工精度，使成品性能最大限度地達(dá)到設(shè)計(jì)要求，極大地增強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新效果。

    (5)放大效應(yīng)：數(shù)字化集成系統(tǒng)能夠提高管理水平和生產(chǎn)效率，降低庫存量，縮短交貨期，提高準(zhǔn)時(shí)交貨率，這將有助于節(jié)約生產(chǎn)、庫存等方面的成本，降低生產(chǎn)成本，生產(chǎn)明顯的放大效果。

    (6)反哺效應(yīng)：利用以上所產(chǎn)生的效益，能夠進(jìn)一步支持企業(yè)的信息化建設(shè)，有助于提高傳統(tǒng)制造業(yè)的技術(shù)水平和生產(chǎn)效率，提升企業(yè)的原始性創(chuàng)新水平。

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本文標(biāo)題：基于離散型制造業(yè)的PDM/ERP/MES系統(tǒng)集成研究

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