0 引言
傳統(tǒng)的制造企業(yè)正在從單一生產(chǎn)車間向多功能的生產(chǎn)中心過渡。由于競(jìng)爭環(huán)境日趨激烈，制造企業(yè)僅有充足的生產(chǎn)能力是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能夠適應(yīng)市場(chǎng)快速變化的需求。在某種意義上，制造企業(yè)應(yīng)該能夠預(yù)測(cè)不斷變化的市場(chǎng)，生產(chǎn)制造的概念正在從強(qiáng)調(diào)生產(chǎn)到強(qiáng)調(diào)過程控制轉(zhuǎn)變；生產(chǎn)制造概念的提出，就是找到一種方法，從過去的企業(yè)強(qiáng)調(diào)生產(chǎn)能力的充足到現(xiàn)在的注重生產(chǎn)過程控制。作為一種成熟的解決方案，MES已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。目前已經(jīng)開展了很多旨在挖掘?qū)ES部署具有影響因素的研究工作。減輕文檔工作的負(fù)載是MES帶給工業(yè)領(lǐng)域的顯著的優(yōu)勢(shì)之一。因此，影響MES部署和實(shí)施的因素成為許多研究人員一直以來努力研究的熱點(diǎn)話題。
有關(guān)如何生成用于描述MES部署所需文檔是非常重要的關(guān)鍵因素。目前，IEM概念能夠很好地描述MES的部署，而且有些公司已經(jīng)采用了這個(gè)概念，并已在其業(yè)務(wù)中使用相應(yīng)的軟件IEM／M02GO。然而，使用當(dāng)前版本的IEM／M02GO并不能對(duì)一個(gè)相對(duì)復(fù)雜的MES部署模型作很好的描述。由于對(duì)圖形文件格式(目前只支持JPEG格式)的支持有限，文檔中的一些關(guān)于MES部署過程視圖可讀性不強(qiáng)。通常情況下，在信息流中定義的元素已經(jīng)具備了更多更細(xì)致的信息，但卻沒有有效的方法來獲取這些信息，并把它生成到文檔中。為了處理上述情況，本文將闡述如何通過生成SVG格式的視圖，并將它們鏈接在一起用于展示整個(gè)MES部署過程。
1 研究現(xiàn)狀
在制造企業(yè)之間的競(jìng)爭日趨激烈的今天，制造企業(yè)更希望他們的生產(chǎn)線與市場(chǎng)同步，需要有一種方法或工具來實(shí)現(xiàn)這一要求。制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)是能夠輔助管理工廠制造流程，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線與市場(chǎng)同步的信息技術(shù)系統(tǒng)，它能夠提高企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭力和生產(chǎn)效率，現(xiàn)已得到廣泛應(yīng)用。因此，有很多的建模方法用于模擬制造執(zhí)行系統(tǒng)的實(shí)施部署過程，集成化企業(yè)建模(IEM)就是其中之一。集成化企業(yè)建模是由弗勞恩霍夫研究所(IPK)開發(fā)，該研究所主要從事生產(chǎn)系統(tǒng)和設(shè)計(jì)技術(shù)的研究。
1992年，總部位于波士頓的AMR研究所，對(duì)制造應(yīng)用企業(yè)的執(zhí)行層提出了制造執(zhí)行系統(tǒng)的概念。這個(gè)概念存在于企業(yè)與控制系統(tǒng)之間，是為了提供可視性和控制功能。后來的定義來自于1997年MESA(制造執(zhí)行解決方案協(xié)會(huì))，其中指出“制造執(zhí)行系統(tǒng)提供從訂單到成品的優(yōu)化生產(chǎn)的活動(dòng)信息。使用現(xiàn)有準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，制造執(zhí)行系統(tǒng)能夠指導(dǎo)，啟動(dòng)，響應(yīng)以及生成工廠活動(dòng)的報(bào)告。這樣的結(jié)果能夠反映不斷變化的條件，有助于減少非增值活動(dòng)，有效地推動(dòng)工廠運(yùn)營和管理。制造執(zhí)行系統(tǒng)提高了經(jīng)營性資產(chǎn)的回報(bào)，準(zhǔn)時(shí)交貨率，存貨周轉(zhuǎn)率，毛利率和現(xiàn)金流量。制造執(zhí)行系統(tǒng)提供有關(guān)企業(yè)和供應(yīng)鏈通過雙向通信活動(dòng)的關(guān)鍵信息。”MESA國際標(biāo)準(zhǔn)對(duì)制造執(zhí)行系統(tǒng)功能有11種描述：資源分配和狀態(tài)、操作和詳細(xì)調(diào)度、調(diào)度生產(chǎn)單位、文檔控制、數(shù)據(jù)收集和采集、勞動(dòng)管理、質(zhì)量管理、過程管理、維修管理、產(chǎn)品跟蹤和譜系以及性能分析。
ISA-95標(biāo)準(zhǔn)將企業(yè)應(yīng)用程序定義分成三個(gè)識(shí)別層：實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)(LIMS)、倉庫管理系統(tǒng)(WMS)和計(jì)算機(jī)化維護(hù)管理系統(tǒng)(CMMS)。另一種關(guān)于制造執(zhí)行系統(tǒng)解釋更為自然，能夠貼近于部署制造執(zhí)行系統(tǒng)的過程。這個(gè)定義也將企業(yè)應(yīng)用功能分成三個(gè)層次：“頂層被稱為商業(yè)規(guī)劃和物流”，“底層的功能適用于有關(guān)具體過程中的批次，連續(xù)和離散控制活動(dòng)”和“位于上述兩個(gè)功能層之間生產(chǎn)經(jīng)營管理層，相當(dāng)于現(xiàn)代的制造執(zhí)行系統(tǒng)”。
生成制造業(yè)使用制造執(zhí)行系統(tǒng)來幫助企業(yè)設(shè)計(jì)他們的生產(chǎn)線已有十多年的歷史了。鑒于制造執(zhí)行系統(tǒng)解決方案覆蓋范圍之廣泛，一些技術(shù)已在不同的領(lǐng)域發(fā)生了變化。雖然制造執(zhí)行系統(tǒng)概念的主要內(nèi)容仍然存在，但是上述變化將帶來對(duì)未來的制造執(zhí)行系統(tǒng)解決方案的影響。這些領(lǐng)域包括：精益生產(chǎn)(LEAN)、過程分析技術(shù)(PAT)、移動(dòng)設(shè)備、企業(yè)應(yīng)用集成(EAI)、生物識(shí)別、射頻識(shí)別。
集成化企業(yè)建模的概念是用多視圖模型的方法來描述制造企業(yè)的信息流和產(chǎn)品流。此外，這個(gè)概念還支持不依賴現(xiàn)有的組織結(jié)構(gòu)的業(yè)務(wù)流程分析。
集成化企業(yè)建模(IEM)分析了“面向?qū)ο蟮姆椒?rdquo;并將其用于企業(yè)建模這一概念。IEM概念定義了業(yè)務(wù)流程中的四個(gè)基本要素。使用這四個(gè)基本要素，IEM可以描述“通用模型”基本結(jié)構(gòu)。IEM／M02GO系統(tǒng)可以模擬應(yīng)用集成化企業(yè)建模(IEM)這一概念的建模過程，同時(shí)提供多種方法分析模型。例如在某些行業(yè)信息系統(tǒng)的規(guī)劃或?qū)嵤?/p>
基于IT系統(tǒng)實(shí)施部署的調(diào)查，IT實(shí)施的文檔作為影響IT項(xiàng)目管理的重要因素之一已經(jīng)被多次直接或間接地指出，對(duì)II項(xiàng)目的最終實(shí)施有重大影響。MES部署作為IT系統(tǒng)實(shí)施部署的特例尤其需要文檔支持。因此，一個(gè)有特色的文檔生成工具將對(duì)MES實(shí)施部署具有很大的幫助。
2 圖形生成
2.1 MES部署過程
圖形生成模塊將實(shí)現(xiàn)，以矢量圖和位圖的視圖來描述MES部署過程模型。
位圖格式文件如JPEG、GIF和PNG常用于當(dāng)前的辦公軟件中。位圖文件十分便于存儲(chǔ)、壓縮和作為圖表形式插入其他文件中。雖然位圖格式文件容易處理，如Java能夠很容易地生成JPEG文件，但是位圖文件的一些缺點(diǎn)并不適合本項(xiàng)目，如對(duì)圖像放大或是縮小都會(huì)破壞文件的質(zhì)量。這樣將不適合本項(xiàng)目，因?yàn)槎鄶?shù)情況下，生成圖像將被數(shù)倍放大于原尺寸。
因此，基于以上分析，向量圖形文件將更適合。矢量圖形，如點(diǎn)、線、曲線和形狀，或多邊形，它們都是基于數(shù)學(xué)方程，代表在計(jì)算機(jī)圖形圖像的幾何圖元。這些特性恰好適合該項(xiàng)目的需求，但這種文件格式的兼容性不太好，像通常用戶需要插入圖形到Microsoft Omce辦公軟件，由于SVG和EMF自身的限制，有時(shí)圖形不能正確顯示。因此位圖格式的圖形仍然是這個(gè)項(xiàng)目的備份計(jì)劃。
圖形生成模塊提供兩種方式用以生成描述MES部署過程的圖形文檔：位圖和矢量圖。對(duì)各功能模塊描述具體如下：對(duì)于使用IEM／M02GO客戶端編輯過的MES部署過程模型，此系統(tǒng)將提供如下功能：生成選擇元素視圖，若視圖文件為JPEG，系統(tǒng)提供在內(nèi)存中拷貝功能；生成若干視圖描述整個(gè)MES部署過程，如果視圖中存在邏輯關(guān)系，需將其關(guān)聯(lián)。如上功能詳細(xì)描述如下：
(1)生成選擇元素視圖
生成選擇元素視圖實(shí)現(xiàn)如下功能：對(duì)于在IEM／M02GO客戶端編輯過的MES部署過程模型，本系統(tǒng)可以輸出位于同一層的含有被選定元素的最小矩形視圖。視圖文件格式支持SVG，EMF，JPEG。
(2)生成若干視圖描述整個(gè)MES部署過程
生成若干視圖描述整個(gè)MES部署過程實(shí)現(xiàn)如下功能：對(duì)于在IEM／M02GO客戶端編輯過的MES部署過程模型，如果MES模型包括若干層，即模型中的Action存在細(xì)化描述，則本系統(tǒng)可以以SVG的格式輸出所有層。并且使用SVG中鏈接的特性，將子層與父層鏈接�？梢栽谥С諷VG的瀏覽器中通過單擊Action的圖形區(qū)域?qū)崿F(xiàn)對(duì)子層的瀏覽。每個(gè)模塊的要求簡要介紹如表1所示。
表1 圖形模塊的詳細(xì)功能列表
2.2 SVG矢量圖
矢量圖文件格式如SVG是一種以可擴(kuò)展標(biāo)記語言(XML)為基礎(chǔ)的文件格式，它可以十分方便地轉(zhuǎn)化成其他圖像格式。由于SVG是基于XML的文件格式，所以SVG可能嵌入到超文本標(biāo)記語言(HTML)中，成為在線文檔生成的一部分。“SVG格式圖形可以在任何文本編輯器中創(chuàng)建和編輯”。
SVG是一個(gè)相對(duì)新的矢量圖形文件格式。它是一種基于XML的文件格式的，用于描述二維靜態(tài)或是動(dòng)態(tài)矢量圖形一個(gè)語言族群。今天，SVG仍然是一個(gè)無專利的、公開的和正在進(jìn)行的項(xiàng)目。坦率地說，SVG是這樣一種通用的文件格式：“SVG難以歸類在一個(gè)簡單的定義中”。最重要的是，SVG是看被作一個(gè)繪圖解決方案，正因?yàn)槿绱�，SVG是囊括了所有基本的矢量圖形通用的繪圖方法的系統(tǒng)。
所有當(dāng)今主流Web瀏覽器至少在一定程度上支持SVG矢量圖形，其中包括Microsoft Intemet Explorer 9，Mozilla Firefox，Google Chrome和Apple Safari。然而，沒有更早期版本的如Microsoft Intemet Explorer(IE)支持的SVG矢量圖。“2010年8月31日，谷歌宣布索引SVG內(nèi)容的Web，SVG的文件無論在獨(dú)立的文件或嵌入在HTML中都將會(huì)被索引。用戶開始看到SVG內(nèi)容在其搜索結(jié)果中列出。“2010年12月8日，谷歌圖片搜索也開始索引SVG文件”114 3。2011年1月28日，“谷歌開始允許僅限于SVG圖片文件搜索結(jié)果。此功能于2011年2月11日正式公布。
如上所述，batik是用于Java應(yīng)用程序中繪制SVG圖形的開發(fā)工具。它可以被看作是一個(gè)Graphics2D的Java解決方案，以DOM樹結(jié)構(gòu)組織所有繪畫元素。SVG圖形可以很容易地顯示在Web瀏覽器和嵌入HTML中，有很多鼠標(biāo)動(dòng)作在SVG圖形中得到支持，鏈接就是其中之一。
2.3 SVG視圖生成
SVG的模塊包含兩個(gè)子模塊：Selected Elements子模塊和All Layers子模塊。
SVG視圖生成子模塊(Selected Elements子模)塊將為這個(gè)系統(tǒng)中的大部分功能模塊提供非�；镜姆⻊�(wù)。它以一個(gè)Action實(shí)例作為輸入，輸出只包含選定的元素圖形視圖。圖1顯示了這個(gè)模塊的結(jié)構(gòu)。Selected Elements子模塊的核心是LayerSVG，它聚合zeichenflaeche類和SVGGraphics2D類；它依賴于PaintFNS接口關(guān)聯(lián)與MComponent類。Linie類和Rechteck類是PaintFNS接口的實(shí)現(xiàn)。
圖1 selected elements子模塊系統(tǒng)類圖
Selected Elements子模塊的算法
實(shí)現(xiàn)生成選定的元素的SVG格式視圖文件的邏輯十分自然。由于IEM／M02GO客戶端已定義了元素的顏色，形狀，默認(rèn)的字體風(fēng)格，和元素尺寸，根據(jù)用戶喜歡顯示比例，該功能模塊將元素的絕對(duì)位置轉(zhuǎn)換成顯示位置，該功能模塊中有一個(gè)標(biāo)志位，指示元素是否選中(高亮)。所有這些信息都是密封在MComponent類中。因此，整個(gè)繪畫過程將開展如下：
S1找到所有選定的MComponents，并將它們保存在一個(gè)列表中。
S2因?yàn)槊恳粋�(gè)MComponent有一個(gè)新的顯示位置和顯示比例，這樣不難找到的包含所有選定MComponent的最小面積。
S3設(shè)置背景顏色。
S4設(shè)置新的原始點(diǎn)(通常在左上角)，顯示比例(縮放因子)，把所有MComponents位置轉(zhuǎn)換到新位置。
S5生成每MComponent的圖形。這里MComponent需要分解成基本部分來繪制。例如它可以分解成線、矩形和非圖形(如一個(gè)元素的名稱)，然后用各自的方法來繪制它們。
2.4 MES部署過程模型視圖生成
MES部署過程模型視圖生成子模塊(All Layers子模)塊將產(chǎn)生MES部署過程的所有l(wèi)ayers的SVG格式視圖。這一模塊將采用輸出文件路徑和存有MComponent的數(shù)組作為輸入，并生成一個(gè)文件夾，其中包括描述MES部署模型的所有Layers的SVG格式的視圖文件。LayerSVGAll類聚合zeichenflaeche類和SVGGraphics2D類；它依賴于ActionElementsAll類和MComponent類；它有一個(gè)PaintFNS類的接口。
(1)All Layers子模塊的算法
由于IEM／M02GO客戶端框架限制，實(shí)現(xiàn)這一模塊不能直接使用Selected Elements子模塊。因?yàn)橹挥性诋?dāng)前操作窗口的元素才能被系統(tǒng)初始化，那些沒有在當(dāng)前操作窗口中顯示的元素沒有被初始化(如定義的顏色，形狀，例如，設(shè)置新的坐標(biāo))。但是因?yàn)楫?dāng)IEM／M02GO客戶端打開任何文件時(shí)，它總是可以顯示一個(gè)root下面的一個(gè)Layer(層)，而所有的層之間的關(guān)系是Action聯(lián)系起來的。任何IEM定義下得模型都服從服這個(gè)概念，可以找到所有帶有子層的Action，放在其一個(gè)列表中�？紤]所有帶有子層的Action可以在上級(jí)層預(yù)覽，如圖2所示。因此，應(yīng)用這個(gè)邏輯于所有子層。(用戶預(yù)覽子層時(shí)，IEM／M02GO客戶端會(huì)初始化在這個(gè)子層的元素，但坐標(biāo)是負(fù)值)所有子層可以在這種方式生成。之后，此系統(tǒng)需要將它們連接在一起。除頂層外，所有圖層命名其Action的GUID。當(dāng)這個(gè)系統(tǒng)生成一個(gè)層的視圖文件時(shí)，它會(huì)找到在這一層內(nèi)有子層的所有Action。根據(jù)它們的坐標(biāo)，該系統(tǒng)將新生成SVG格式文件根據(jù)其Action的坐標(biāo)把他們鏈接起來并保存在一個(gè)新的文件夾中。IEM模型中的所有元素都可視為根的子節(jié)點(diǎn)。IEM模型中每層元素也可視為存儲(chǔ)在相應(yīng)深度樹的某節(jié)點(diǎn)。如一個(gè)Action的子層，則該子層內(nèi)的元素可視為Action的子節(jié)點(diǎn)。圖3顯示的IEM模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。
圖2 all layers子模塊類圖
圖3 IEM模型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)示意圖
我們使用基于DFS算法遍歷IEM數(shù)據(jù)來得到所有Actions，
流程圖見圖4，具體算法的偽代碼如下：
getRepresentation(temporaryList，resultlAst){
get the first elememt from temporaryList
remove the first element from temporaryList
add to resultList
if(the element has sublayer){
add results in temporaryList
getRepresentation(temporaryList，resultList)
}
}else if(the size of temporaryList bigger than zero)
getRepresentation(temporaryList，resultList)
}
return resultList；
}
圖4 DFS算法在本系統(tǒng)應(yīng)用的程序流程圖
4 系統(tǒng)測(cè)試
對(duì)于SVG的模塊，由于Office Word中不支持SVG格式，因此測(cè)試結(jié)果不能顯示在Office Word。鑒于在對(duì)系統(tǒng)功能測(cè)試的同時(shí)考慮到系統(tǒng)應(yīng)用的一般性，故所選是示例為IPK提供的描述MES部署過程的模型。該模型中含有108個(gè)Actions，其中13個(gè)Actions有子層。
圖5是SVG模塊中“All Layers”功能模塊在生成結(jié)果截圖。從這個(gè)截圖中，可以看出，pic0.svg過程模型的頂層，如果用戶把鼠標(biāo)浮在Action“Acquisition”之上，將會(huì)有如圖6所示信息，這個(gè)圖形將鏈接到文件“pic{6EOD4F44-18E0-4E86-A686-57988003918B}.SVG”對(duì)應(yīng)與圖5。這是使用SVG的一個(gè)特性來展現(xiàn)完整MES部署過程模型。
圖5 Au Layer功能模塊文檔生成結(jié)果
系統(tǒng)的功能測(cè)試基本遵循黑盒測(cè)試，鑒于部分測(cè)試結(jié)果無法在Office Word展示，所以功能測(cè)試章節(jié)沒有展示全部測(cè)試結(jié)果。本系統(tǒng)不僅在系統(tǒng)功能層面完全滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)需求，而且其提供的功能能夠描述當(dāng)前MES部署過程模型。
圖6 SVG鏈接功能在IE9中的展示
5 結(jié)語
本文提出了圖形化的方法來展示MES部署過程。借用SVG模塊，用戶可以自動(dòng)生成MES部署過程中的任何視圖，并且可以利用生成一系列鏈接在一起的視圖文件描述完整的MES部署過程。本方法的優(yōu)點(diǎn)之一就是降低了MES部署模型的文檔生成時(shí)間。通常來說，當(dāng)制造公司部署MES系統(tǒng)的期間，往往需要花費(fèi)6周到8周的時(shí)間來部署一個(gè)新系統(tǒng)，本文提出的方法可以縮短這個(gè)時(shí)間。而本文提出的標(biāo)準(zhǔn)適合于當(dāng)前的MES部署。對(duì)于將來的MES系統(tǒng)，隨著IT和制造業(yè)的發(fā)展，描述MES部署過程將會(huì)出現(xiàn)不同于現(xiàn)在的觀點(diǎn)。
核心關(guān)注：拓步ERP系統(tǒng)平臺(tái)是覆蓋了眾多的業(yè)務(wù)領(lǐng)域、行業(yè)應(yīng)用，蘊(yùn)涵了豐富的ERP管理思想，集成了ERP軟件業(yè)務(wù)管理理念，功能涉及供應(yīng)鏈、成本、制造、CRM、HR等眾多業(yè)務(wù)領(lǐng)域的管理，全面涵蓋了企業(yè)關(guān)注ERP管理系統(tǒng)的核心領(lǐng)域，是眾多中小企業(yè)信息化建設(shè)首選的ERP管理軟件信賴品牌。
轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處：拓步ERP資訊網(wǎng)http://www.ezxoed.cn/
本文標(biāo)題：一種基于MES部署過程的SVG圖形文檔生成方法
本文網(wǎng)址：http://www.ezxoed.cn/html/solutions/1401939148.html
相關(guān)文章
