面向制造層面的紡織制造執(zhí)行系統(tǒng)研制

邵景峰，王進富，馬曉紅，劉 勇

(1.長安大學(xué)信息工程學(xué)院，西安710064;2.西安工程大學(xué) 管理學(xué)院，西安710048;3.咸陽華潤紡織有限公司動力能源部，陜西咸陽712000)

制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)是美國AMR公司在20世紀(jì)90年代初提出的，其目的在于將企業(yè)資源計劃層同車間現(xiàn)場控制，通過執(zhí)行系統(tǒng)聯(lián)系起來，實現(xiàn)企業(yè)生產(chǎn)信息的有效整合［1］。紡織企業(yè)作為傳統(tǒng)的制造業(yè)，在ERP或設(shè)備控制系統(tǒng)設(shè)計實施時都涉及中間的車間管理層，對MES的需求就應(yīng)運而生，其效果也逐步顯現(xiàn)［2］。借助EBSCOhost外文期刊數(shù)據(jù)庫，統(tǒng)計結(jié)果表明:國外對紡織制造執(zhí)行系統(tǒng)的研究相對較早，如在1991年，Colorni A 等［3］開始研究紡織制造執(zhí)行系統(tǒng);1995年，Geroge Coppus等［4］為紡織企業(yè)開發(fā)了一種制造信息系統(tǒng)(MIS)，其屬于制造執(zhí)行系統(tǒng)的范疇;1996年，Dorigo M等［5］研發(fā)了一種面向紡織企業(yè)的制造執(zhí)行系統(tǒng);1998年，Tanju Yurtsever等［6］為紡織企業(yè)構(gòu)建了一種集生產(chǎn)監(jiān)控與調(diào)度功能于一體的制造執(zhí)行系統(tǒng);而且，Michael N Huhns等［7］在深入研究流程企業(yè)制造執(zhí)行系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，于2005年開發(fā)了紡織企業(yè)的制造執(zhí)行系統(tǒng)等，使紡織制造執(zhí)行系統(tǒng)的研究與應(yīng)用已趨于成熟水平。

在中國，關(guān)于紡織企業(yè)制造執(zhí)行系統(tǒng)的研究也相對較早，是始于20世紀(jì)80年代初［8］。當(dāng)時，中國的紡織企業(yè)經(jīng)濟效益良好，但設(shè)備自動化水平低，信息技術(shù)力量有限，加之生產(chǎn)管理方式主要靠人工手工管理等，沒有形成面向整個紡織企業(yè)的制造執(zhí)行系統(tǒng)，而是面向特定的車間監(jiān)測系統(tǒng)，如織機生產(chǎn)監(jiān)測系統(tǒng)、印染廠生產(chǎn)過程集中管理系統(tǒng)等，其也屬于制造執(zhí)行系統(tǒng)的范疇。直到1998年，Cheng Fantien等［9］提出了一種面向紡織企業(yè)的制造執(zhí)行系統(tǒng)框架，使得部分國內(nèi)紡織學(xué)者開始研發(fā)相關(guān)系統(tǒng)。如鄭永前等［10］提出了一種基于 UML的面向服務(wù)的MES模型;董玉倩等［11］對制造執(zhí)行系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)進行了研究，并將其應(yīng)用于紡織企業(yè);同時，于冬青等［12］將制造執(zhí)行系統(tǒng)應(yīng)用于紡織企業(yè)等。但通過這些文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)，研究面向制造層面的紡織制造執(zhí)行系統(tǒng)的紡織學(xué)者卻很少。在中國紡織工業(yè)聯(lián)合會制訂的“十二五”規(guī)劃中［13］，將面向制造層面的制造執(zhí)行系統(tǒng)作為重點研發(fā)對象，這為紡織制造執(zhí)行系統(tǒng)的研發(fā)提供了良好的政策支持。

通過文獻(xiàn)回顧發(fā)現(xiàn):國內(nèi)外紡織學(xué)者的研究重點主要在于系統(tǒng)模型的構(gòu)建、先進技術(shù)在系統(tǒng)中的應(yīng)用，使得系統(tǒng)具有很好的先進性和兼容性，但在系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的整合方面相對欠缺，并沒有開發(fā)面向制造層面的紡織制造執(zhí)行系統(tǒng)。為此，筆者以面向制造層面的紡織制造執(zhí)行系統(tǒng)為切入點，在原有各個車間監(jiān)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，進行系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的構(gòu)建，以實現(xiàn)上層計劃層與車間現(xiàn)場控制層間信息的有效銜接。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，主要結(jié)合中國紡織企業(yè)的工藝流程和個性化需求，對各工序中產(chǎn)生的品種數(shù)據(jù)以品種的加工流程為序進行針對性地配置，使其與企業(yè)上層的ERP系統(tǒng)、下層的信息管理系統(tǒng)、工藝管理系統(tǒng)、各個車間的監(jiān)測系統(tǒng)等在功能結(jié)構(gòu)上相兼容，通過通用數(shù)據(jù)接口進行數(shù)據(jù)的交換和信息的融合，實現(xiàn)企業(yè)內(nèi)部生產(chǎn)數(shù)據(jù)的共享，以從根本上解決企業(yè)內(nèi)部信息“孤島”問題。當(dāng)然，在系統(tǒng)設(shè)計過程中，還預(yù)留了較多的數(shù)據(jù)接口，以方便各類數(shù)據(jù)的導(dǎo)入導(dǎo)出和二次開發(fā)。

圖1 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)Fig.1 Architecture of the system

所構(gòu)建的系統(tǒng)體系框架如圖1所示。在整體上將系統(tǒng)功能分為三層，即數(shù)據(jù)采集層、數(shù)據(jù)應(yīng)用層和生產(chǎn)現(xiàn)場控制(PCS)層。其中，數(shù)據(jù)采集層主要用來解決MES中的數(shù)據(jù)通信、存儲、處理等問題，它的主要功能在于實時地接收PCS層的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，同時將處理后的數(shù)據(jù)組織成數(shù)據(jù)庫所接受的格式，動態(tài)地存儲在數(shù)據(jù)庫的實時數(shù)據(jù)表中，并為數(shù)據(jù)應(yīng)用層和PCS層提供及時、準(zhǔn)確的當(dāng)班生產(chǎn)數(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)處理過程中，對于一些非業(yè)務(wù)的操作，如日志操作、安全驗證與授權(quán)等，采用面向切面的方法［14］使其貫穿于整個系統(tǒng)之中。數(shù)據(jù)應(yīng)用層的主要任務(wù)是將監(jiān)測系統(tǒng)、工藝管理系統(tǒng)、信息管理系統(tǒng)等中的數(shù)據(jù)有效地集成起來，實時存入共享數(shù)據(jù)表中，進行融合處理，使其具有通用性。PCS層用來統(tǒng)一管理底層數(shù)據(jù)，使輪班班次對應(yīng)的實時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)得到有效分離，并通過數(shù)據(jù)接口進行高速傳輸和實時“讀寫”操作。

2 總體設(shè)計

2.1 數(shù)據(jù)流圖設(shè)計

按照系統(tǒng)的功能需求，MES的主要功能應(yīng)包括:計劃管理、資源管理、設(shè)備維護管理、產(chǎn)量質(zhì)量管理、機臺數(shù)據(jù)采集、生產(chǎn)調(diào)度、職工管理、資料管理，以及生產(chǎn)過程跟蹤管理等。這樣，制造執(zhí)行系統(tǒng)的工作原理［15］:MES向上層ERP系統(tǒng)提供生產(chǎn)現(xiàn)場的機臺實時生產(chǎn)數(shù)據(jù)、在機品種數(shù)據(jù)、機臺異常狀態(tài)數(shù)據(jù)，以及計劃任務(wù)執(zhí)行狀況數(shù)據(jù)等;向下層車間監(jiān)測系統(tǒng)傳輸指令計劃數(shù)據(jù)、生產(chǎn)過程控制命令、生產(chǎn)管理參數(shù)、設(shè)備運轉(zhuǎn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)等，同時可實時采集現(xiàn)場的機臺生產(chǎn)數(shù)據(jù)。

結(jié)合系統(tǒng)功能的分析和工作原理的描述，根據(jù)紡織企業(yè)的制造過程工藝流程，構(gòu)建出的各工序間的數(shù)據(jù)流程圖如圖2所示，其不但詳細(xì)展示了系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)流向，而且繪制出了制造過程中的信息流向，是整個系統(tǒng)設(shè)計過程中的核心步驟。

圖2 數(shù)據(jù)流程Fig.2 Data process

2.2 多任務(wù)的調(diào)度模型設(shè)計

按照系統(tǒng)功能需求，首先將系統(tǒng)任務(wù)調(diào)度定義為一個Agent系統(tǒng)，并根據(jù)需要可自主地進行工作，這樣可以通過創(chuàng)建、復(fù)制、組裝、銷毀等手段對自身進行改造，以適應(yīng)復(fù)雜的任務(wù)需求。然后，根據(jù)多A-gent系統(tǒng)的特點，即自治性、通信能力、適應(yīng)性、智能性［16］，構(gòu)建了多個子 Agent(系統(tǒng)管理 Agent、車間 A-gent、調(diào)度 Agent、任務(wù) Agent、資源 Agent、監(jiān)控 Agent等)，相互間的協(xié)作過程如圖3所示，使系統(tǒng)中的每個功能可由單個Agent，或者多個Agent通過協(xié)作來完成，其優(yōu)點在于既有利于系統(tǒng)功能的重組，又有利于系統(tǒng)功能的設(shè)計。同時，有利于解決車間生產(chǎn)現(xiàn)場計劃任務(wù)的排序問題。這樣，在多Agent系統(tǒng)的框架下，可使生產(chǎn)計劃任務(wù)的排序達(dá)到最優(yōu)化，生產(chǎn)現(xiàn)場機臺的異常情況得到實時反饋，并使異常事件的決策得到及時響應(yīng)。一方面，保證了整個制造過程的連續(xù)性，另一方面，可根據(jù)機臺的歷史數(shù)據(jù)，預(yù)測今后一段時間的工作能力。

圖3 多Agent間的協(xié)作過程Fig.3 Collaborative process among multi-agent

根據(jù)上述多Agent系統(tǒng)框架的功能定義，將整個系統(tǒng)任務(wù)的調(diào)度過程采用動態(tài)招標(biāo)投標(biāo)［17］的方法進行，其調(diào)度算法的具體構(gòu)建過程如下:

Step 1:在每月初，借助制造執(zhí)行系統(tǒng)從ERP系統(tǒng)中自動讀取各車間的計劃任務(wù)Task，經(jīng)細(xì)化處理后，分配給車間的相應(yīng)監(jiān)測系統(tǒng)。在此過程中，系統(tǒng)管理Agent調(diào)到車間Agent，由車間Agent根據(jù)車間機臺的工作能力，對接受到的計劃任務(wù)Task進行判斷，若具有執(zhí)行任務(wù)Task的能力，則啟動資源Agent、調(diào)度Agent，則轉(zhuǎn)入執(zhí)行Step 2;否則，反饋信息給系統(tǒng)管理Agent，并釋放車間Agent所擁有的系統(tǒng)資源。當(dāng)然，這種機臺工作能力的判斷是以機臺的已有工作能力為前提，并通過新舊計劃任務(wù)的對比而抉擇得出。

Step 2:當(dāng)調(diào)度Agent被調(diào)動后，其根據(jù)計劃任務(wù)Task，開始調(diào)動任務(wù) Agent和資源 Agent，由任務(wù) A-gent根據(jù)當(dāng)前生產(chǎn)計劃的工藝要求，對任務(wù)Task對應(yīng)的每道工序進行詳細(xì)分析，并計算出各Agent在每道工序上的運行時間和所需資源。由資源Agent分配工序中每個Agent所需要的系統(tǒng)資源。當(dāng)然，這個過程是由資源Agent根據(jù)每個Agent的工作能力而進行動態(tài)的分配。當(dāng)每個Agent獲得了系統(tǒng)資源后，相互間通過消息機制進行通信，并協(xié)同工作。

Step 3:當(dāng)任務(wù)Task開始執(zhí)行時，系統(tǒng)管理A-gent將啟動監(jiān)控Agent，由監(jiān)控Agent對整個計劃任務(wù)Task的執(zhí)行情況進行在線監(jiān)控，以保證整個執(zhí)行過程得以順利進行。其中，監(jiān)控Agent主要用于監(jiān)控資源Agent的具體使用情況。同時，在監(jiān)控過程中，還需對計劃任務(wù)Task按照諸如最短加工時間(SPT)、最小空余時間等規(guī)則進行排序，以最大程度上使系統(tǒng)資源達(dá)到最優(yōu)化。

Step 4:在計劃任務(wù)Task執(zhí)行過程中，單個A-gent可向完成當(dāng)前工序的資源Agent提出資源申請，同時將這種操作上報監(jiān)控Agent，由監(jiān)控Agent調(diào)用資源Agent，由資源Agent根據(jù)當(dāng)前完成工序的工作時間、工作開始時間進行搜索時間鏈表，以反饋可利用的時間段。此時，當(dāng)有多個資源Agent可完成同一工序時，則由監(jiān)控Agent調(diào)動任務(wù)Agent，由任務(wù)A-gent按照招標(biāo)——投標(biāo)方式［18］，根據(jù)計劃任務(wù)目標(biāo)、當(dāng)前車間計劃任務(wù)執(zhí)行現(xiàn)狀、車間計劃任務(wù)分配情況，以及資源Agent的投標(biāo)值，按照制造過程所用資源最優(yōu)化的原則，選取可利用的時間段作為最佳資源Agent。

Step 5:在計劃任務(wù)Task執(zhí)行過程中，當(dāng)監(jiān)控A-gent遇到有申請資源的任務(wù)Agent時，首先監(jiān)控A-gent判斷任務(wù)Agent的申請是否存在資源沖突問題。若無，則按照申請，由監(jiān)控Agent上報系統(tǒng)管理A-gent，由系統(tǒng)管理Agent動態(tài)分配系統(tǒng)資源。當(dāng)任務(wù)Agent獲得了系統(tǒng)資源后，則進行下一工序的投標(biāo)，并重復(fù)Step 4、Step 5;否則，系統(tǒng)管理Agent發(fā)出消息，由監(jiān)控Agent調(diào)動任務(wù)Agent去執(zhí)行下列步驟1)。

1)監(jiān)控Agent根據(jù)車間計劃任務(wù)的執(zhí)行情況和調(diào)度情況，首先，按照制造過程中系統(tǒng)任務(wù)排序最優(yōu)化的原則，為各個任務(wù)Agent提供合適的系統(tǒng)資源，以解決資源競爭問題;然后，按照中標(biāo)任務(wù)Agent的申請方案，進行動態(tài)分配其工作所需資源。當(dāng)各中標(biāo)Agent獲得系統(tǒng)資源后，進行下一個工序的投標(biāo);而對未中標(biāo)任務(wù)Agent而言，則繼續(xù)當(dāng)前工序的投標(biāo)，并重復(fù)執(zhí)行Step 4、Step 5。在這個過程中，當(dāng)存在無法完成任務(wù)Task的請求時，則由監(jiān)控Agent調(diào)動任務(wù)Agent去執(zhí)行下列步驟2);而當(dāng)有全部任務(wù)被完成的請求時，則執(zhí)行Step 6。

2)當(dāng)某一計劃任務(wù)Task在執(zhí)行過程中無法正常執(zhí)行下去時，可由車間Agent上報監(jiān)控Agent，由監(jiān)控Agent上報系統(tǒng)管理Agent，最后由系統(tǒng)管理Agent對其所擁有的系統(tǒng)資源進行判斷，并對任務(wù)的執(zhí)行過程做出分析，讓其優(yōu)先級提至最高級，重復(fù)執(zhí)行Step 4、Step 5。若當(dāng)前某一計劃任務(wù)Task已是最高級，則需將該計劃任務(wù)撤銷，并釋放各個任務(wù)Agent所擁有的系統(tǒng)資源，待日后處理。當(dāng)然，還需將其他計劃任務(wù)所對應(yīng)的任務(wù)Agent繼續(xù)執(zhí)行Step 4、Step 5。

Step 6:當(dāng)工序中的計劃任務(wù)完成后，各個任務(wù)Agent將傳遞消息給監(jiān)控Agent，由監(jiān)控Agent對整個計劃任務(wù)的調(diào)度過程進行檢查，并檢測整個過程是否存在未處理任務(wù)。若存在未處理任務(wù)時，則將其按照緊急任務(wù)處理，并將其優(yōu)先級提到最高，插入到車間資源調(diào)度時間鏈表中。若這種方法無法滿足未處理計劃任務(wù)的執(zhí)行要求，則由監(jiān)控Agent將其結(jié)果上報給系統(tǒng)管理Agent，由系統(tǒng)管理Agent按照計劃任務(wù)的執(zhí)行過程，可重新分配系統(tǒng)資源，讓其重新執(zhí)行Step 1至Step 5。如果所有的計劃任務(wù)均以順利執(zhí)行完成，則直接執(zhí)行Step 7，并釋放所有任務(wù)Agent擁有的系統(tǒng)資源。

Step 7:監(jiān)控Agent反饋整個計劃任務(wù)的調(diào)度結(jié)果給系統(tǒng)管理Agent，由系統(tǒng)管理Agent做出決策，并向系統(tǒng)提示最佳決策結(jié)果值。

2.3 異構(gòu)數(shù)據(jù)庫的集成設(shè)計

在異構(gòu)數(shù)據(jù)庫的集成過程中，為保證各工序間品種數(shù)據(jù)的有效銜接，采取XML技術(shù)與全局?jǐn)?shù)據(jù)模式相結(jié)合的方法［19］，使所有的數(shù)據(jù)交互操作在中間件中以XML文檔形式存在，對集成過程中的異構(gòu)數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)換，其優(yōu)點在于:在數(shù)據(jù)交互過程中，這種方法保持了一定的獨立性，降低了數(shù)據(jù)間的耦合度，提高了數(shù)據(jù)的重用性［20］。異構(gòu)數(shù)據(jù)庫間的集成方案如圖4所示。

圖4 異構(gòu)數(shù)據(jù)庫間的集成Fig.4 Integration among isomerous databases

由圖4可見，整個集成方案主要分為3層:應(yīng)用層、中間件層和數(shù)據(jù)源層。其中，中間件層的主要作用是集成各個車間的異構(gòu)數(shù)據(jù)源，為實現(xiàn)紡織制造執(zhí)行系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的共享而提供訪問支持。同時，中間件層中注冊器的主要作用是負(fù)責(zé)各異構(gòu)數(shù)據(jù)庫的注冊服務(wù)，并生成公共模型;查詢處理器的主要作用是根據(jù)用戶提交的查詢請求，將其提交給包裝器進行執(zhí)行，由結(jié)果處理器將包裝器中的執(zhí)行結(jié)果進行匯總，并以XML的格式返回;包裝器主要用于底層數(shù)據(jù)源的交互，實現(xiàn)數(shù)據(jù)位置和訪問的透明性［21］。

異構(gòu)數(shù)據(jù)庫間的集成原理:1)由客戶端向應(yīng)用服務(wù)器發(fā)出一個全局查詢請求，此請求的信息來源可能涉及到細(xì)紗、筒并捻、準(zhǔn)備、織布，以及整理等車間的生產(chǎn)信息監(jiān)測系統(tǒng)，信息管理系統(tǒng)等。2)應(yīng)用服務(wù)器確認(rèn)接收到客戶端的請求時，由中間件層接收客戶端的查詢請求，具體的處理步驟是:首先對多源異構(gòu)數(shù)據(jù)所構(gòu)成的共享信息進行分析;然后，將全局查詢分解為具體的數(shù)據(jù)庫子查詢，并將子查詢發(fā)送到對應(yīng)的數(shù)據(jù)源;其次，處于數(shù)據(jù)源層的所有數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)接收到查詢中間件層傳輸?shù)牟樵冋埱蠛?，它首先從?shù)據(jù)庫中查詢相關(guān)信息，然后把查詢結(jié)果返還給結(jié)果處理器，由結(jié)果處理器將其合并成同一條數(shù)據(jù)記錄，并將所需要的查詢結(jié)果返還給應(yīng)用服務(wù)器，由應(yīng)用程序服務(wù)器再將查詢請求結(jié)果返回給客戶端。

這樣，根據(jù)異構(gòu)數(shù)據(jù)庫間的集成方案，以及多A-gent間的任務(wù)調(diào)度原理和系統(tǒng)功能需求，利用SQL Server作為數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，并利用ERwin進行數(shù)據(jù)庫的邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計。經(jīng)集成處理后的異構(gòu)數(shù)據(jù)庫中涉及到的重要數(shù)據(jù)表主要有:棉紗品種表、紗產(chǎn)品質(zhì)量表、紗產(chǎn)品產(chǎn)量表、紗斷頭表、棉布品種表、布產(chǎn)品產(chǎn)量表、布品種信息表、設(shè)備使用情況表、布入庫質(zhì)量表等。

3 系統(tǒng)實現(xiàn)

在用戶成功登錄系統(tǒng)后，借助制造執(zhí)行系統(tǒng)平臺可實現(xiàn)與上層ERP系統(tǒng)的實時交互和數(shù)據(jù)更新服務(wù)［22］。同時，可實現(xiàn)與下層現(xiàn)場控制層間的數(shù)據(jù)采集與過程管理，主要包括各車間機臺生產(chǎn)數(shù)據(jù)的采集、機臺運轉(zhuǎn)狀態(tài)的監(jiān)控、生產(chǎn)制造過程的跟蹤、異常事件的反饋，及生產(chǎn)工藝參數(shù)的錄入等。當(dāng)然，與現(xiàn)場控制層間的集成還需要構(gòu)建兩個服務(wù):一個是具有自動交互的監(jiān)控服務(wù)，以實時地從各車間的機臺上讀取和反饋信息;另一個是人機交互服務(wù)，主要由系統(tǒng)管理人員進行生產(chǎn)數(shù)據(jù)的查詢統(tǒng)計，以及設(shè)備信息、輪班班次、計劃任務(wù)調(diào)度等信息的錄入、調(diào)整等。

整個系統(tǒng)以紡織企業(yè)的工藝流程為主線進行系統(tǒng)功能的構(gòu)建，面向整個制造層面進行系統(tǒng)功能的集成。當(dāng)然，在系統(tǒng)功能的設(shè)計過程中，根據(jù)用戶角色權(quán)限級別的不同，主要采取了兩種系統(tǒng)管理方式:一是集中式管理方式，主要面向企業(yè)上層管理者，進行整個企業(yè)生產(chǎn)過程的全方位監(jiān)測，也可實時監(jiān)測某一車間的生產(chǎn)制造過程，以實現(xiàn)系統(tǒng)功能的集成和管理方式的統(tǒng)一化;二是分散式管理方式，這種方式主要是面向某一生產(chǎn)制造車間。

具體的實現(xiàn)過程為:首先為系統(tǒng)用戶提供了一個啟動各子系統(tǒng)的入口，使每個子系統(tǒng)都可以獨立運行，以完成系統(tǒng)用戶所屬車間的機臺運轉(zhuǎn)狀態(tài)的監(jiān)測和管理。這樣，每個用戶登錄制造執(zhí)行系統(tǒng)以后，系統(tǒng)管理模塊則根據(jù)職工信息表中的用戶角色自動判斷用戶權(quán)限，擁有權(quán)限的用戶只能訪問相應(yīng)角色對應(yīng)的系統(tǒng)子功能。

在子系統(tǒng)功能設(shè)置方面，主要有系統(tǒng)管理、參數(shù)設(shè)置、實時監(jiān)測、數(shù)據(jù)錄入、數(shù)據(jù)查詢、報表輸出六大功能。這些功能既可以是面向整個紡織企業(yè)制造層面的基本功能，也可以是具體到某一特定車間的監(jiān)測系統(tǒng)功能，以完成相應(yīng)車間的動態(tài)數(shù)據(jù)采集和信息化管理。如通過制造執(zhí)行系統(tǒng)可進行并粗車間機臺崗位的動態(tài)設(shè)置，此動態(tài)設(shè)置功能與并粗車間監(jiān)控系統(tǒng)中的崗位設(shè)置功能是同步的，詳見圖5所示。

圖5 并粗車間崗位的動態(tài)設(shè)置界面Fig.5 Dynamic set interface of post in drawing ＆ roving shop

若某個部門想查詢或者調(diào)用其他部門的生產(chǎn)數(shù)據(jù)時，需系統(tǒng)功能授權(quán)。在擁有系統(tǒng)功能權(quán)限后，可通過制造執(zhí)行系統(tǒng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享。如計劃調(diào)度科需調(diào)用各車間的棉紗產(chǎn)量數(shù)據(jù)時，系統(tǒng)根據(jù)計劃調(diào)度科的用戶角色，自動分配系統(tǒng)功能權(quán)限，其通過通用數(shù)據(jù)接口，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的訪問和報表的統(tǒng)計分析，具體的實現(xiàn)功能界面如圖6所示。

圖6 棉紗產(chǎn)量的統(tǒng)計界面Fig.6 Statistics interface of cotton yarn yield

4 結(jié)語

根據(jù)紡織企業(yè)生產(chǎn)管理的實際需要和發(fā)展需求，結(jié)合企業(yè)生產(chǎn)制造過程的特點，圍繞紡織企業(yè)MES項目的建設(shè)目標(biāo)，進行了面向紡織企業(yè)的MES關(guān)鍵技術(shù)研究，以及MES系統(tǒng)的設(shè)計和開發(fā)。紡織執(zhí)行制造系統(tǒng)作為紡織企業(yè)現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)中制造管理自動化領(lǐng)域的一項重要技術(shù)，一方面，MES可以對來自ERP的生產(chǎn)管理信息進行細(xì)化、分解，將計劃層操作指令傳遞給底層控制層;另一方面，可以采集設(shè)備的狀態(tài)數(shù)據(jù)，以實時監(jiān)控底層設(shè)備的運行狀態(tài);同時，可以為ERP提供生產(chǎn)現(xiàn)場的實時數(shù)據(jù)，實現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的自動化采集，從而加強計劃管理層與底層控制之間的溝通，起到了承上啟下的作用，彌合了企業(yè)計劃層和生產(chǎn)車間過程控制系統(tǒng)之間的間隔。通過強調(diào)制造過程的整體優(yōu)化來幫助企業(yè)實施完整的閉環(huán)生產(chǎn)，同時也為企業(yè)信息化的建設(shè)提供了良好的基礎(chǔ)。

紡織企業(yè)MES系統(tǒng)主要面向制造層面，具有良好的靈活性、可維護性，使MES在生產(chǎn)管理中發(fā)揮重要的作用，為企業(yè)實時成本的計算、生產(chǎn)過程的管理而提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，并將全面提高紡織企業(yè)的信息化管理水平。

［1］吳迪，夏雪.紡織行業(yè)現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的發(fā)展戰(zhàn)略研究［J］.紡織學(xué)報，2004，25(1):117-119，5.WU Di，XIA Xue.A study on the strategy of developing CIMSin the textile industry［J］.Journal of Textile Research，2004，25(1):117-119，5.

［2］李惠成，陳芳，楊承濤.計算機集成制造:我國紡織、服裝業(yè)現(xiàn)代化的必由之路［J］.紡織器材，2007，34(3):62-64.LI Huicheng， CHEN Fang， YANG Chengtao. Computer integrated manufacturing:the only way to the modernization of Chinese textile and garment industry［J］.Textile Accessories，2007，34(3):62-64.

［3］COLORNI A，DORIGO M，MANIEZZO V.Ant system for job-shop scheduling［J］.Belgian Journal of Operation Research，Statistic and Computer Science，1993，34(1):39-53.

［4］GEROGE C，AMOLD S.Manufacturing information systems for the process industry responding to the plant management challenges of the 90's［J］.ISA Transactions，1995，34(2):119-132.

［5］DORIGO M，MANIEZZO V，COLORNI A.The ant system:optimization by a colony of cooperating agents［J］.IEEE Transaction on Systems，Man and Cybernetics:Part B，1996，26(1):29-41.

［6］TANJU Y， PIRECE N G.Computerized manufacturing monitoring and dispatch system［J］.Computers＆ Industrial Engineering，1998，35(1/2):137-140.

［7］MICHAEL N H， MUNINDAR P S. Service-oriented computing:key concepts and principles［J］.IEEE Internet Computing，2005，9(1):75-81.

［8］陳潔，孔慶華，吳晶晶.面向服務(wù)的紡織機械制造執(zhí)行系統(tǒng)研究［J］.現(xiàn)代制造工程，2010，32(7):13-17.CHEN Jie，KONG Qinghua，WU Jingjing.Research on the service-oriented textile manufacturing execution system［J］.Modern Manufacturing Engineering，2010，32(7):13-17.

［9］CHENG F，SHEN E，DENG J.Development of a distributed object-oriented system framework for the computer-integrated manufacturing execution system［C］.Leuven，Belgium:International Conference on Robotics ＆ Automation，1998.

［10］鄭永前，陳潔.基于UML的面向服務(wù)的紡織制造執(zhí)行系統(tǒng)建模［J］.制造業(yè)自動化，2010，32(8):1-3.ZHENG Yongqian，CHEN Jie.Modeling for textile mes of soa based on UML［J］.Manufacturing Automation，2010，32(8):1-3.

［11］董玉倩.制造執(zhí)行系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究及在紡織企業(yè)的應(yīng)用［D］.天津:天津工業(yè)大學(xué)，2008.DONG Yuqian.Study on Key Techniques in Manufacturing Execution System and Applications in the Textile Enterprises［D］.Tianjin:Tianjin Polytechnic University，2008.

［12］于冬青.制造執(zhí)行系統(tǒng)MES在紡織行業(yè)中的應(yīng)用［J］.針織工業(yè)，2006，33(9):65-68.YU Dongqing.Application of the manufacture execution system-MESin the textile industry［J］.Knitting Industries，2006，33(9):65-68.

［13］中國紡織報.紡織工業(yè)“十二五”科技進步綱要及三大要點［EB/OL］.2010-11-26［2012-11-08］.http://www.esilk.net/web/view.aspx?AID=111093.CHINA TEXTILE NEWS.“12th Five-Year”scientific and technological progress outline and three points for textile industry［EB/OL］.2010-11-26［2012-11-08］.http://www.esilk.net/web/view.aspx?AID=111093.

［14］NIKNAM T，F(xiàn)ARSANI E.A hybrid self-adaptive particle swarm optimization and modified shuffled frog leaping algorithm for distribution feeder reconfiguration［J］.Engineering Applications of Artificial Intelligence，2010，23(8):1340-1349.

［15］邵景峰，李永剛，張勇，等.細(xì)紗車間制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)的研究與實現(xiàn)［J］.紡織器材，2010，37(1):60-63.SHAO Jingfeng， LI Yonggang， ZHANG Yong， et al.Research and operation of MES system in spinning room［J］.Textile Accessories，2010，37(1):60-63.

［16］CHAKRABORTY S，RAY I.TrustBAC:integrating trust relationships into the RBACmodel for access control in open systems［C］.New York:Proceedings of the 11th ACM Symposium on Access Control Models and Technologies，2006:49-58.

［17］BRPGIA，CANAL C，PIMENTEL E，et al.Formalizing web service choreographies［J］.Electronic Notes in Theoretical Computer Science，2004，105(10):73-94.

［18］OLFATI S R，F(xiàn)AX J A，MURRAY R M.Consensus and cooperation in networked multi-agent systems［J］.Proceedings of the IEEE，2007，95(1):215-233.

［19］Ferreira A，Simaan M A，Boston J R，et al.A nonlinearstate space model of a combined cardiovascular system and arotary pump［C］.Seviller:Proceedings of the 44th IEEE Conference on Decision ＆ Control，and the European Control Conference，2005:897-902.

［20］SANDHU R，ZHANG X W.Peer-to-peer access control architecture using trusted computing technology［C］.New York:Proceedings of the 10th ACM Symposium on Access Control Models and Technologies，2005:147-158.

［21］MICHAEL N H， MUNINDAR P S. Service-oriented computing:key concepts and principles［J］.IEEE Internet Computing，2005，9(1):75-81.

［22］LI B，CHEN Z H，CHEN Y.Research on reconfigurable manufacturing execution system［C］.New York:Proceedings of International Conference on Intelligent Mechatronics and Automation，Piscat-away，2004:157-161.