基于BOM的可配置制造執(zhí)行系統(tǒng)研究

何 非，李東波

HE Fei, LI Dong-bo

（南京理工大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院，南京 210094）

0 引言

制造執(zhí)行系統(tǒng)是位于上層的計(jì)劃管理系統(tǒng)與底層控制系統(tǒng)之間的面向車間層的管理控制系統(tǒng)。MES不僅能實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)信息的跟蹤，而且能對(duì)信息加以分析，并對(duì)可能發(fā)生的事情進(jìn)行預(yù)測(cè)[1]。目前，國(guó)外的MES的研究和應(yīng)用已經(jīng)取得了明顯的成效，在國(guó)內(nèi)一些典型企業(yè)的應(yīng)用也已經(jīng)取得成功。但是，傳統(tǒng)的MES存在著一定的不足：1）應(yīng)用范圍窄、通用性差：傳統(tǒng)MES一般只解決某個(gè)特定的領(lǐng)域問題，如車間質(zhì)量管理、生產(chǎn)單元分配等；2）缺乏柔性、不易修改和擴(kuò)充，可配置性差：傳統(tǒng)MES是針對(duì)特定行業(yè)或企業(yè)的固定業(yè)務(wù)流程開發(fā)，系統(tǒng)不能隨業(yè)務(wù)過程的變化進(jìn)行功能配置和動(dòng)態(tài)改變；3）開發(fā)周期長(zhǎng)，使用成本較高，不利于在中小企業(yè)得到推廣[2]。

針對(duì)上述問題，國(guó)內(nèi)外已經(jīng)對(duì)MES的可集成性、可配置性及可重構(gòu)性展開研究，特別是工作流技術(shù)的引進(jìn)，為制造執(zhí)行系統(tǒng)的可配置提供了非常有效的途徑。但是由于缺乏有效的理論支持，車間業(yè)務(wù)流程難以向工作流過程模型進(jìn)行轉(zhuǎn)換。而一些成熟的商業(yè)軟件，如Siemens的“Simatic IT”等，其應(yīng)用對(duì)象是以流程行業(yè)為主，將其應(yīng)用到離散行業(yè)中則存在一定的缺陷。因此，本文針對(duì)這一問題，以裝配型生產(chǎn)方式為研究對(duì)象，充分利用各種BOM信息，以工作流技術(shù)為基礎(chǔ)，研究了一種裝配流程可配置、業(yè)務(wù)組件可重構(gòu)的制造執(zhí)行系統(tǒng)。

1 基于工作流的MES

工作流是針對(duì)日常工作中具有固定程序的活動(dòng)而提出的一個(gè)概念，其提出的目的是通過將工作分解成定義良好的任務(wù)、角色，按照一定的規(guī)則和過程來執(zhí)行這些任務(wù)并對(duì)它們進(jìn)行監(jiān)控，以達(dá)到提高辦事效率、降低生產(chǎn)成本、提高企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)管理水平和企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的目標(biāo)。工作流的運(yùn)行是由工作流管理系統(tǒng)來完成的，工作流管理系統(tǒng)由兩部分組成：過程定義和建模階段及過程執(zhí)行階段。在過程定義和建模階段，工作流管理系統(tǒng)將要建模的業(yè)務(wù)過程表示成計(jì)算機(jī)可處理的形式化描述；執(zhí)行控制模塊為工作流過程定義的執(zhí)行提供一個(gè)運(yùn)行環(huán)境，并根據(jù)工作流建模的過程定義，引導(dǎo)該過程的自動(dòng)執(zhí)行。通過管理系統(tǒng)和執(zhí)行者的交互，可以有效推動(dòng)工作流實(shí)例的進(jìn)行，并監(jiān)控工作流的運(yùn)行狀態(tài)[3]。

1.1 基于工作流的MES的體系結(jié)構(gòu)

傳統(tǒng)的MES開發(fā)需要為每個(gè)活動(dòng)開發(fā)相應(yīng)的用戶界面和處理類，這些類既要完成業(yè)務(wù)過程的處理，還需要維護(hù)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)和過程數(shù)據(jù)，如果業(yè)務(wù)過程發(fā)生改動(dòng)，則需要大量改動(dòng)源代碼，增加開發(fā)成本。

利用工作流技術(shù)可以在建模時(shí)，通過工作流模型完成業(yè)務(wù)過程，在執(zhí)行時(shí)由工作流引擎控制過程的運(yùn)行[4]。在基于工作流技術(shù)的MES中，通過把處理類中的業(yè)務(wù)過程處理掉，而只保留其中的業(yè)務(wù)邏輯，并將其作為獨(dú)立的組件提供，以提高其可重用性?；诠ぷ髁骷夹g(shù)的MES軟件體系結(jié)構(gòu)如圖1所示。其中系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)了三部分?jǐn)?shù)據(jù)：工作流模型數(shù)據(jù)保存定義好的組織模型和業(yè)務(wù)過程模型；工作流控制數(shù)據(jù)是工作流引擎維護(hù)的、用于記錄過程實(shí)例與活動(dòng)實(shí)例的狀態(tài)信息；工作流業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)是MES業(yè)務(wù)邏輯操作處理的數(shù)據(jù)[5]。

圖1 基于工作流技術(shù)的MES系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

由此可見，將工作流引擎作為MES的核心，可以很方便把生產(chǎn)過程、組織結(jié)構(gòu)、物料生產(chǎn)信息、生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)資金和工作列表有效的結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的可配置。同時(shí)由于業(yè)務(wù)邏輯和業(yè)務(wù)過程的分離，可以輕松實(shí)現(xiàn)MES的可重構(gòu)[6,7]。但是，由于實(shí)際的生產(chǎn)運(yùn)作流程是非常復(fù)雜的，而且不同的行業(yè)其生產(chǎn)方式也不盡相同，實(shí)際的生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)也存在著大量變更與反復(fù)，因此如何快速、有效且完整的將實(shí)際的生產(chǎn)業(yè)務(wù)流程以工作流的方式進(jìn)行建模成為MES可配置化的重要問題。

1.2 BOM與制造過程的工作流建模

制造過程是一個(gè)由原材料、毛坯、外購件等逐步變成在制品、半成品、最后變成成品的過程，其本質(zhì)實(shí)際上是一個(gè)業(yè)務(wù)過程，其目標(biāo)是最終的產(chǎn)品，其子目標(biāo)則是對(duì)組成該過程的零部件的生產(chǎn)。因此，采用工作流的方式對(duì)制造過程進(jìn)行建模，可以完整、有效的描述制造過程中經(jīng)過的所有步驟，而且通過操作人員與系統(tǒng)間的信息交互，可實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)任務(wù)的分配、協(xié)調(diào)和監(jiān)督。

在生產(chǎn)過程的每一個(gè)步驟中，都要涉及一定的資源、設(shè)備、人員等，另外還要與之相關(guān)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，如設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)、工藝數(shù)據(jù)、庫存數(shù)據(jù)、裝配數(shù)據(jù)等。通常，這些數(shù)據(jù)都包括在BOM中，但是BOM表達(dá)的是產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)或裝配視圖，是一種以產(chǎn)品為中心的建模方法。如果僅僅通過結(jié)構(gòu)視圖，是無法直接得到各項(xiàng)任務(wù)的時(shí)間計(jì)劃的，只有通過過程模型才能確定工作進(jìn)行的先后順序，建立最終的任務(wù)時(shí)間計(jì)劃。

因此引入基于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的BOM來實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的工作流建模，為實(shí)現(xiàn)現(xiàn)實(shí)的生產(chǎn)業(yè)務(wù)流程在MES中的可配置提供了有效的途徑。目前，已有學(xué)者對(duì)樹型BOM的流程化建模展開研究，并取得了一定的理論成果。但是這些研究是以設(shè)計(jì)BOM為出發(fā)點(diǎn)的，其研究缺乏針對(duì)性，使得其成果難以在實(shí)際中得到應(yīng)用。本文以裝配型生產(chǎn)為研究對(duì)象，以裝配BOM為基礎(chǔ)，構(gòu)建了一種制造過程的工作流建模方式。

2 基于裝配BOM的工作流過程建模

2.1 裝配BOM在裝配過程建模中的作用

裝配BOM主要包含了制造BOM中的部分信息，一是物料的基本信息及管理信息，二是產(chǎn)品在裝配過程中所需要的裝配信息。裝配BOM中所需要的物料信息有：

1) 物料代碼；

2) 常規(guī)管理有關(guān)的信息。如圖號(hào)、物料名稱、版本、物理狀態(tài)屬性等；

3) 同生產(chǎn)管理有關(guān)的信息。如庫存管理信息（安全庫存、分類編碼等）、車間制造信息（提前期、物料供應(yīng)信息等）、采購信息（采購價(jià)格、最小訂貨數(shù)量等）、銷售信息（發(fā)運(yùn)最小數(shù)量、是否可發(fā)運(yùn)等）。

在裝配過程中所需要的信息有：

1) 增加的中間件信息；

2) 各零部件之間的裝配關(guān)系信息，如裝配的先后順序，裝配所需的物料及數(shù)量等；

3) 零部件個(gè)體的工藝信息，如制造/裝配時(shí)間等。

圖2與圖3分別展示了某產(chǎn)品A的設(shè)計(jì)BOM與裝配BOM，其中斜線中的數(shù)字為所用零部件的數(shù)量，圖4中的子部件為裝配BOM中所有的中間件。

圖2 產(chǎn)品A的設(shè)計(jì)BOM

圖3 產(chǎn)品A的裝配BOM

由此可見，針對(duì)裝配型生產(chǎn)，較之設(shè)計(jì)BOM 與制造BOM，裝配BOM能更清晰、更完整的描述產(chǎn)品的裝配業(yè)務(wù)過程。首先利用其裝配關(guān)系等信息，能夠建立一個(gè)良好的生產(chǎn)工作流過程模型；其次，裝配BOM中的物料信息，又為MES系統(tǒng)中其他各子系統(tǒng)的監(jiān)控管理提供了非常詳盡的依據(jù)。

因此選用裝配BOM，能有效夠構(gòu)建產(chǎn)品裝配的工作流過程模型，為MES中工作流程的建立供了良好的理論依據(jù)；同時(shí)，由于BOM信息可以直接從PDM中直接獲取，便于裝配過程工作流建模的自動(dòng)建立，輕松實(shí)現(xiàn)MES的快速可配置。

2.2 基于Petri網(wǎng)的工作流過程模型

Petri網(wǎng)理論目前已廣泛應(yīng)用于制造系統(tǒng)的分析、建模和仿真中。作為一種圖形化的建模方法，Petri網(wǎng)和工作流在結(jié)構(gòu)之間存在明確的映射關(guān)系，在制造過程的建模和工作流建模方面得到了廣泛的應(yīng)用。Petri網(wǎng)包括三個(gè)基本元素，即庫所、躍遷和連接。庫所表示的是系統(tǒng)在該處的狀態(tài)，躍遷則描述的是使?fàn)顟B(tài)發(fā)生改變而發(fā)生的事件，庫所與躍遷之間的聯(lián)系由弧連接，因此通過Petri網(wǎng)可以很方便的描述工作流活動(dòng)之間的關(guān)系。工作流所定義的活動(dòng)有四種結(jié)構(gòu)：1) 順序結(jié)構(gòu)；2) 并行結(jié)構(gòu)，包括有條件分支、與并；3) 條件結(jié)構(gòu)，包括有條件分支、或并；4) 循環(huán)結(jié)構(gòu)。表1顯示了如何用Petri網(wǎng)來表示這些結(jié)構(gòu)，其中正方形表示躍遷，用T標(biāo)記，圓圈表示庫所，用P表示[8]。

表1 工作流建?；咀冞w結(jié)構(gòu)

2.3 裝配BOM向工作流模型的映射

從BOM和Petri網(wǎng)的基本特征可以看出，BOM表達(dá)的是產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)視圖，Petri網(wǎng)表達(dá)的是過程視圖。因此從產(chǎn)品裝配的角度出發(fā)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品裝配的過程控制，在模型描述意義上就是BOM結(jié)構(gòu)模型向Petri網(wǎng)過程模型的映射[9]。本文從裝配BOM出發(fā)，結(jié)合文獻(xiàn)[8]中的方法給出由裝配BOM向Petri網(wǎng)映射的步驟。

首先對(duì)裝配B O M 進(jìn)行定義： 令BOM=(C,R,F)；其中C是根部件，R是裝配該根部件所需的子部件或零件，F(xiàn)為部件C和零件R之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。Petri網(wǎng)的定義如下：令PN=(P,T,N)；其中P是網(wǎng)中庫所的集合，T是躍遷的集合，是連接庫所與躍遷的有向弧的集合。

值得注意的是，由于本方法是以裝配BOM為基礎(chǔ)，因此其中PRE（準(zhǔn)備）躍遷代表物料的準(zhǔn)備與配送過程，而非產(chǎn)品的加工準(zhǔn)備流程；ASM（裝配）躍遷代表產(chǎn)品的裝配過程，而不是產(chǎn)品的制造過程（PRO躍遷）。

具體映射步驟如下：躍遷，合并成一個(gè)節(jié)點(diǎn)。

圖3中的裝配BOM通過映射后得到的Petri網(wǎng)模型如圖4所示。

圖4 Petri網(wǎng)過程視圖實(shí)例

通過上述方法，可以有效建立裝配過程的工作流過程模型，其采用的Petri網(wǎng)建模方法不僅描述了主要的工作流過程關(guān)系，而且其中的庫所和躍遷還能表示多種含義。庫所可以表示任務(wù)開始的時(shí)間，任務(wù)執(zhí)行單位，任務(wù)進(jìn)行地點(diǎn)等非過程相關(guān)特性；而躍遷則表示對(duì)象通過該躍遷發(fā)生什么樣的變化，執(zhí)行多長(zhǎng)時(shí)間等過程相關(guān)特性，是車間計(jì)劃的執(zhí)行、監(jiān)控及變更的重要依據(jù)，為MES的工作流過程模型與各業(yè)務(wù)組建間的信息交互提供了重要的數(shù)據(jù)。

3 BOM信息的綁定及在各子系統(tǒng)中的應(yīng)用

如圖1所示，業(yè)務(wù)邏輯的驅(qū)動(dòng)需要有相關(guān)的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)及控制數(shù)據(jù)的支持。因此，裝配過程的工作流過程建模只是實(shí)現(xiàn)了MES可配置的第一步，要實(shí)現(xiàn)各業(yè)務(wù)模塊與工作流模型之間的無縫集成，在其兩者之間必須有嚴(yán)格的信息定義及接口方式，以保證各業(yè)務(wù)模塊的順利運(yùn)行有足夠的信息支持。所以在上述基于BOM的裝配過程工作流建模完成后，仍需要在過程模型中綁定相關(guān)信息，如質(zhì)量信息、物料信息及設(shè)備信息等，為各子模塊提供有效的管理基礎(chǔ)信息。

一般來說，這些信息都包括在各類BOM中，如物料的庫存管理及配送信息包括在制造BOM中，產(chǎn)品的質(zhì)量信息包括在質(zhì)量BOM中，刀具及設(shè)備的使用信息包括在工藝BOM中，如果能夠?qū)⑦@些BOM信息綁定到各個(gè)工作流程中，通過與各子系統(tǒng)之間的信息交互，則可以為MES的運(yùn)作及管理提供有效的依據(jù)，保證了生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的有效監(jiān)控及優(yōu)化管理。

實(shí)際上，在以工作流為基礎(chǔ)的MES中，已經(jīng)具備了將外部信息綁定到各工作流節(jié)點(diǎn)上的功能，圖5展示的是一般工作流MES業(yè)務(wù)模型的數(shù)據(jù)庫關(guān)系圖[5]。

圖5 傳統(tǒng)工作流MES的業(yè)務(wù)模型

圖6 改進(jìn)后的業(yè)務(wù)模型

其中“活動(dòng)實(shí)例信息”記錄的是各種任務(wù)，包括待處理的和已完成的任務(wù)；“業(yè)務(wù)過程信息”描述了MES工作過程并記錄過程活動(dòng)的功能配置信息，也就是業(yè)務(wù)工作流模型信息，其中表Process描述車間生產(chǎn)過程的總體信息，表Activity表示生產(chǎn)過程中的每個(gè)活動(dòng)，表Transition描述活動(dòng)轉(zhuǎn)移路徑；“功能配置信息”是將參數(shù)數(shù)據(jù)、用戶界面和業(yè)務(wù)邏輯處理類可供系統(tǒng)配置調(diào)用，其中表DataSet記錄了活動(dòng)執(zhí)行時(shí)調(diào)用的參數(shù)信息，包括參數(shù)傳遞信息、參數(shù)類型、參數(shù)順序等，表Form描述操作的界面，表Application描述業(yè)務(wù)邏輯信息，并接受DataSet傳遞過來的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。

由此可見，所有和生產(chǎn)過程相關(guān)的BOM信息都可以存放在DataSet表中，通過與生產(chǎn)工作流模型的關(guān)聯(lián)實(shí)現(xiàn)與各功能模型實(shí)現(xiàn)信息交互，為各功能模塊的監(jiān)控與管理提供有效的依據(jù)。同時(shí)通過對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集，可以將這些數(shù)據(jù)記錄到數(shù)據(jù)庫中，通過進(jìn)一步的分析與處理，能夠預(yù)測(cè)當(dāng)前車間所處的狀態(tài)，為進(jìn)一步的生產(chǎn)計(jì)劃的定制及生產(chǎn)過程中的物料控制提供了基礎(chǔ)。

由于這些BOM都是以設(shè)計(jì)BOM為基礎(chǔ)的，與裝配BOM存在著相同的結(jié)構(gòu)與形式，因此能夠在工作流模型構(gòu)建時(shí)直接從PDM導(dǎo)入，輕松實(shí)現(xiàn)信息的無縫集成。為了實(shí)現(xiàn)不同的BOM信息與相關(guān)的子系統(tǒng)的信息交互，其功能數(shù)據(jù)配置信息的數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)圖如6所示。

下面從各類BOM出發(fā)，分別探討B(tài)OM與相關(guān)子系統(tǒng)間的信息交互。

1）裝配BOM與過程管理、作業(yè)計(jì)劃及調(diào)度管理

前文已述，庫所可以表示任務(wù)開始的時(shí)間，任務(wù)執(zhí)行單位，任務(wù)進(jìn)行地點(diǎn)等非過程相關(guān)特性；而躍遷則表示對(duì)象通過該躍遷發(fā)生什么樣的變化，執(zhí)行多長(zhǎng)時(shí)間等過程相關(guān)特性，而這些信息都是包括在裝配BOM中的。當(dāng)任務(wù)計(jì)劃下達(dá)后，標(biāo)準(zhǔn)的作業(yè)開始時(shí)間、結(jié)束時(shí)間、單件操作時(shí)間等信息即綁定到工作流模型中的各個(gè)節(jié)點(diǎn)上。當(dāng)任務(wù)開始執(zhí)行時(shí)，MES則通過過程管理系統(tǒng)從現(xiàn)場(chǎng)獲取實(shí)際的產(chǎn)品裝配信息，將這些信息與裝配BOM中的標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)信息進(jìn)行比較，便能夠輕松判斷車間當(dāng)前的生產(chǎn)運(yùn)作情況。如果生產(chǎn)出現(xiàn)異常或?qū)嶋H生產(chǎn)與原有生產(chǎn)計(jì)劃不符，調(diào)度管理系統(tǒng)可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)做出生產(chǎn)調(diào)整，同時(shí)計(jì)劃管理系統(tǒng)也可做出相關(guān)調(diào)整。

2）制造BOM與庫存及配送管理

制造BOM中包含了各類零件的詳細(xì)信息，如物料的來源信息、物料的使用數(shù)量、物料使用的時(shí)間差異等，是MRP不可缺少的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，同時(shí)也為MES中的庫存準(zhǔn)備及物料配送提供了重要數(shù)據(jù)。由于明確了物料的使用時(shí)間、數(shù)量、類型和來源，庫房可以清晰明了的查看各個(gè)工位所需物料的數(shù)量及時(shí)間，當(dāng)任務(wù)下達(dá)后，可根據(jù)物料需求計(jì)劃及時(shí)安排物料的采購及調(diào)運(yùn)；同時(shí)協(xié)同過程管理和產(chǎn)品跟蹤系統(tǒng)所提供的數(shù)據(jù)，能獲取現(xiàn)場(chǎng)的物料使用情況及物料的當(dāng)前需求量，通過這些信息可及時(shí)進(jìn)行物料的準(zhǔn)備及配送，并對(duì)現(xiàn)有庫存余量進(jìn)行監(jiān)控，及時(shí)調(diào)整外協(xié)件的供應(yīng)，確保生產(chǎn)的正常運(yùn)行。

3）工藝BOM與工具管理及設(shè)備管理

工藝BOM中包括了各種裝配工藝，自制件的加工工藝及設(shè)備、刀具、工裝的使用等。通過工藝BOM，并借助底層控制系統(tǒng)，能實(shí)時(shí)記錄并分析設(shè)備及刀具的使用情況，如設(shè)備的使用時(shí)間、故障發(fā)生率，刀具的使用時(shí)間、使用頻率、刀具異常報(bào)警等，同時(shí)能夠快速有效的制定設(shè)備的維修、保養(yǎng)、換油計(jì)劃，刀具的準(zhǔn)備計(jì)劃采購計(jì)劃等。

4）質(zhì)量BOM與質(zhì)量管理

質(zhì)量BOM中包含了基本的質(zhì)量規(guī)范、產(chǎn)品質(zhì)量考核標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)品和零件檢測(cè)規(guī)程和方法、檢驗(yàn)設(shè)備信息和不合格處理辦法等。通過與工作流模型進(jìn)行綁定，在自動(dòng)檢測(cè)點(diǎn)，能夠?qū)λ杉臄?shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)判斷，實(shí)現(xiàn)質(zhì)量的在線監(jiān)控；在手工檢測(cè)點(diǎn)，則能夠提供相應(yīng)的檢驗(yàn)流程及方法，而且可以綁定相關(guān)的質(zhì)量表單，方便工人填寫實(shí)現(xiàn)電子記錄。另外，利用這些產(chǎn)品的質(zhì)量記錄信息，可以通過統(tǒng)計(jì)分析等方法提取隱藏的潛在的有用信息，挖掘影響的產(chǎn)品質(zhì)量問題的源頭。

4 系統(tǒng)總體構(gòu)架與實(shí)現(xiàn)

通過上述研究，我們已經(jīng)找出了裝配型生產(chǎn)的工作流過程模型的構(gòu)建方法，并通過將BOM信息綁定到工作流模型中，實(shí)現(xiàn)了業(yè)務(wù)過程數(shù)據(jù)與業(yè)務(wù)過程模型的無縫結(jié)合。因此，以工作流引擎為核心，能成功實(shí)現(xiàn)制造過程的可配置及業(yè)務(wù)組件的可重構(gòu)。其系統(tǒng)整體構(gòu)架如圖7所示。

圖中工作流引擎由7個(gè)處理模塊組成，其中任務(wù)管理模塊是工作流引擎的控制中樞，用于處理在系統(tǒng)執(zhí)行過程中所要進(jìn)行的任務(wù)；過程訪問接口用于解釋業(yè)務(wù)過程模型，主要從PDM中獲取裝配BOM，將BOM轉(zhuǎn)換為Petri網(wǎng)模型，構(gòu)建工作流過程模型；組織訪問接口用于解釋組織模型及角色定義，將使用權(quán)限設(shè)定到業(yè)務(wù)流程的各個(gè)節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的權(quán)限管理；數(shù)據(jù)訪問接口則從PDM中獲取數(shù)據(jù)，控制活動(dòng)狀態(tài)和過程轉(zhuǎn)移數(shù)據(jù)，將各類BOM信息綁定業(yè)務(wù)流程中；組件調(diào)用接口調(diào)用MES業(yè)務(wù)邏輯組件，處理任務(wù)數(shù)據(jù)；用戶操作接口實(shí)現(xiàn)用戶界面和工作列表處理程序之間的交互；管理監(jiān)控接口則通過底層工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)采集生產(chǎn)過程信息，實(shí)現(xiàn)管理和監(jiān)控功能。

圖7 系統(tǒng)總體構(gòu)架

圖8 某部件的工作流過程模型界面

本系統(tǒng)應(yīng)用JAVA技術(shù)進(jìn)行開發(fā)，采用B/S的三層體系結(jié)構(gòu)來構(gòu)建企業(yè)的生產(chǎn)業(yè)務(wù)解決方案。其中表示層采用JSP技術(shù)，負(fù)責(zé)與用戶進(jìn)行交互，接受用戶的指令等；業(yè)務(wù)邏輯層由Servlet和JavaBean等類型程序?qū)崿F(xiàn)，根據(jù)用戶的指令和企業(yè)業(yè)務(wù)處理邏輯，對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行相關(guān)處理，并將處理結(jié)果返回表示層；數(shù)據(jù)訪問層則由JDBC連接SQL Server數(shù)據(jù)庫，處理系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和其它應(yīng)用服務(wù)的通信。目前該系統(tǒng)已經(jīng)在某軍工企業(yè)得到初步實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用，圖8展示的是某部件級(jí)產(chǎn)品由裝配BOM轉(zhuǎn)化后得出的工作流過程模型。

5 結(jié)束語

本文以裝配型生產(chǎn)為研究對(duì)象，充分利用各類BOM信息，研究了一種裝配流程可配置的制造執(zhí)行系統(tǒng)。以工作流技術(shù)為核心，利用裝配BOM構(gòu)建裝配過程的工作流過程模型，并將其他各類BOM信息綁定到該模型中，保證各功能模塊間的信息交互，成功實(shí)現(xiàn)制造過程的可配置及業(yè)務(wù)組件的可重構(gòu)。實(shí)踐表明，本方法符合裝配型企業(yè)的實(shí)際生產(chǎn)需求，當(dāng)裝配流程發(fā)生改變或有新產(chǎn)品裝配時(shí)，只需直接導(dǎo)入PDM中的數(shù)據(jù)，并通過一定的調(diào)整，能快速實(shí)現(xiàn)MES與實(shí)際生產(chǎn)流程的匹配。而且該系統(tǒng)無需重新編寫程序，具有良好的可擴(kuò)充性、可配置性及可重構(gòu)性，大大縮短了系統(tǒng)的開發(fā)周期，節(jié)約企業(yè)信息化成本。

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