基于微服務(wù)架構(gòu)的云制造執(zhí)行系統(tǒng)

方 舟* 郝 昕 李 銳 馬 超

（1、黑龍江省網(wǎng)絡(luò)空間研究中心，黑龍江 哈爾濱150001 2、哈爾濱理工大學(xué) 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，黑龍江 哈爾濱150080 3、哈爾濱理工大學(xué) 軟件與微電子學(xué)院，黑龍江 哈爾濱150080）

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，云MES 系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，云MES 系統(tǒng)在傳統(tǒng)制造執(zhí)行系統(tǒng)的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了云平臺(tái)存儲(chǔ)模塊，大數(shù)據(jù)運(yùn)算模塊，在不僅保證高速運(yùn)行和大規(guī)模存儲(chǔ)的基礎(chǔ)上還提供了完整的工業(yè)管理模式[1]。但是隨著云MES 系統(tǒng)功能的不斷完善，系統(tǒng)提供的制造資源服務(wù)與計(jì)算服務(wù)也隨之增多，云MES系統(tǒng)變得越來(lái)越不易擴(kuò)展，難以維護(hù)，升級(jí)風(fēng)險(xiǎn)大[2]，很大程度上已經(jīng)不能適應(yīng)當(dāng)前快速變化的市場(chǎng)環(huán)境[3]。對(duì)MES 重制造資源服務(wù)進(jìn)行服務(wù)建模與服務(wù)描述是當(dāng)前云MES 重點(diǎn)研究領(lǐng)域，但目前有關(guān)研究?jī)H對(duì)服務(wù)進(jìn)行細(xì)分或與相關(guān)車間元素進(jìn)行關(guān)聯(lián)，沒(méi)有對(duì)服務(wù)全生命周期的車間運(yùn)行狀態(tài)和位置的建模描述。因此本文提出基于微服務(wù)架構(gòu)的云MES 系統(tǒng)，通過(guò)使用微服務(wù)架構(gòu)對(duì)傳統(tǒng)MES 系統(tǒng)進(jìn)行微服務(wù)化，提高云MES 系統(tǒng)中服務(wù)的可用性和利用率，并建立面向過(guò)程的MES 云服務(wù)描述方法，對(duì)微服務(wù)架構(gòu)中服務(wù)調(diào)用的復(fù)雜流程進(jìn)行描述。

1 微服務(wù)體系架構(gòu)

微服務(wù)體系架構(gòu)是一種服務(wù)化思想[4]，是一種以功能為主的服務(wù)化設(shè)計(jì)理念[5]，微服務(wù)體系架構(gòu)倡導(dǎo)在傳統(tǒng)軟件應(yīng)用的基礎(chǔ)上，將系統(tǒng)業(yè)務(wù)按照功能拆分為更加細(xì)粒度的服務(wù)，每一個(gè)服務(wù)都具有自主運(yùn)行的業(yè)務(wù)功能和對(duì)外開(kāi)放不受語(yǔ)言限制的API 接口。微服務(wù)框架耦合度地的特性，可以很好的應(yīng)用于現(xiàn)有云制造領(lǐng)域中。

在微服務(wù)體系架構(gòu)中，主要由服務(wù)消費(fèi)者，服務(wù)注冊(cè)中心，服務(wù)提供者，原子服務(wù)，復(fù)雜服務(wù)組成。

服務(wù)消費(fèi)者ServiceConsumer= {Func1∪Func...∪FuncN}。FuncN 為期望調(diào)用的功能需求，服務(wù)消費(fèi)者為N 個(gè)功能需求的并集。

服 務(wù) 注 冊(cè) 中 心ServiceCenter=Serv1 ∪Serv2 ∪Serv3...∪ServiceN。Serv1 為服務(wù)注冊(cè)中心內(nèi)已經(jīng)發(fā)布的服務(wù)。服務(wù)注冊(cè)中心為已經(jīng)發(fā)布的服務(wù)集合。

原子服務(wù)AtomicService={Service1}，原子服務(wù)即不可細(xì)分的單一服務(wù)。

復(fù)雜服務(wù)Complex service= {Service1→M→Service2→M→ServiceN}，Service1，2 為原子服務(wù)，M為服務(wù)間傳輸數(shù)據(jù)。

服務(wù)提供者ServiceProvider={Atomic1, Atomic2, AtomicN}提供了若干原子服務(wù)。

2 面向服務(wù)過(guò)程的微服務(wù)化封裝方法

在社會(huì)生活中，服務(wù)過(guò)程指與服務(wù)生產(chǎn)，交易，消費(fèi)有關(guān)的程序，操作方針，組織機(jī)制，人員處理的使用規(guī)則，對(duì)顧客參與的規(guī)定，指導(dǎo)，活動(dòng)的流程。在云制造執(zhí)行系統(tǒng)中，服務(wù)過(guò)程是指本地系統(tǒng)云服務(wù)化后，云端所提供的功能服務(wù)化封裝過(guò)程中涉及得企業(yè)本地化資源和所涉及得其他云服務(wù)化功能，以及操作人員對(duì)于云服務(wù)的操作流程以及運(yùn)行機(jī)理。

在基于微服務(wù)體系架構(gòu)下，面向服務(wù)過(guò)程的服務(wù)化封裝方法注重描述服務(wù)調(diào)用過(guò)程，服務(wù)功能涉及人員，服務(wù)功能涉及資源，服務(wù)化可調(diào)用流程和服務(wù)化被調(diào)用流程。

Service=

Service Information（服務(wù)信息）=

ovider （服務(wù)提供者），ServiceDescription （服務(wù)描述），ServiceStatus（服務(wù)狀態(tài)）>

WorkshopElements（車間元素）=

CallableServicesList （ 服 務(wù) 可 調(diào) 用 服 務(wù) 列 表）=

CalledServiceList （ 服 務(wù) 被 調(diào) 用 列 表 ）=

ServiceTaboo（服務(wù)調(diào)用禁忌）=< Non-callablePolicy（不可調(diào)用規(guī)則）>

3 面向服務(wù)過(guò)程的云MES 微服務(wù)化

本文基于現(xiàn)代化制造執(zhí)行車間的生產(chǎn)流程，建立了制造能力服務(wù)云平臺(tái)系統(tǒng)，該服務(wù)云平臺(tái)涵蓋了車間制造過(guò)程中的作業(yè)調(diào)度模塊，車間監(jiān)控模塊，車間異常事件響應(yīng)等模塊。

基于面向服務(wù)過(guò)程的作業(yè)調(diào)度服務(wù)實(shí)例如下：

動(dòng)態(tài)作業(yè)調(diào)度服務(wù)=

Service Information=< Service1001，Dynami cSchedulingService，10.10.108.256，9002，HEC Group，Support for dynamic job planning ，unavailable >

WorkshopElements=< materiel-1，Device1，Sta ff1>

CallableServicesList=< StaticScheduling Serv-ice ，AlgorithmMatchingService，Algorithm EvaluationService >

CalledServiceList=ServiceTaboo=< StaticScheduling Service >

4 結(jié)論

本文基于微服務(wù)體系架構(gòu)，提出面向服務(wù)過(guò)程的微服務(wù)化封裝方法，該方法對(duì)微服務(wù)體系架構(gòu)下的服務(wù)過(guò)程進(jìn)行詳細(xì)的定義及描述，可對(duì)制造執(zhí)行系統(tǒng)中復(fù)雜的服務(wù)調(diào)用過(guò)程進(jìn)行詳細(xì)清晰的描述。