面向服务架构的制造运作系统模型

    对于制造运作系统的使用，目前企业采用的是2种操作模式：

    1、使用通用的一些制造执行平台，目前提供产品化的制造执行平台的公司虽然很多，但是很多的产品平台是基于以前的一些项目上发展起来的，其行业性比较强，业务模型在使用过程中需要客户化或重新开发的部分比较多。另一部分专注在提供制造执行平台产品和服务的公司相对来说规模都比较小，在和一些大的客户及服务公司对弈的过程中都是出于比较弱势的。所以专注发展的制造执行平台发展到一些商业系统，如ERP，CRM的这种应用规模还有很长时间的路要走。

    2、通过一些软件服务公司，或是企业本身的IT人员，根据企业本身的业务需求开发一套适合企业本身业务需求的生产执行系统，或是通过客户化开发扩展ERP系统的制造模块来满足企业制造业务的需求。在这种模式下，从短期来看由于是定制化的开发能很好地满足企业的需求，但是从长期来看，这种模式下开发的系统一般生存周期都比较短，特别是现在企业的发展及变化都很快的情况下，需要投入越来越多的人员去再开发和维护。

    无论采用的是那种模式，一个好的制造执行系统的模型对于企业在选择及开发时都是非常关键的。以下就结合MESA1.0 和2.0 的定义，大致描述制造执行系统的模型架构。以下图的系统体系架构主要参考MESA1.0 的定义，同时考虑向MESA2.0 定义的应用扩展。

图 1 制造运作系统体系架构模型

    针对不同行业或客户的应用软件的共性（通用的业务功能等）和变化性（不同行业或客户业态的特殊性等），考虑系统实现环境（如操作系统、数据库、通信机制、中间件等）和应遵循的标准等因素，设计了如上图所示的制造运作系统平台的体系架构，采用分层的体系结构风格。 采用这种分层的体系架构对于平台产品来说系统的二次开发或配置更简单和易用，对于底层的代码不需要有太多的知识和了解，可以更专注于具体的业务需求，而不是底层的代码技术。而且这种分层的架构可以映射企业业务发展的需求而变化，其改变仅仅在于业务的实现层，而不是代码层面。

1、 环境支持层

    环境层为数据层、业务逻辑层和表示层提供环境支撑，是制造运作系统运行的基础。由于制造业生产执行系统软件对系统的分布性和实时性有着特殊的要求，而不同的环境对于系统实时性和分布性的支持方式是不同的，环境层将这些不同点封装起来，为表示层、业务逻辑层和数据层的构件提供同一规范的接口。环境层主要封装了COM、TCP/IP等底层实现细节。

    在制造运作系统所支持的环境主要考虑以下所需要的环境：

    Windows 2003 服务器

    Windows Vista

    Internet

    Microsoft .Net Framworks 2.0 / 3.0  

    当然也可以考虑基于Java的架构进行基本架构的封装。但是对于制造运作系统，其界面和可用性及可维护性相对更重要，因此基于.Net 的架构应该更具有普遍性。

    从性能上来分析，在PC服务器或是小型服务器上的应用，基本都可以支持目前多数制造运作业务的需求。

2、数据层

    数据层一般设计为主数据，业务模型数据和业务数据，工具数据模型四个部分。

    i. 业务模型配置数据模型－主要是记录业务流程配置器的配置内容，是基于不同客户的业务需求配置的执行所需要的模型数据，如业务流程，业务操作，用户界面及导航等。这部分的记录通常是通过业务流程配置器来访问或业务流程导入／导出工具可以进行访问。

    ii. 主数据模型　－主数据部分储存搭建应用系统所需的描述信息，主要是配置客户的模型，包括公司，工厂，设备，资源，人员，仓库，库位和工作中心等，还包括产品，物料清单等的要素及打印机，报表，标签等，这些信息用来生成业务数据库的库表结构，支持数据的灵活定制。主数据是业务作业执行时所需要访问的，但通常不进行修改（除一部分外，如产品）。通常主数据可以在制造执行系统内采用配置界面进行配置和维护，也可以通过从其他系统导入，如从ERP系统接受产品主数据和物料清单数据等。

    iii. 业务事务数据，业务数据部分存放应用系统运行时产生的与业务相关的数据，包括各种工单，产品工序数量，库存等数据。数据层向上提供一致的访问接口(ADO、ODBC等)。业务事务数据是由业务运作／作业执行过程中需要访问，增加，删除或修改的数据。通常这部分的数据会随着系统运行的时间不断增加，所以通常会通过备份／维护工具对这部分的数据转移到备份数据库中以保持运行数据库的大小在一个合理的范围，以提高系统长期运行后的可靠性。

   iv. 工具功能数据模型　－如需要系统监控工具，则需要相应的数据记录集，备份工具也需要相应的数据集的支持。这些数据集可能是数据表或存储过程等。

3、业务逻辑层

    业务逻辑层设计为两部分：基础组件层和业务组件层。

    （1）．基础组件层构件包括：工单创建，工单状态改变，工单汇报，库存调整，库存移动等，提供参数化扩展机制，通过调用数据层提供的统一数据库访问接口访问数据库，支持生产执行等业务过程中的数据加工和流动的灵活定制，是灵活定制业务过程的基础，为构造业务构件和定制核心业务过程提供支撑。例如：工单汇报可以参数化为采购订单的执行、生产工单的执行，发货单的执行等，公式化的组件支持定义业务的数据加工方式和数据约束。

    （2）．业务组件层建立在基础组件层之上，提供不同业务模式下有着特定需求的组件，包括：货物接受，分拣，设备状态改变，设备执行，生产工单汇报何路由等。这些组件往往是为多个行业应用所共同使用，封装了默认的核心业务逻辑，可以对它们进行集成和扩展，构造一套完整的商业解决方案。

4、表示层

    不同的用户可能在不同的环境下使用系统，而特殊的环境将导致对界面支持的特殊需求。即使在相同实现环境下，不同应用系统对界面的要求也不尽相同。

    在考虑到系统的扩展，用户的需求及开发的周期，系统一般主要采用B/S架构模型，客户端以Internet Explorer为主要客户端，一些主数据的维护界面，报表，绩效等均采用B/S架构的客户端模式。

    业务执行的界面，缺省采用B/S架构的客户端模式，同时对于业务执行的界面，可以支持Mobile 或Pocket Internet Explorer. 考虑到生产执行过程中部分客户使用习惯，采用部分组件支持ActiveX的模式，可以使用C/S的架构为部分客户的业务提供支持，主要在一些对反应速度要求比较快并且业务简单的业务需求上。

    在分析通用的行业应用界面的基础上，平台提供多个可复用的界面模板。同时对于基础组件也提供界面定制功能。