基于微服务架构的MES生产过程执行系统平台的研究与实现

发布时间：2020-05-17 11:31

【摘要】：伴随科学技术的迅猛发展,网络与信息技术和工业自动化技术的变革,已促使传统制造企业发生了巨大改变。制造型企业的高效率运转,其关键在于“生产计划”与“生产控制”之间的紧密配合。在生产过程中如何根据企业实际的资源配置情况,及时做出准确的预判并提出应对错误的措施,保证生产计划得到合理而快速的修正尤为重要。制造执行系统MES(Manufacturing Execution System)的主要作用是,利用信息化手段打通企业资源信息化管理系统与工业自动化底层控制系统的信息壁垒,是通过“两化融合”实现制造型企业信息及时调度、优化生产并提升核心竞争力的必要手段。论文首先对MES系统的定义、产生和发展进行了归纳阐述,并对流程型和离散型行业MES系统需求特点进行了对比分析。然后针对实际的MES系统的建设需求进行分析,利用软件工程的分析方法阐述了架构设计、详细设计与系统实现的过程和方法。在软件实现技术方面,文章采用了微服务架构思想,研究并利用基于JavaEE的Spring Cloud框架,实现了分布式微服务系统架构的MES系统构建,同时利用更为轻量级的Spring Boot进行平台系统的程序编码实现。在自动化设备控制方面,采用了OPC(OLE for Process Control)实现了实时数据采集和执行调度。通过本文基于微服务架构的MES系统构建方法和研发过程的研究,目标在国家大力推进智能制造及工业互联网发展的战略背景下,为企业构建相关工业软件应用提供实际的软件工程解决方案参考。
【图文】：

图 2-1 Spring 项目结构一览Spring Framework 是由 Rod Johnson 创建的基于 Java 的开源项目。Spring 项目设计的初衷是解决企业应用开发的复杂性，Spring 的应用基本可以替代传统EJB所能完成的企业级应用构建的需求。Spring从应用构建的简单性、可测试性和松耦合角度，为开发者提供不仅限于服务器段开发的解决方案。Spring 是一套集合反转控制（IOC）和面向切面（AOP）的容器框架[7]，其特点如下： 架构轻量化完整的Spring框架被封装在1MB多的JAR文件中，在应用运行处理中有效降低了所需的运行环境资源消耗，而且 Spring 框架本是非入侵式的，，其应用中的对象不依赖于 Spring 的特定类。 控制反转Spring 框架通过 IOC 技术进行控制反转，降低了开发的耦合性。框架将对象在容器中进行初始化，这样对象不需要从容器中查找相关依赖，不需要等对象请求就可以主动将消息传递给它。

第 2 章 MES 系统概述与相关实现技术现状 容器化管理Spring 在某种意义上来讲是一种容器，它包含并且管理着应用对象配置和生命周期。与体量庞大的 EJB 容器不同，他更加轻便且利用操作。 高可用的框架集成在 Spring 中支持应用对象的声明操作，可以将简单的组建配置，组合成为复杂的应用。而且 Spring 还提供了诸如事务管理、持久化框架集成等等。而且随着项目的发展，会有更多的开源子项目的加入。Spring Cloud 是Spring 项目的中子项目之一，其主要作用于分布式服务系统项目的构建。在应用开发方面利用 Spring Boot 进行开发，能够方便地开发便捷小巧的分布式系统应用。Spring Cloud 提供了诸如服务注册发现、配置中心、消息总线、负载均衡、断路器、数据监控等整套解决方案，能够将其开发的微服务应用实现一键启动和部署[8]。Spring cloud 运行原理， 如图 2-2 所示：
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TP311.52

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本文编号：2668475