云計算服務平臺環(huán)境下的微締MES系統(tǒng)

制造執(zhí)行系統(tǒng)（簡稱MES）是近10年來在國際上迅速發(fā)展、面向車間層的生產(chǎn)管理技術(shù)與實時信息系統(tǒng)。MES可以為用戶提供一個快速反應、有彈性、精細化的制造業(yè)環(huán)境，幫助企業(yè)有效降低成本提高產(chǎn)品質(zhì)量和服務質(zhì)量。制造執(zhí)行系統(tǒng)適用于鋼鐵、家電、半導體、醫(yī)藥等不同行業(yè)，能夠為單一的大批量生產(chǎn)和既有多品種小批量生產(chǎn)又有大批量生產(chǎn)的混合型制造企業(yè)提供良好的企業(yè)信息管理。 

目前，云計算服務平臺作為一種商業(yè)計算模型和服務模式，它將任務分布于由大量計算機構(gòu)成的IT資源池，形成“云”，使得各種應用系統(tǒng)能夠根據(jù)需要直接從云端獲取計算能力、存儲空間和各種應用服務。通過云端動態(tài)資源的調(diào)用，有利于提高效率、降低成本和技術(shù)創(chuàng)新。私有云是云計算服務平臺存儲模式中的一種，主要為企業(yè)單獨提供數(shù)據(jù)存儲和業(yè)務訪問。

云計算服務平臺作為21世紀IT應用和計算模式的發(fā)展趨勢，可以為MES提供很好的技術(shù)支持環(huán)境，從而滿足離散制造業(yè)需求多樣化、技術(shù)自動化的發(fā)展趨勢。

一個設計良好的MES系統(tǒng)可以在統(tǒng)一平臺上集成諸如生產(chǎn)調(diào)度、產(chǎn)品跟蹤、質(zhì)量控制、設備故障分析、網(wǎng)絡報表等諸多管理功能。MES通過對企業(yè)制造過程的整體優(yōu)化協(xié)助企業(yè)建立一體化和實時化的信息體系。

目前，對于云計算服務平臺的研究集中于私有云架構(gòu)的構(gòu)建。離散制造企業(yè)傳統(tǒng)的模式是眾多部門都擁有自己的方案形成的計算中心，中心備有眾多硬件設備，并且需要大量人員進行維護，造成企業(yè)資源的浪費和信息服務的流失。構(gòu)建私有云環(huán)境下離散型制造業(yè)優(yōu)化系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)整合了分散的IT基礎信息服務資源，有效減少資源的浪費。最重要的是借助云計算服務平臺這種先進的計算模式提高優(yōu)化方案形成的計算速度。傳統(tǒng)的硬件服務計算能力由數(shù)據(jù)中心可用計算機數(shù)量決定，云計算服務平臺具有可擴展性，它可以整合企業(yè)全部硬件設備來完成其相應計算，也可以根據(jù)任務緊急程度調(diào)度部分硬件資源參與方案的形成。

企業(yè)私有云架構(gòu)的實現(xiàn)必須借助虛擬化技術(shù)，通過虛擬化技術(shù)企業(yè)私有云計算服務平臺可同時為內(nèi)部云用戶提供同樣的服務。

微締MES系統(tǒng)構(gòu)建私有云體系結(jié)構(gòu)部署在企業(yè)級的虛擬化層面上，該系統(tǒng)與內(nèi)、外部實體也存在著實時、動態(tài)的交互，外部實體客戶借助其客戶端的瀏覽器訪問系統(tǒng)表示層的應用程序界面提交相關(guān)訂單；企業(yè)內(nèi)部實體車間主要是按照系統(tǒng)生成的方案執(zhí)行任務，它直接與系統(tǒng)的功能層產(chǎn)生交互，同時系統(tǒng)也會在求解方案時統(tǒng)一調(diào)度其信息資源快速生成方案。

微締mes在分析和設計過程中精準定位于離散型制造企業(yè)，以提高其執(zhí)行效率為目標，以智能算法和科學模型為內(nèi)核，整合了企業(yè)內(nèi)部分散的基礎信息服務資源，構(gòu)建了私有云環(huán)境下企業(yè)信息服務架構(gòu)。

考慮到私有云環(huán)境下離散制造業(yè)優(yōu)化系統(tǒng)的功能擴展性和開發(fā)的效率，確定按層次化、模塊化的思路構(gòu)建系統(tǒng)的3層體系結(jié)構(gòu)模式。這種架構(gòu)不僅有“瘦客戶”端優(yōu)點，更能體現(xiàn)云計算服務平臺無需考慮初始化基礎設施，自動完成后繼擴展性的特點。

微締mes系統(tǒng)分為表示層、功能層、數(shù)據(jù)層3個層次，這3個層次的云服務都被搭建在虛擬化層面上。其中，位于底層的數(shù)據(jù)層，包括了系統(tǒng)需要的數(shù)據(jù)庫；位于中間的功能層；上層的表示層是為用戶提供一個友好的操作界面。底層通過構(gòu)建模型庫、知識庫、方法庫，依據(jù)客戶需要的信息首先調(diào)用模型庫中能解決該問題的數(shù)學模型，再由模型關(guān)聯(lián)方法并具體設定相關(guān)系數(shù)生成該問題的方案供客戶選擇，客戶確定具體方案后送達車間完成任務，也可利用系統(tǒng)的可擴展性對優(yōu)化方法進行補充更新，為后續(xù)訂單提供更優(yōu)良的方案配置。

這種體系架構(gòu)，一方面支持網(wǎng)絡與存儲的動態(tài)分配，依托云端數(shù)據(jù)中心，構(gòu)建超大容量存儲空問，集中整合信息服務資源；另一方面，通過虛擬化技術(shù)組合完成對客戶大量訂單的高性能計算處理與信息回饋，使計算處理速度能夠達到單線程信息處理速度的數(shù)倍。

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