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基于工作流的制造執(zhí)行系統(tǒng) MES系統(tǒng)（www.hzjux.com） 軟件開發(fā)，在傳統(tǒng)關(guān)系數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)上，建立適用于關(guān)鍵業(yè)務(wù)開發(fā)的工作流模型，包括組織模型和業(yè)務(wù)模型，并通過工作流引擎驅(qū)動MES系統(tǒng)軟件業(yè)務(wù)流程，實現(xiàn)MES系統(tǒng)軟件過程的動態(tài)建模和功能配置。組織模型反映含人員、組織、組和角色的組織結(jié)構(gòu)，業(yè)務(wù)模型描述車間MES系統(tǒng)軟件工作過程并記錄過程活動的功能配置信息。工作流引擎將生產(chǎn)過程、組織結(jié)構(gòu)、物料生產(chǎn)信息、生產(chǎn)運營資金和工作任務(wù)**結(jié)合，形成集成化MES系統(tǒng)軟件。

MES系統(tǒng)軟件

1、概 述

**的制造執(zhí)行系統(tǒng)MES系統(tǒng)軟件須滿足：優(yōu)化目標是整個生產(chǎn)過程，能實時收集和處理生產(chǎn)過程中的數(shù)據(jù)，需要同時與計劃層和控制層保持雙向通信能力并從上、下兩層接收相應(yīng)數(shù)據(jù)、反饋處理結(jié)果和生產(chǎn)指令。而目前MES系統(tǒng)軟件大都強調(diào)生產(chǎn)現(xiàn)場的即時數(shù)據(jù)采集、監(jiān)督及控制，在開發(fā)時業(yè)務(wù)邏輯和業(yè)務(wù)流程綁定過于緊密，系統(tǒng)不夠靈活，因此有必要將MES系統(tǒng)軟件作為一個開放式可定制的平臺提供給用戶。故基于工作流技術(shù)驅(qū)動MES系統(tǒng)軟件業(yè)務(wù)流程的軟件開發(fā)方法，實現(xiàn)MES系統(tǒng)軟件軟件系統(tǒng)的業(yè)務(wù)邏輯和業(yè)務(wù)流程的松散耦合，以增強其過程的動態(tài)建模能力和系統(tǒng)配置的柔性。

2、基于工作流的MES系統(tǒng)軟件

2.1 基于工作流的MES系統(tǒng)軟件開發(fā)方式和體系結(jié)構(gòu)

傳統(tǒng)的MES系統(tǒng)軟件開發(fā)需要為每個活動開發(fā)相應(yīng)的用戶界面和處理類。這些類既要完成業(yè)務(wù)過程處理，還需要維護業(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，需要大量改變代碼。

利用工作流技術(shù)可以在建模時通過工作流模型定義業(yè)務(wù)過程，在執(zhí)行時由工作流引擎控制過程的運行。在基于工作流技術(shù)的MES系統(tǒng)軟件中，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，并將其作為獨立的組件提供，以提高其可重用性。

系統(tǒng)采用J2EE框架，整個軟件體系結(jié)構(gòu)包括三部分：系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫、應(yīng)用服務(wù)器和Web服務(wù)器。

系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫存貯了三部分數(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)是工作流引擎維護的、用于記錄過程實例與活動實例的狀態(tài)信息；工作流業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)是MES系統(tǒng)軟件業(yè)務(wù)邏輯操作處理的數(shù)據(jù)。

應(yīng)用服務(wù)器為封裝成Bean的MES系統(tǒng)軟件業(yè)務(wù)邏輯組件提供運行環(huán)境，同時工作流引擎也在應(yīng)用服務(wù)器中運行。工作流引擎處理用戶權(quán)限和流程管理等運行控制事務(wù)，它通過各個接口實現(xiàn)與系統(tǒng)其他各部分之間的交互，從而完成相應(yīng)的功能。

Web服務(wù)器從應(yīng)用服務(wù)器獲得信息并向客戶端提供用戶界面和任務(wù)列表，同時Web服務(wù)器還向管理員提供系統(tǒng)的管理監(jiān)控界面。

2.2 過程建模和功能配置

MES系統(tǒng)軟件中引入工作流技術(shù)后，開發(fā)時可專注于編寫相應(yīng)的業(yè)務(wù)邏輯處理類和用戶界面。通過組件調(diào)用接口封裝MES系統(tǒng)軟件業(yè)務(wù)邏輯代碼，實現(xiàn)業(yè)務(wù)邏輯和業(yè)務(wù)過程的松散耦合。實施時根據(jù)實際生產(chǎn)流程進行過程建模，為開發(fā)和運行環(huán)境間提供形式上的分離，用建模工具產(chǎn)生可以被工作流引擎解釋并執(zhí)行的過程定義。

由于用戶界面和業(yè)務(wù)邏輯可以被重復(fù)使用，因此在工作流模型中可以通過功能配置接口將用戶界面、業(yè)務(wù)邏輯和活動關(guān)聯(lián)在一起，使得活動可以向用戶提供相應(yīng)的用戶界面操作界面并完成一定的業(yè)務(wù)邏輯操作，從而實現(xiàn)了相應(yīng)的功能如圖3。

對各個活動節(jié)點進行功能配置需通過以下4個步驟實現(xiàn)：①通過分配規(guī)則將具體的活動分配給相應(yīng)的操作人員；②通過界面配置關(guān)聯(lián)相應(yīng)的用戶界面；③通過程序調(diào)用執(zhí)行MES系統(tǒng)軟件的業(yè)務(wù)邏輯操作；④通過參數(shù)傳遞向業(yè)務(wù)邏輯提供操作數(shù)據(jù)，并向用戶界面提供輸入輸出的信息。

基于工作流的制造執(zhí)行系統(tǒng)MES系統(tǒng)軟件開發(fā)，在傳統(tǒng)關(guān)系數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)上，建立適用于關(guān)鍵業(yè)務(wù)開發(fā)的工作流模型，包括組織模型和業(yè)務(wù)模型，并通過工作流引擎驅(qū)動MES系統(tǒng)軟件業(yè)務(wù)流程，實現(xiàn)MES系統(tǒng)軟件過程的動態(tài)建模和功能配置。組織模型反映含人員、組織、組和角色的組織結(jié)構(gòu)，業(yè)務(wù)模型描述車間MES系統(tǒng)軟件工作過程并記錄過程活動的功能配置信息。工作流引擎將生產(chǎn)過程、組織結(jié)構(gòu)、物料生產(chǎn)信息、生產(chǎn)運營資金和工作任務(wù)**結(jié)合，形成集成化MES系統(tǒng)軟件。

3、MES系統(tǒng)軟件中的工作流模型

工作流模型設(shè)計，針對MES系統(tǒng)軟件的應(yīng)用特點和需求，參考國際工作流聯(lián)盟定義的XPDL標準并對其進行了簡化和擴展。XPDL標準通過元模型描述在過程定義轉(zhuǎn)換中需要用到的基本實體，并且對這些實體定義相關(guān)的屬性集。但是，XPDL標準過于復(fù)雜，故對工作流元模型進行抽象和簡化，保留重要的實體和屬性，使簡化后的工作流模型仍具備較好的對MES系統(tǒng)軟件流程描述能力，并達到模型簡捷化的目的。同時還對XPDL標準進行了擴展，增加新的實體和屬性用以描述功能配置信息，滿足了基于工作流技術(shù)MES系統(tǒng)軟件軟件開發(fā)與實現(xiàn)的需要。

基于關(guān)系數(shù)據(jù)庫，工作流模型由組織模型和業(yè)務(wù)模型兩部分組成。組織模型描述企業(yè)組織結(jié)構(gòu)關(guān)系，業(yè)務(wù)模型則是對業(yè)務(wù)處理過程的一種形式化抽象。使用關(guān)系結(jié)構(gòu)表達工作流模型，便于工作流系統(tǒng)數(shù)據(jù)與MES系統(tǒng)軟件應(yīng)用數(shù)據(jù)集成，降低了工作流引擎開發(fā)過程中的技術(shù)難度和工作量。

3.1 組織模型

組織模型用來反映組織結(jié)構(gòu)，主要包括人員、組織、組和角色四個概念，其中：Employee記錄人員相關(guān)信息；Department記錄組織相關(guān)信息；Group描述分組信息，通過將人員分組，便于在MES系統(tǒng)軟件中集中管理具備相同特點的人員集合；Role通過將MES系統(tǒng)軟件的功能分配給特定的角色，實現(xiàn)系統(tǒng)功能的柔性配置。

3.2 業(yè)務(wù)模型

業(yè)務(wù)模型是整個工作流模型的核心，描述車間MES系統(tǒng)軟件工作過程并記錄過程活動的功能配置信息。

(1)業(yè)務(wù)過程信息

業(yè)務(wù)過程信息描述車間的生產(chǎn)過程。一個業(yè)務(wù)過程（Process）由活動（Activity）和活動之間的轉(zhuǎn)移路徑（Transition）組成。表Process 描述車間生產(chǎn)過程的總體信息，包括優(yōu)先級、**期等信息。表Activity描述生產(chǎn)過程中的每個活動，是整個業(yè)務(wù)過程的核心。為簡化系統(tǒng)復(fù)雜度，通過Acitivty Type來區(qū)分各種活動類型。

表Transition描述活動轉(zhuǎn)移路徑，F(xiàn)rom和To表示起始和結(jié)束活動，Condition 字段描述該路徑的路由條件。工作流引擎根據(jù)匯聚/拆分虛擬活動中RoutineRule定義的路由規(guī)則計算出路由結(jié)果并與活動轉(zhuǎn)移路徑中Condition定義的路由條件比較，進而選擇合適的活動轉(zhuǎn)移路徑。

(2)功能配置信息

為將參數(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，除需要將其按照一定接口規(guī)范設(shè)計開發(fā)外，還需要在系統(tǒng)中記錄其配置信息，因此引入Dataset、Form和Application三個表來描述參數(shù)數(shù)據(jù)、用戶界面和處理類。

表DataSet記錄活動執(zhí)行時調(diào)用的參數(shù)信息，包括參數(shù)傳遞規(guī)則、參數(shù)類型、參數(shù)順序等。

表Form描述用戶操作的用戶界面，含三種字段類型：IN代表輸入，OUT代表輸出，INOUT代表可讀/可寫數(shù)據(jù)，兼具IN和OUT的功能。工作流引擎根據(jù)配置到活動上的Dataset提取必要的數(shù)據(jù)信息傳遞給用戶界面并將其在用戶界面上顯示。

表Application描述業(yè)務(wù)邏輯信息，通過ApplicationName定義配置給活動調(diào)用的MES系統(tǒng)軟件業(yè)務(wù)邏輯組件，通過ApplicationMethod指明所要調(diào)用的具體業(yè)務(wù)處理方法，該方法將接受DataSet傳遞過來的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。

(3)活動實例信息

系統(tǒng)運行時，工作流引擎將活動實例化——生成任務(wù)，表Task記錄各種任務(wù)信息，包括待處理的和已完成的任務(wù)。工作流引擎可以根據(jù)登陸用戶的權(quán)限和角色，在Task表里面過濾出該用戶的任務(wù)列表，并按照任務(wù)狀態(tài)、任務(wù)優(yōu)先級等將任務(wù)信息呈現(xiàn)在用戶瀏覽器里。

4、MES系統(tǒng)軟件中的工作流引擎

工作流引擎由7個處理模塊組成，其中任務(wù)管理模塊是工作流引擎的控制中樞，另外6個處理模塊則分別與表1列出的6個接口相對應(yīng)并為任務(wù)管理模塊服務(wù)。系統(tǒng)運行時，任務(wù)管理模塊生成任務(wù)實例并根據(jù)任務(wù)實例的狀態(tài)完成任務(wù)啟動、分派和路由等控制操作。在這個過程中，任務(wù)管理模塊指揮調(diào)度其余6個模塊訪問各自對應(yīng)的接口進行數(shù)據(jù)處理或功能操作。由于各個處理模塊功能獨立單一，實現(xiàn)了模塊的高內(nèi)聚低耦合，而簡捷的工作流模型便于工作流引擎解釋執(zhí)行。

將工作流引擎作為MES系統(tǒng)軟件的核心，可很方便把生產(chǎn)過程、組織結(jié)構(gòu)、物料生產(chǎn)信息、生產(chǎn)運營資金和工作任務(wù)列表**的結(jié)合在一起，形成一個集成化的MES系統(tǒng)軟件 系統(tǒng)

5、結(jié)語

將工作流技術(shù)引入 MES系統(tǒng)軟件 開發(fā)，設(shè)計基于關(guān)系結(jié)構(gòu)的工作流模型和工作流引擎，通過將過程建立和運行時的功能分開，降低了業(yè)務(wù)邏輯和業(yè)務(wù)過程的耦合，提高系統(tǒng)的可重構(gòu)性，并且業(yè)務(wù)信息與處理該信息的系統(tǒng)功能自動捆綁，提高了工作效率和整個生產(chǎn)過程的優(yōu)化。

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