由于中小型制造企业的业务需求差异很大，系统开发和维护面临着巨大的挑战，所以对于中小企业来说，智能制造执行是完善企业制造流程的重要组成部分。然而，现有的制造执行系统不能快速响应业务重构的需求。针对上述情况，本文针对当前中小企业制造执行系统的需求，提出了一种基于微服务架构的中小制造企业制造执行系统（MES）。本研究主要介绍了微服务体系结构的设计和基于平台的MES系统的实现。本文设计的系统可以解决传统的集中式架构中部署大型用所带来的业务扩展和用户需求无法快速响应的问题，可以为业务系统的扩展开发提供了有效的支持。
关键词：微服务 制造执行系统 云平台
Abstracts
Because the business needs of small and medium-sized manufacturing enterprises are very different, system development and maintenance are facing great challenges. Therefore, for small and medium-sized enterprises, intelligent manufacturing execution is an important part of improving the enterprise manufacturing process. However, the existing manufacturing execution system can not quickly respond to the needs of business reconfiguration. In view of the above situation, this paper proposes a manufacturing execution system (MES) for small and medium-sized manufacturing enterprises based on micro service architecture. This research mainly introduces the design of micro service architecture and the implementation of MES system based on platform. The system designed in this paper can solve the problem that the business expansion and user needs cannot be quickly responded to by deploying large-scale applications in the traditional centralized architecture, and can provide effective support for the expansion and development of business systems.
Keywords: Microservices Manufacturing Execution System Cloud platform
一、引言
关键词：微服务 制造执行系统 云平台
Abstracts
Because the business needs of small and medium-sized manufacturing enterprises are very different, system development and maintenance are facing great challenges. Therefore, for small and medium-sized enterprises, intelligent manufacturing execution is an important part of improving the enterprise manufacturing process. However, the existing manufacturing execution system can not quickly respond to the needs of business reconfiguration. In view of the above situation, this paper proposes a manufacturing execution system (MES) for small and medium-sized manufacturing enterprises based on micro service architecture. This research mainly introduces the design of micro service architecture and the implementation of MES system based on platform. The system designed in this paper can solve the problem that the business expansion and user needs cannot be quickly responded to by deploying large-scale applications in the traditional centralized architecture, and can provide effective support for the expansion and development of business systems.
Keywords: Microservices Manufacturing Execution System Cloud platform
一、引言
制造执行系统(MES)是一种广泛应用于制造业的计算机化系统，用于跟踪和记录原材料转化为成品的过程。MES已经涉及到生产计划和控制，随着计算技术和集成水平的不断提高，MES已经显著地发展成为一个越来越强大的系统。MES与其他信息系统，如客户关系管理(CRM)、企业资源计划(ERP)、供应链管理(SCM)和产品数据管理(PDM)，被广泛应用于制造商的生产管理和控制中。许多想要部署现新的MES系统的制造商最终会考虑一些业内的巨头：SAP、Oracle和西门子。这些供应商占有市场份额的绝大部分，并拥有完善的产品线。但上述MES系统均采用集中式架构开发，各模块的各种数据、资源和功能高度耦合。
目前的制造执行系统的开发和实现需要大量的技术人员，同时也需要付出昂贵的实施成本。因此，它只适用于一些大型制造企业，中小企业难以实现。同时，市场上适合中小企业的MES系统平台较少，而且在实施MES中存在主要问题归纳如下:
- 不同企业的MES业务模式存在较大差异。
- 企业内业务流程的动态配置较差。
- 企业信息技术人才短缺。
为了解决现阶段MES系统在开发和部署过程中存在的上述问题，本文采用微服务框架技术实现MES。
- 微服务技术采用统一管理的服务注册、服务发现、消息总线、负载均衡等技术，可以快速实现MES系统各业务模块的解耦和组合。将高耦合集成系统应用划分为小粒度的微服务业务模块。对于不同的企业业务系统，可以通过微服务系统将解耦的微服务业务模块进行组装，从而快速实现业务的实施和扩展。
- 微服务技术构建的小粒度业务模块的功能影响范围有限。因此，可以根据企业的业务需求进行快速重构，大大降低了业务重构的复杂性。
- 微服务业务模块可部署为Docker镜像。Docker的快速部署可以实现云的快速安装和实现，可以解决制造行业技术人员短缺的问题。
五、总结
随着生产的快速变化，许多企业都面临着升级现有信息系统以实现新生产模式下的柔性管理的难题。MES系统的出现似乎解决了这个棘手的问题。MES系统采用分布式和分散式架构，可实现可扩展的持续开发。它的轻量级应用逻辑使它能够在跨车间级别上处理更复杂的数据空间。此外，其基于微服务的架构也使MES系统更加高效、可靠和可扩展。在许多工业情况下，专用或单功能系统提供的解决方案优于集成系统。但问题是如何让它们更容易地相互关联，因为更多的整合总是伴随着更高的成本。MES系统具有易开发、易部署、易使用、易维护的特点，提供了可持续的信息系统架构。其授权机制也可以在保证数据安全的前提下有效降低使用成本。此外，MES系统的去中心化驱动了敏感数据的本地化保存，这也降低了跨域使用时数据泄露或篡改的可能性。事实上，得益于区块链技术，MES系统中可能有多个集中式服务器，而不会影响数据的可靠同步。也就是说，产业链上的任何公司只要拥有合法可信的数据，都可以建立自中心服务器。集中式服务器可以使用分布式分类账来维护数据的一致性和不受控制。这样，MES系统将具有四层架构，包括分布式账本、授权和资源数据服务器、MES应用服务器和用户终端。
本文研究并实现了基于微服务架构的MES系统。通过微服务实现将制造执行系统的业务功能划分为各种微服务。通过微服务框架构建制造执行系统业务，每个业务模块都是一个可以独立部署和运行的单元。这些模块之间以消息驱动的RESTAPI的形式定义了清晰的边界。本文针对中小企业业务的多样性，利用微服务系统对解耦的微服务模块进行组装，实现服务的快速组装。本文针对内部业务流程的可变性，采用微服务技术构建小粒度业务模块组件。每个小粒度组件影响范围小，可以实现内部业务流程的快速组合。本文通过将微服务模块部署为Docker镜像，快速实现微服务的云部署和安装，解决中小企业技术人才短缺问题。
参考文献（略）
