MES在汽車製造中的應用之架構篇(1) -- 基礎架構

MES是大型的應用系統，其特點是：

1) 實時性高，通常客戶端的響應時間在1~5秒內，和PLC通信的響應時間在1~2秒。

2) 功能複雜，包含了計劃、生產、工藝、質量、設備等諸多業務模塊，邏輯較複雜。

3) 穩定性高，通常會要求達到99.5%以上的在線率，不然會影響現場生產。

4) 和外部系統(如ERP/PLM/WMS)有較多數據交互。

因此，為了保證MES系統穩定、可靠運行，需要通過系統架構設計予以保障。

圖2.3-1顯示了MES系統的典型架構關係。

圖3.1-1 MES系統基礎架構

應用伺服器是MES的核心，其功能包括：

1) 業務模型的定義。

2) 工藝路線的定義。

3) 業務邏輯的處理。

4) 對於輸入、輸出數據的處理。

5) 數據的類型轉換、格式轉換。

6) 計劃任務的處理。

7) OPC客戶端，用於和OPC伺服器通信。

8) MQ客戶端，用於和MQ伺服器通信。

9) DB客戶端，用於執行資料庫讀寫。

通常應用伺服器會採用Cluster機制進行冗餘處理，以提供高可用性。

資料庫用於存儲和備份數據，通常採用Oracle/MSSQL等大型成熟關係型資料庫。

資料庫通常會劃分成生產資料庫和歷史資料庫。

生產庫用於實時業務處理，通常只存儲較近一段時間如3個月以內的數據。生產庫採用DataGuard等技術提供冗餘支持。

歷史資料庫會存儲所有的歷史數據，數據量大，通常用於報表輸出。

因此我們可以在應用伺服器上執行實時數據查詢，而通過報表伺服器執行歷史數據統計分析。

網路伺服器主要用於處理客戶端的輸入輸出，主要功能有：

1) 圖形界面展示。

2) 採集用戶輸入數據。

3) 對用戶鍵盤、滑鼠操作的響應。

4) 本地腳本處理。

5) 本地DLL調用，如.NET框架支持調用本地OPC客戶端，從而實現分散式OPC通信。

通常網路伺服器會採用Network

由於MES系統中註冊的印表機主要以網路印表機為主，因此還需要部署專用印表機伺服器以驅動所有的網路印表機。

MES和PLC的通信，目前還是以OPC作為主流的形式。

OPC是一個中間件平台，安裝對應的驅動後，OPC伺服器能夠將PLC數據塊中存儲的數據映射成內存變數，OPC變數在形式上和普通的IT變數沒有區別。

目前應用較廣泛的是Kepware

MES和PLC通信的耦合性、實時性都較強，如PLC的掃描周期一般為50~100ms，而OPC的掃描周期通常設置為250~1000ms。

MES和ERP/PLM/WMS有較多的數據交互，但對實時性的要求較低。此外，為了減少系統間的耦合性，通常會採用消息隊列的機制在系統間傳輸數據。

例如ERP部署在集團公司，PLM部署在研究院，而MES部署在工廠，那麼通常會在集團公司部署消息隊列伺服器，然後在集團、工廠、研究院部署MQ客戶端，從而實現三地之間的數據交互。

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