0 引言
制造執行管理系統(Manufacturing Execution Systerm，MES)是企業信息系統中十分重要的環節，它是位于上層的計劃管理系統與底層的工業控制系統之間的紐帶，是實施企業敏捷制造戰略和實現車間生產敏捷化的基本技術手段。目前MES系統主要應用于流程工業和大型離散制造企業，在中小型離散制造企業中應用比較缺乏和不成熟，其中MES系統的可配置性差、可復用和可重構性不強是原因之一。而中小型離散制造企業普遍存在制造實力弱、資金不足、管理制度不完善、基礎落后、技術不強等不足。因此，中小型離散制造企業迫切需要一個能依據企業本身需求而自由配置所需功能的MES系統來提高企業的信息化程度和綜合競爭力。
為此，本文根據某企業的車間制造流程的實際需求，在基于．NET中的反射機制以及組件復用技術的理論基礎上，提出了可供中小型離散制造企業自由配置的MES配置系統的概念，給出了MES配置系統實現的理論基礎、功能模型、實現流程和數據庫映射圖等關鍵技術。
1 理論基礎
本配置系統主要由．NET的反射機制和組件復用技術來作為技術支撐。
1.1 反射機制
Reflection(反射)是．NET中獲取運行時類型信息的方式，．NET的應用程序由幾個部分：Assembly(程序集)、Module(模塊)、class(類型)組成，而反射提供i一種編程的方式，讓程序員可以在程序運行期獲得這幾個組成部分的相關信息。通過反射，可以在運行時獲得．NET中每一個類型(包括類、結構、委托、接口和枚舉等)的成員，包括方法、屬性、事件，以及構造函數等。還可以獲得每個成員的名稱、限定符和參數等。有了反射，就能對每一個類型了如指掌。如果獲得了構造函數的信息，就能直接創建對象，即使這個對象的類型在編譯時還不知道。反射可以動態地創建類型的實例，將類型綁定到現有對象，或從現有對象中獲取類型。它作為一個強大的工具，使開發者能夠更加靈活地創建代碼，為突破已有的設計模式、實現工廠類和服務端解耦、構建復用程度更好的系統提供了一個契機。本文則利用反射機制來構建軟件框架。
1.2 基于組件的軟件復用技術
組件是指可復用的軟件單元，可以被用來構造其他軟件，它可以是被封裝的對象類、功能模塊、軟件框架、軟件系統模型、軟件的文檔等。組件具有平臺和語言無關性，支持即插即用，是支持軟件復用的核心技術。軟件復用是指在兩次或者多次不同的軟件開發過程中重復使用相同或者相似元素的過程。軟件復用包括兩個相關的過程：可復用組件的開發和基于可復用組件的應用系統構造。目前較流行的比較適用于復用的組件開發模型有CORBA、Java Bean、COM以及．NET模型。經過對這些組件模型的研究與對比，本文最終選定以．NET中Windows Forms作為本系統的組件模型。Windows Forms是Microsoft的．NET開發框架的圖形用戶界面部分，這個組件通過將現有的Windows API(Win32 API)封裝為托管代碼，提供了對Windows native組件的訪問方式。使用．NETFramework的公共語言運行時(CLR)，組件都建立在一個共同的底層基礎上，不再需要復雜的管道接口，對象可以直接交互訪問，這樣非常有利于組件的自由配置。
2 功能模型
本文選取某企業的車間制造流程作為配置系統的功能模型，主要包括基礎數據管理、車間計劃管理、工段作業管理、車間人事管理、車間成本管理、車間物料管理、車間質量管理、制造資源管理、能力平衡管理、現場數據采集和輔助分析這些功能模塊。由于本文研究的重點是配置功能的實現，所以僅選取其中的車間人事管理、車間物料管理以及制作資源管理來作為可復用組件設計的模型來建立可復用組件庫，具體情況如圖1所示。
圖1 可復用組件庫的建立
3 軟件設計
本系統主要由登陸界面、可復用組件選擇界面、主窗口以及重置功能組成。登陸界面用來分配用戶的管理權限；可復用組件選擇界面供用戶根據自己的實際需求來選擇相應的功能模塊，如果組件庫中不包含用戶所需組件，用戶也可以提出定制要求，按客戶要求設計好的組件都會放入組件庫中，隨著組件庫日益擴大，這種無法滿足客戶要求的情況將會越來越少地出現；主界面則是把所選擇的功能模塊利用反射機制動態生成一個UI菜單，供客戶使用；重置功能是為了滿足同一客戶在不同階段的不同要求而專門設計的，也是此配置系統的精髓所在。可復用組件選擇好之后有保持機制，只要用戶不使用重置功能，在本軟件以后的使用過程中均無需再繁瑣地選擇功能模塊。軟件實現的流程如圖2所示。
4 數據庫設計
本文采用SQL數據庫來管理和配置已經設計好的可復用組件，通過反射機制將配置信息結合起來生成一套動態的UI菜單來完成整個MES的配置過程。主數據庫的設計包括主Menu設計以及下拉Menu設計。
圖2 軟件流程
4.1 主Menu設計
主Menu的主要功能是為了配置管理諸如車間人事管理、車間物料管理和制造資源管理這些粒度較大的功能模塊。其關系模式為Menu(ID，Name，Display，Order)，其中ID為標識，也是下拉Menu配置的參考內容之一，Name是一個唯一標識，Display是菜單顯示名稱，Order是排序依據，按照由小到大的順序自左至右排列。
4.2 下拉Menu設計
下拉Menu的主要功能是為了配置和管理諸如人員管理、去向管理、倉庫管理、出入庫管理等這些粒度較小的功能模塊。其關系模式為Feature(ID，Name，Display，Assembly，MenuID，0rder，SubFeatureID)，其中ID、Name、Display和Order與主Menu類似，Assembly為對應的可復用組件的dll或者exe的名字；Type Name則是Windows Form的名字，主要用來簡單地描述組件內部結構；Menu ID是主Menu前面的ID，ID為多少，可復用組件就會被配置到對應的主Menu之中；SubFeaturelD任意指定兩個組件的ID，在他們之間建立通信。
4.3 數據映射關系
SQL的數據庫映射關系如圖3所示。
圖3 數據庫映射關系
5 結語
本系統以三層架構為基準進行總體的架構設計，以，NET框架中的Windows Forms為組件模型來設計可復用組件庫，結合SQL數據庫完成對組件的管理與配置，最后利用．NET中的反射機制來抓取SQL數據庫中的可復用組件信息使其實例化后生成一組動態的UI菜單，完成了中小型離散制造企業MES系統的配置，解決中小型離散企業所面臨的困境。整套系統經過一段時間的測試后，得出驗證結果：整套系統性能穩定、界面簡潔、可擴展性好、可配置性強、簡單實用、成本較低、使用靈巧，可以推動中小型離散制造企業的制造信息化發展，提高自身的競爭力。
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本文標題：基于.NET反射機制和組件復用的中小型離散制造企業MES/ERP配置系統研究
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