使用WSO2 ESB构建制造服务总线（MSB）

在开始讨论本主题之前，我想介绍一些制造业中常用的术语。

术语制造执行系统（MES）由AMR Research于1990年提出，从先进的制造计算机信息系统的发展，MES概念已经发展了近三十年。以下是制造执行系统协会（MESA）对MES的定义。

制造执行系统（MES）提供的信息可以优化从订单发布到成品的生产活动。 MES使用当前准确的数据来指导，启动，响应并报告工厂活动。由此产生的对不断变化的条件的快速响应，加上对减少非增值活动的关注，推动了有效的工厂运营和流程。 MES改善了运营资产的回报率以及准时交货，库存周转率，毛利率和现金流绩效。 MES通过双向通信提供有关整个企业和供应链中生产活动的关键任务信息。

MES在运行时必须与多个异构系统对话。下面列出了一些。

产品生命周期管理（PLM）
企业资源计划（ERP）
客户关系管理（CRM）
人力资源管理（HRM）
流程开发执行系统（PDES）
监督控制和数据采集（SCADA）
可编程逻辑控制器（PLC）
集散控制系统（DCS）
批处理自动化系统

让我们看一下信息如何在MES和其他连接的系统之间流动。

从MES到PLM ：生产测试结果
从PLM到MES ：产品定义，操作清单（路线），电子工作说明，设备设置

从MES到ERP ：生产绩效结果，生产和消耗的物料
从ERP到MES ：生产计划，订单要求

从MES到CRM ：产品跟踪和追踪信息
从CRM到MES ：产品投诉

从MES到HRM ：人员绩效
从HRM到MES ：人员技能，人员可用性

从MES到PDES ：生产测试和执行结果
从PDES到MES ：制造流程定义

我没有在流程中提到所有系统。原因是，上述系统属于由ISA-95标准定义的称为Level-4系统的类别。

ISA-95通常被称为国际标准，它是在企业和控制系统之间开发自动化接口的国际标准。该标准是为全球制造商开发的。它被开发用于所有行业和各种过程，例如批处理过程，连续和重复过程。

在ISA-95标准中已定义了一种通用的数据定义B2MML（企业对制造标记语言） ，以将MES系统链接到这些4级系统。

B2MML标准定义了用于交换ISA-95信息的格式，并定义了用于交换的特定方法（XML文档）。 B2MML是使ISA-95标准可实施的原因。该架构可从www.mesa.org免费获得。

因此，所有的Level-4系统和MES应该都了解B2MML。

其他系统，例如SCADA，PLC，DCS和批处理自动化系统，都属于ISA-95 2级系统。

从MES到PLC ：工作说明，配方，设定点
从PLC到MES ：过程值，警报，调整的设定点，生产结果

大多数MES系统都将连接性作为其产品的一部分。通过连接到可编程逻辑控制器（PLC）建立工厂车间设备数据的直接通信。通常，首先要收集和诊断车间数据，以便在分布式控制系统（DCS）或监督控制和数据采集（SCADA）系统中进行实时控制。在这种情况下，MES系统连接到这些2级系统以交换车间数据。

工厂车间连接的行业标准是过程控制（OPC）的OLE。

制造执行系统（MES）提供了工厂人员有效管理从订单发布到成品生产的制造过程所需的信息。
负责管理工厂的MES层位于管理业务的ERP之下。

ERP和MES有许多共同的信息要求。一个示例是原材料库存数据。 ERP需要了解当前的原材料水平，以进行库存评估和进行高级计划。 MES需要知道当前的原材料库存水平，以便可以在正确的时间将正确的原材料发送到正确的工作中心。差异与所需信息的粒度有关。对于ERP，了解每种原材料的总现有库存就足够了–它可以使用此数据来计算库存的当前值，并计划将来的物料分配到生产中。但是，对于MES，这种详细程度是不够的。

为了优化库存使用，MES需要知道库存的每个子批次，数量，位置和当前状态。良好实施的ERP-MES集成具有显着的业务优势：精益的业务流程可以无缝地跨ERP-MES边界流动；数据同步，使工厂始终根据当前规格生产产品，而ERP可以始终根据车间的最新准确信息进行计划。

让我们在图表中总结上面讨论的所有内容。

屏幕截图2013年7月27日下午6.55.33

我们已经讨论了如何使用B2MML将第4层系统与MES连接。现在，让我们专注于OPC，看看如何使用它来将MES与2层系统连接。

用于过程控制的OLE（OPC）代表过程控制的对象链接和嵌入（OLE），是工业自动化行业工作组于1996年制定的标准规范的原始名称。
该标准规定了不同制造商的控制设备之间的实时工厂数据通信 。

后来，OPC基金会正式将其首字母缩写重新命名为“ Open Platform Communications”。

名称的更改反映了OPC技术在过程控制，离散制造，楼宇自动化以及许多其他应用中的应用。 OPC还超越了其最初的OLE（对象链接和嵌入）实现，包括其他数据传输技术，包括XML，Microsoft的.NET Framework甚至OPC Foundation的二进制编码TCP格式。

用于一个硬件设备的OPC服务器为该OPC客户端提供了与该设备以及任何其他硬件设备上的任何其他OPC服务器相同的方法来访问其数据。目的是减少硬件制造商及其软件合作伙伴以及SCADA和其他HMI生产商为使两者相互连接所需的重复工作。

一旦硬件制造商为新的硬件设备开发了OPC服务器，便完成了工作以允许任何“高端”访问其设备，而SCADA生产商开发了他们的OPC客户端后便完成了其工作以允许访问任何硬件。，与OPC兼容的服务器已存在或尚未创建。

OPC服务器为许多不同的软件包（只要是OPC客户端）提供了一种从过程控制设备（例如PLC或DCS）访问数据的方法。传统上，每当需要从设备，自定义界面或驱动程序访问数据包时，都必须编写该包。 OPC的目的是定义一个通用接口，该接口只需编写一次，然后可由任何业务，SCADA，HMI或自定义软件包重新使用。

在2004年1月，OPC基金会责成一个工作组创建一个新的体系结构，该体系结构将把OPC推向技术的最前沿，并提供一个在未来10年及以后可行的互操作性框架。结果就是OPC-UA。

OPC UA支持两种协议。只有通过更改URL，这对应用程序程序员才可见。二进制协议为opc.tcp：// Server，而http：// Server为Web Service。否则，OPC UA对API完全透明。

二进制协议提供最佳的性能/最低开销，占用最少的资源（不需要XML解析器，SOAP和HTTP，这对于嵌入式设备很重要），提供最佳的互操作性（显式指定了二进制文件，并且在实现过程中允许较少的自由度）和使用单个任意选择的TCP端口进行通信，以简化隧道传输或通过防火墙轻松启用。

Web服务（SOAP）协议最好由可用的工具（例如，JAVA或.Net环境）提供支持，并且使用标准的http / https端口对防火墙友好。

可以在此处找到用于SOAP绑定的WSDL。

到目前为止，我们所讨论的只是背景。制造流程/过程中制造服务总线（MSB）的用途是什么？现在让我们集中讨论。

屏幕截图2013年7月28日上午12.23.12