基于BECMES挑选主从链架构模式的MES生产调度模型研究

基于BECMES挑选主从链架构模式的MES生产调度模型研究

黄钟

Infosys Technologies(China)Co.,Ltd.  518000

摘要：智慧工厂里面有很多物联网设备，在其中信息及指令的实时互动是依据工业物联网来实现的。物联网设备所产生的海量数据务必递交，造成网络服务器压力太大，数据分析方法时间太长，设备间运维安全存有安全隐患。对于传统式工业制造业系统内网络服务器压力太大、数据处理方式效率不高、机器设备间通信存有安全隐患等诸多问题，本文给出了一种基于主从链和边缘计算出来的MES生产调度实体模型，即BECMES挑选主从链架构模式，有效解决了超出数据泄漏风险的共识所导致的通讯开销。本文给出了一种基于主从链和工业互联网的制造执行系统生产调度实体模型。检测结果显示，与传统工业制造业系统对比，确保了数据信息安全性，提升了响应速度。

关键词：边缘计算、MES、职能合约、工业物联网

1 引言

伴随着工业物联网的迅速发展，传统产业影响了对智能制造系统的思想，重视总体生产价值和高效率。将MES系统引入工业物联网，进行生产制造进程的关联，并且通过容器技术和虚拟化技术连接成一个集成化系统软件，进行底层设备间的数据交换系统。MES以生产调度的日常每日任务为核心，依据与可编程逻辑控制器相连的系统软件对各类生产加工设备予以处理和配备，以确保自动化控制加工过程的正常运转[1]。以往MES调度算法大多数较为复杂，各种各样设备高度独立。现在有许多完备的工业物联网云管理平台来协助智能工厂[2]。但是，因为工业物联网云管理平台安全问题，怎样正确地存放与控制智慧工厂的网络数据变成急需解决的问题。本文设立了根据从属关系链和工业物联网的MES系统生产调度数字模型，将MES功能模块布署到边缘节点，对设备收集的数据和信息开展并行计算，并且以轻量装包的方式上传至区块链网络，有效解决了网络服务器压力太大、传送解决响应时间太长等诸多问题；依据区块链技术区块链智能合约，进行设备的细粒度双因素认证，确保设备的安全可信。

2 相关技术

MES主要面向生产制造车间的智能化生产管理方法系统，具备承上启下的功效。MES主要运用于融洽物流信息管理和流程优化系统。ERP系统归属于企业管理层，MES归属于工厂管理层和车间工作层，PCS归属于步骤管理层及设备控制层[3]。ERP系统MES公布订单详情，MES将具体事务处理信息的传递给PCS系统，使PCS系统能够进行整个过程的自动化控制生产。PCS系统将生产前、生产中、生产后运行状况数据、产品品质数据、生产车间环境安全管理数据等数据传送到MES，依据MES对数据来计算和求得，并把交易完成状况、工厂生产状况等详细数据通信到ERP系统，使管理层责任人更好的了解工厂的生产、生态环境和仓储信息，并协助战略决策。

区块链应用始于BTC,它作为基础技术,科学研究及应用展现爆法式增长态势。区块链是一种由多方参与、自觉维护的分布式系统共享帐簿 技术性,具备区块链技术、安全可信、防篡改、追朔等优点[4]。超级账本是第一个面向公司应用领域的开源分布式账本服务平台,引入权限设置,设计方面适用可插拔、可扩展性,是面向联盟区块链场景下的开源新项目[5]。相较于以太坊与其它区块链系统, 最大的区别点在于超级账本被许可证的区块链技术,不可以不明真实身份来参加超级账本互联网,规定协议书认证事务管理以确保互联网的安全性。

3 BECMES模型

BECMES 构造由四层构成,其结构分析如下图 1 所显示,自底向上分别是物理设备层、边缘计算层、区块链层、网络层。比传统MES系统增强了区块链层及边缘计算层,完成工业生产物联网产品间生产制造 任务自生产调度,降低数据传输和连接点互动频次,保障数据安全靠谱。

图1 BECMES层次结构

物理设备层。设备层是每个边沿设备的搭配，主要包含传感器设备、生产制造设备和精确测量设备。在其中，感知与生产制造设备就是指监控摄像机、感应器、机械手臂、加工中心和具有生产制造、感知功能性的设备；精确测量设备就是指IOT网关、无限路由器、手机上、计算机以及具有精确测量功能性的设备。除此之外，IOT网关不但可以完成工业物联网的本地存储和测算水准，更为设备间的互联提供了规范。

边缘计算层。边沿节点设置在物理设备层，运用边沿节点存放与分析下一层收集到的信息内容。依据MES控制器分辨该环节能否在车间开展线程同步，并把数据同步到从网开展文件存储。MES控制器集成化工业互联网并行计算，回应车间生产制造调度任务。

区块链技术层。在以往MES中，底层节点应当向服务器发送彼此生产管理请求，网络服务器才能达到节点的生产管理。在BECMES区块链应用层，区块链网络选用从属关系链构造，区块链技术智能化合同用以监管和完成节点正中间进程的关联。设备只应该根据边沿节点解决要求，并把它发送至区块链应用层。

应用层。传输层担负重要事项的管理方法，融合别的企业信息平台，进行多层次运用，提供对外开放开摆的访问要求，为顾客提供产品信息追朔。

4 总结

对于传统式工业制造业系统内网络服务器压力太大、数据处理方式效率不高、机器设备间通信存有安全隐患等诸多问题，给出了一种基于主从链和边缘计算出来的MES生产调度实体模型。BECMES挑选主从链架构模式，有效解决了超出数据泄漏风险的共识所导致的通讯开销。MES服务项目被划分成多个服务项并整合到边缘节点，数据分析方法在数据库系统中获得，轻量数据库同步到区块链应用网，保证数据数据的可靠性。生产调度实体模型达到工业生产的日常每日任务要求，在不影响MES生产调度日常每日任务的情形下，能够确保生产加工文件存储、边缘机器设备自查和即时通讯的安全性。

参考文献

[1]邓汝春,郭孔快.基于精益供应链的制造执行系统 MES 的研究 [J] .工业工程与管理, 2012,17(4):114-120.

[2]洪小玲,万虎,肖晓,等.基于区块链的制造联盟系统[J] .计算机科学, 2020,47(S1):369-374.

[3]赵小强,荣冈.流程工业生产调度问题综述[J].化工自动化及仪表,2004,31(6):8-13.

[4]王其朝,金光淑,李庆,等.工业边缘计算研究现状与展望[J].信息与控制,2021,50(3):257-274.

[5]刘炜,彭宇飞,田钊,等.基于区块链的医疗信息隐私保护研究综述[J].郑州大学学报(理学版),2021,53(2):1-18.