论文摘要：钢铁企业面向订单MES的三维度模型研究

产销一体化（Integrated System for Production & Sales, ISPS）系统是钢铁企业信息化建设的主要形式。而在ISPS中，MES又是其核心功能，它填补了过程自动化与管理信息化之间存在数字鸿沟，并逐渐成为企业生产活动与经营活动的桥梁和纽带，是提高企业竞争力的重要技术之一。 钢铁企业是典型的离散与连续并存的多阶段混合式的生产制造行业,一方面，钢铁企业面临越来越激烈的市场竞争，满足客户需求成为企业的首要目标和任务；另一方面，系统的构建能够适应钢铁企业复杂多变的业务流程。因此，在构建钢铁企业MES时，既要满足系统运营上以订单为导向，也要满足功能结构上具有柔性和可重构能力，这样才能切实解决企业的问题。 系统构建过程分为两个阶段，即需求调研和功能分析阶段，以及系统分析和设计阶段。在前面阶段，本文着重通过结构化分析方法，从垂直维度模型（Vertical Dimension Model, VDM）、水平维度模型（Horizontal Dimension Model, HDM）和订单生命周期维度模型（Lifecycle Dimension Model, LDM）三个维度构建面向订单MES的功能模型；在后面阶段，本文基于三维度功能模型，通过面向对象的方法构建了MES的组件对象模型。本文的主要研究工作如下：(1) 面向订单的一体化VDM 面向订单的一体化VDM描述了将客户订单最终转化成生产作业指示的过程，本文通过IDEF0方法给出它的功能模型，包括订单接收、质量设计、工序计划和生产管制四个功能模块。着重介绍了基于案例推理（Case Based Reasoning, CBR）的质量设计方法，对CBR技术的关键：案例的检索和相似性分析，进行了详细的分析。另外，对基于板坯设计、组炉、组浇和组轧的炼钢-连铸-轧制集成生产计划的方法给出了深入的研究。(2) 面向特征物流对象的HDM 面向特征物流对象的HDM描述了车间在线连续物流和离线离散物流的执行跟踪过程，本文首先通过IDEF0方法给出HDM的功能模型，包括炼钢作业管理、连铸作业管理、轧钢作业管理和库存管理四个功能模块，并对HDM和VDM之间的交互信息进行了研究和分析。然后通过IDEF3方法构建和描述了炉次、板坯和钢板特征物流对象的过程模型，从其分类、类结构和数据结构三个方面分别对其进行了分析和阐述，并对面向炉次、板坯和钢板的连续物流执行跟踪原理进行了详细的说明，通过DFD方法构建了库存管理离散物流的数据流模型。最后，介绍了实时数据库理论和OPC技术规范，并提出了车间底层数据的实时采集结构。(3) 基于进程管理的LDM 基于进程管理的LDM对订单在其生命周期内的活动状态进行了建模，它包括订单进程、物料进程和剩余库存匹配三个功能模块。本文首先分析了工序进程、物料进程和订单进程的三层进程结构及其属性，并通过IDEF0方法给出了LDM的功能模型。然后本文对LDM和HDM、VDM之间的交互信息进行了分析，通过DFD方法对物料进程管理和订单进程管理进行了说明和分析，并对库存剩余匹配的问题进行了讨论，提出它是一个带有分配限制的双重标准问题。最后，本文从数据结构和对象结构两个方面对订单生命周期维度模型的设计原理进行了分析。(4) 面向订单MES的三维度模型的组件实现 为实现柔性的MES功能结构，本文基于面向订单MES的三维度模型提出了基于组件的实现方法，介绍了组件的定义、构成元素和属性，并对三种较为主流的组件对象模型：COM/DCOM、CORBA和RMI/EJB/J2EE进行了比较和说明。从技术环境、软件基础设施和组件应用架构三个方面阐述了钢铁企业多层的软件架构。介绍了组件粒度的划分方法，并详细分析和说明了组件接口的定义，及其实现的原理。基于三维度功能模型，给出面向订单MES的组件对象模型，并对模型中的每个组件功能以及组件之间的接口进行了详细的说明，同时对组件对象框架模型中的接口实现给出了具体的实例，并针对组件的功能重构进行了讨论和分析。