基于SOA的制造企业集成系统研究.ppt
基于SOA的制造企业集成系统研究,高级工程师 张 银罗克韦尔自动化研究（上海）有限公司,50分钟,Copyright 2007 Rockwell Automation,Inc.All rights reserved.,2,罗克韦尔自动化,全球领先，北美第一总部位于美国密尔沃基市年销售额超过43亿美元大约21,000员工450多个分支机构遍布80多个国家全球战略性的业务与技术合作伙伴以客户为中心,Copyright 2007 Rockwell Automation,Inc.All rights reserved.,3,我们的产品与解决方案,集成套件:从工厂自动化至信息自动化,增值无止境,Copyright 2007 Rockwell Automation,Inc.All rights reserved.,4,医药和医疗保健医疗保健产品生产商面临严格的医药审查和生产成本不断增长等挑战。我们的产品和解决方案可以帮助优化过程，缩短产品生产周期。法扎制药 强生公司 默克制药 Eli Lilly Wyeth-Aherst,冶金/水泥/矿业市场疲软、激烈的国际竞争市场和不断变化的原材料和加工技术是目前冶金行业面临的最大挑战。采用罗克韦尔自动化公司的解决方案有助于解决这一问题。美国铝公司 Reynolds Bethlehem LTV Nucor USX,物流 罗克韦尔自动化公司帮助物流公司增加收入，最大限度地延长设备正常运转时间，减少故障发生次数，从而扩大生产量。FedEx UPS 美国邮政 Lands End Columbia Sportswear 任天堂公司 沃尔马特连锁百货 Rapistan VanDerLande,电力电力企业对于安全可靠运行、价格竞争、成本控制和环保提出更高的要求，罗克韦尔自动化公司的控制产品及系统适用于从锅炉燃烧、汽轮机控制、辅机控制到电力监控的各个环节。太平洋天然气和电力公司 威斯康星电力公司 应用电力公司 Montenay Power Great River Energy,Oklahoma Gas&Electric Minnesota Power Platte River Power,Burner Management,石油化工石油和化工企业目前面临着价格竞争、质量、减少生产周期和环保等一系列挑战，使用罗克韦尔自动化公司的解决方案有助于解决这些问题。美孚石油公司 壳牌公司 美国杜邦公司 英国石油公司 Dow Chemical Grupo Mexico La Caridad Eastman Kodak PDVSA,我们的重点服务行业和客户,Copyright 2007 Rockwell Automation,Inc.All rights reserved.,5,汽车行业罗克尔自动化公司为汽车自动化流水线提供解决方案已有近100年历史，有效地提高汽车工业生产力，减少成本、增加灵活性，降低生产时间。戴姆勒-克莱斯勒 通用汽车 福特 丰田 宝马 Harley-Davidson 固特异轮胎与橡胶 米其林轮胎,其它市场：水/污水、娱乐、机场/地铁/港口及海军等 迪斯尼世界 AuTau Water Facility 美国海军 英国海军,半导体在半导体行业，每天都有几百万美元的资金用于缩短生产周期、建立和保持超纯的生产环境。采用罗克韦尔自动化解决方案可以帮助您达到这一目标。英特尔公司 Applied Materials Novellus TSMC SMIC Siltera ACE IBM,林业产品 现实生活中，我们必须遵守所有环保条例和其他规定。罗克韦尔自动化公司拥有专业技术和经验帮助林业产品公司提高生产，开拓业务。金佰利 Weyerhaeuser 国际纸业公司 Mead Appleton纸业公司 乔治亚太平洋公司 Aracruz Wellman 联合纸业公司,消费品行业：食品、饮料与包装 罗克韦尔自动化公司帮助食品、饮料与包装公司提高产品质量，节约生产成本，从而在激烈的市场竞争中立于不败之地。宝洁公司 雀巢公司 可口可乐公司 Anheuser-Busch 美国凯洛格公司 Philip Morris,我们的重点服务行业和客户,Copyright 2007 Rockwell Automation,Inc.All rights reserved.,6,服务于中国客户,逾，名雇员21个销售机构，5个培训中心遍布全国的余家地区总代理与系统 集成商与9所大学开展了积极的合作在香港、厦门、上海设立的物流中心在大连的软件开发中心在上海的研发中心在上海设有维修中心在深圳设立OEM应用开发中心在上海金桥设立了大面积的工厂设施,Copyright 2007 Rockwell Automation,Inc.All rights reserved.,7,Agenda,3.FactoryTalk 服务平台,1.制造企业信息的新需求,2.基于SOA 的制造企业信息系统集成,4.SOA在制造信息系统应用研究展望,8,来自CIO的困惑,从数百个供应商提供的上千个的不同的解决方案到处是接口，但无从更新没有“统一的真实数据”,Source:IBM Customer Interviews 2004,来源:IBM Customer Interviews 2004,联合.标准化集成协调,Copyright 2007 Rockwell Automation,Inc.All rights reserved.,9,来自CEO的困惑,40%的IT的预算是花在集成上的,60%的CEO们:“需要做更好的工作以快捷地获得并理解信息，从而可以快速、果断地做出商业决策”,42%的交流:文件式85%的信息:非结构化的30%的人力时间:搜索相关的信息,来源:IBM Customer Interviews 2004,Copyright 2007 Rockwell Automation,Inc.All rights reserved.,10,工厂级的集成,企业层,企业级系统,工厂生产车间,“实施过ERP系统的公司只能从该系统中获得50%的本应该获得利益.”Deloitte 咨询,资源,连续性过程批控制/混料网络控制包装物料管理装配,GAP,Copyright 2007 Rockwell Automation,Inc.All rights reserved.,11,投资转变,5%,3%,15%,21%,9%,11%,39%,4%,12%,22%,10%,14%,34%,3%,CRM,ERP,PLM,采购,供应链管理,生产运作,桌面软件,最重要的(n=442),最大投资数(n=439),2006年最具战略意义的软件投资,#1,#2,来源:AMR 研究,Copyright 2007 Rockwell Automation,Inc.All rights reserved.,12,18%,11%,11%,10%,9%,9%,5%,5%,4%,3%,生产绩效监控(产出,周期,时间,OEE),生产订单的执行,车间工单和配方,作业调度,与ERP、PDM和LIMS业务流集成,资产维护和设备可获得率,产品质量管理,产品和工艺流程跟踪,RFID(工作流管理),资产绩效管理,业务驱动的MES投资,来源:AMR 研究,MES,新产品开发,Copyright 2007 Rockwell Automation,Inc.All rights reserved.,13,Industry Week 好中之最的工厂调研,Copyright 2007 Rockwell Automation,Inc.All rights reserved.,14,MES 应用的优势:最好的工厂应用 MES,400%更高的利润,70%-630%更高的生产率,来源:Rockwell-Industry DirectionsThe MES Performance Advantage:Best of the Best Plants use MES,Copyright 2007 Rockwell Automation,Inc.All rights reserved.,15,工厂信息驱动下的优良制造,完善的订单生产的重要性减少15%的库存提高了17%订单完成率缩短了35%的投资回报周期这意味着什么呢？10%提高=50 分 更好的 EPS5%提高=2.5%更好的 ROA3%提高=1%提高的利益,Source:AMR Research,2005,“他们（信息）是 完整的、在正确的地方、未受破坏的并且是实时的”AMR,Copyright 2007 Rockwell Automation,Inc.All rights reserved.,16,现有的工厂级信息软件,在制造企业信息系统中，迫切需要松耦合的应用系统,集成架构,Supply Chain Management,Enterprise Resource Planning,Customer Relationship Management,Product LifecycleManagement,MES,SCADA/HMI,人力,质量,松耦合的应用系统,工厂级信息,控制系统,企业业务系统SCM|ERP|CRM|PLM.,Logix 控制管理,Copyright 2007 Rockwell Automation,Inc.All rights reserved.,17,现有的工厂级信息软件,难以运作和维护且成本很高客户集成 重复的数据没有单一的接口没有可重用的对象较弱的第三方集成很难更新缺乏标准,集成成本工程时间维护成本,松耦合的应用系统,MES,SCADA/HMI,人力,质量,工厂级信息,Copyright 2007 Rockwell Automation,Inc.All rights reserved.,18,Agenda,3.FactoryTalk 服务平台,1.制造企业信息的新需求,2.基于SOA 的制造企业信息系统集成,4.SOA在制造信息系统应用研究展望,Copyright 2007 Rockwell Automation,Inc.All rights reserved.,19,罗克韦尔软件的战略,SOA和标准是支持这种战略的关键架构和元素,Copyright 2007 Rockwell Automation,Inc.All rights reserved.,20,Web服务的好处,降低开发软件的费用，容易实施，有很高的灵活性例如解决方案可以和工艺一同演进，方案可以配置化、参数化；投资实现了最优化和持久化非封闭型解决方案，标准的、开放的方案由最终用户决定，独立于供货厂商，不会受到供应商的约束解决方案与现行的Web完全兼容，容易安装和实施；方案与操作系统无关支持Windows、Linux、Windows Mobile Edition独立于语言VB，C+，C#，JAVA等,Copyright 2007 Rockwell Automation,Inc.All rights reserved.,21,SOA的特性,SOA是一种架构类型，而不是产品或项目 SOA描述了组织后端的更好的组合方式，主要提供已有IT资产的高灵活性（对变化的更快响应）和对已有IT资产重用。后端为业务层和数据层的组合前端为表示层的组合流程逻辑与业务逻辑相分离最大的可重用性。已有业务逻辑可以通过编写将它们包裹起来的外壳暴露为服务，从而使业务逻辑可供异构环境中的不同系统使用,SOA架构为解决企业的集成、跨平台和扩展性提供了可能，也为制造型信息系统的发展提供了一个新的架构方案,Copyright 2007 Rockwell Automation,Inc.All rights reserved.,22,ISA 95标准,通用的企业内部词汇,来源：,Copyright 2007 Rockwell Automation,Inc.All rights reserved.,23,两种集成方式的比较,A,B,C,D,E,F,G,H,A,B,C,D,E,F,G,H,基于服务的拓扑,（通用的词汇可重用的服务）,很多的点对点的接口,2*N(N-1)个,消息接口,2*N个,消息接口,点对点架构,2个可重用的消息格式,56个不同的消息格式,112个消息格式,16个消息格式,基于SOA和标准的架构,Copyright 2007 Rockwell Automation,Inc.All rights reserved.,24,SOA的一些基本概念,监控,BAM,JMX,应用接口,Portal JSR,Struts/JSF,Portal,应用,APIs,安全,可靠性,转换,动态路由,流程,BPEL,XPath/XSLT/XQuery,ESB,WS-Security,WS-Policy,业务服务,XML/XSD,WSDL/WSIF,SOAP,JMS,遗留系统,客户应用、服务,Web服务,WS管理,Copyright 2007 Rockwell Automation,Inc.All rights reserved.,25,SOA架构的具体实现,应用服务器WebLogic,WebSphere,JBoss,ESB,适配器,路由,UDDI注册中心,Web服务管理器,安全,BPEL流程管理器,工作流,BPEL,应用及程序监控,JMX,Sun Directory,LDAP,Oracle AQ,MQ,WebSphere BI,Oracle BPEL管理器,Portal,Copyright 2007 Rockwell Automation,Inc.All rights reserved.,26,ISA 95标准,B2MML,Equipment and processspecific production rules,Operationalresponses,Operationalcommands,企业层,控制层,生产数据采集,生产执行管理,生产资源管理,任务分派,生产跟踪,生产绩效,详细生产计划,生产规划,产品定义管理,生产绩效分析,生产能力,产品定义,Equipment and processspecific data,控制单元,控制状态,控制响应,制造层,层,功能,消息,B2MML,Copyright 2007 Rockwell Automation,Inc.All rights reserved.,27,企业集成,企业层,企业级系统,工厂生产车间,资源,连续性过程批控制/混料网络控制包装物料管理装配,GAP,MES系统,工厂信息层,执行,反馈,Copyright 2007 Rockwell Automation,Inc.All rights reserved.,28,基于SOA和B2MML的集成架构,Copyright 2007 Rockwell Automation,Inc.All rights reserved.,29,集成举例：SAP Order,SAP,订单的界面,Copyright 2007 Rockwell Automation,Inc.All rights reserved.,30,ESB,SAP到B2MML到ESB,SAP,SAP R3,SAP XI,XML/FTP,PP,XML/WS,XSLT-Converts PP-PI messages to B2MML,.,PP-PI adapter,SAPInt,XML,XML,XML,POI,PDC,PP-PI,PI-PCS/RFC,SAPInt,B2MML,Copyright 2007 Rockwell Automation,Inc.All rights reserved.,31,B2MML和MES系统的交互,ESB,B2MML,生产计划,详细的生产计划,B2MML,任务分派列表,控制指令,B2MML,B2MML,MES B2MML 消息传输,XML,XML,XML,XML,生成详细计划,生成任务分派列表,生成控制指令,BPEL,MOM,Copyright 2007 Rockwell Automation,Inc.All rights reserved.,32,B2MML和MES系统的交互,ESB,B2MML,生产计划,详细的生产计划,B2MML,任务分派列表,控制指令,B2MML,B2MML,MES 即插即用型组件,MOM,ESB和MES应用相关服务允许用户选择最好的应用,Copyright 2007 Rockwell Automation,Inc.All rights reserved.,33,MES与控制系统交互问题消息格式不匹配,ESB,XML,控制指令,B2MML,CIP,MOM,Tag变化/CIP,Copyright 2007 Rockwell Automation,Inc.All rights reserved.,34,控制层与梯形逻辑交互,ESB,XML,控制指令,B2MML,CIP,MOM,Tag变化/CIP,映像,tag,tag,Copyright 2007 Rockwell Automation,Inc.All rights reserved.,35,Agenda,3.FactoryTalk 服务平台,1.制造企业信息的新需求,2.基于SOA 的制造企业信息系统集成,4.SOA在制造信息系统应用研究展望,Copyright 2007 Rockwell Automation,Inc.All rights reserved.,36,什么是FactoryTalk?,Directory,Security,Live Data,Diagnostics,Audit,Activation,Alarms&Events,Historical Data,FactoryTalk View,FactoryTalk Batch,FactoryTalk Prod.Centre,FactoryTalk Metrics,FactoryTalk Asset Centre,FactoryTalk 服务平台SOA 发布为FactoryFalk使能的应用发布共享服务通过重用通用服务可以减少客户学习时间并缩短项目工程时间,一个品牌策略简单的客户消息不同于IA vs.组件软件产品(罗克韦尔软件品牌),Copyright 2007 Rockwell Automation,Inc.All rights reserved.,37,什么是FactoryTalk?,生产绩效软件套件将集成架构拓展到信息层模块化的、可拓展的并且全面的套件第三方产品连接和集成,Integrated Architecture,FactoryTalk 服务平台SOA 发布为FactoryFalk使能的应用发布共享服务通过重用通用服务可以减少客户学习时间并缩短项目工程时间,一个品牌策略简单的客户消息不同于IA vs.组件软件产品(罗克韦尔软件品牌),Copyright 2007 Rockwell Automation,Inc.All rights reserved.,38,什么是FactoryTalk服务平台？,FactoryTalk 服务平台构建在SOA基础之上SOA=Service Oriented Architecture为一套软件应用系统提供具有标准功能的基础服务FactoryTalk 服务平台的好处缩短软件开发周期和提高上市速度标准的软件功能(如安全，设备通讯等)仅开发一次就能够为众多产品多次使用。更有效的终端用户应用开发标签、用户权限等仅需创建一次就可以在别的地方多次使用 注意:当标签第一次创建的时候用户不能并不能意识到它的优越性，但是当标签多次重用的时候，这种优越性就非常的明显。产品的学习时间将会显著减少，这是因为所有的产品都使用SOA使能的功能，这些功能包括通用的组件、应用界面等等。那么FactoryTalk服务平台(FTSP)和SOA有什么不同呢？FTSP 是SOA的实施,Copyright 2007 Rockwell Automation,Inc.All rights reserved.,39,已实现,FactoryTalk服务平台,提供了工厂信息源的通用地址簿（如：数据标签、HMI化面及其它信息源）,为系统中的所有组件提供安全认证服务.,提供了在企业范围内访问实时生产信息的能力,为整个企业提供系统生成的报警和错误存储,对制造系统的变更提供详尽的跟踪和记录,为所有的产品提供通用的License,需要处理和响应的关键报警和事件,监控整个系统的安全性并且当需要时及时切换到备份系统,CPR9,已有的六个FactoryTalk服务和两个新的FactoryTalk服务,Copyright 2007 Rockwell Automation,Inc.All rights reserved.,40,FactoryTalk Directory-通用的工厂信息源地址簿,FactoryTalk Directory，可以对它进行查询并提供对工厂信息源的访问。工厂信息源包括数据标签、HMI显示和其他车间级的对象。FactoryTalk Directory不是一个独立的通用数据库，相反，它是一项可以对分布式系统中任何位置存储的信息进行查询参考的服务。此服务给您带来通用数据库的很多一处而不会发生可能的单点故障。,FactoryTalk Directory将信息源名称和信息源的物理位置分离开。例如，改变存储数据项的位置而不改变其名称，结果相当于没有改变数据的读取方法。这在具体的应用中是非常有用的。工程师可以先离线建立复杂的分布式系统，然后在其他的地方通过简单的改变数据服务器和HMI服务器所在的计算机名字配置此系统。,Copyright 2007 Rockwell Automation,Inc.All rights reserved.,41,FactoryTalk LiveData-全企业范围内访问实时生产信息,FactoryTalk LiveData提供在系统中多个处理器之间高速传送生产数据的服务，并且使浏览通用“地址簿”成为可能。,FactoryTalk LiveData增强了广泛使用的OPC规范并支持XML，允许不同系统使用相同的语言。所有支持FactoryTalk的产品和系统都可以通过OPC服务器或AB PLC立刻获得实时生产数据。,企业能够很快地对车间底层出现的变化做出响应,Copyright 2007 Rockwell Automation,Inc.All rights reserved.,42,FactoryTalk Audit-审计控制系统的信息变化,FactoryTalk Audit对生产系统的任何变化的信息进行审计，这些信息包括：什么人，什么时间，什么地点，什么原因，作了什么操作等。这对于食品饮料、制药等需要严格遵守国家法规的行业来说尤其重要。,使用FactoryTalk Audit，产生的详细的审计信息发送到可以进行数据跟踪和分析的中央数据库中。不再需要跟踪多个系统和多个数据库。例如，在常规的操作过程中，用户登陆导系统，更改数据组台或I/O组态，RSLogix等支持的FactoryTalk产品就会产生审计信息。,随时了解系统的变化,Copyright 2007 Rockwell Automation,Inc.All rights reserved.,43,FactoryTalk Data Model 描述生产运行的通用术语,一致的工厂界面,基于描述企业控制系统集成模型的S95规范，FactoryTalk Data Model可以获取有关产品生产、工艺过程及设备的信息，供所有的罗克韦尔自动化MES产品使用。,Copyright 2007 Rockwell Automation,Inc.All rights reserved.,44,FactoryTalk Portal-使用Web浏览器访问制造信息,FactoryTalk Portal提供了全局访问能力，可以通过Web浏览器或者相关的远程设备访问生产数据和各种报告。销售人员、客户支持人员、企业决策者都可以方便地从全球各个角落每周7天，每天24小时的访问各自定制的实时生产信息。例如，如果在深圳的一个工厂经理需要查阅位于上海的一家工厂的特定的产品信息，两地的工厂管理者都可以同一时间浏览相同的信息而无需创建专门的报告。假设在欧洲开会的,两个经理想要快速地核查他们各自在国内生产运行情况，他们只需简单地打开自己的PDA或笔记本就可以浏览最新的运行报告和系统运行的诊断信息。,Copyright 2007 Rockwell Automation,Inc.All rights reserved.,45,Agenda,3.FactoryTalk 服务平台,1.制造企业信息的新需求,2.基于SOA 的制造企业信息系统集成,4.SOA在制造信息系统应用研究展望,Copyright 2007 Rockwell Automation,Inc.All rights reserved.,46,展望,SOA将在制造业信息化发挥重要的作用。SOA将会贯穿制造系统的所有层次业务层工厂信息层控制层服务发现、组合、执行以及安全将是SOA需要重点解决的问题服务自动发现服务的自动组合服务的自动执行WS-*WS-Security,WS-Policy，WS-Addressing，WS-ReliableMessaging,您的建议 就是我们的成功！,
