基于微服务架构的云制造执行系统

方 舟* 郝 昕 李 锐 马 超

（1、黑龙江省网络空间研究中心，黑龙江 哈尔滨150001 2、哈尔滨理工大学 计算机科学与技术学院，黑龙江 哈尔滨150080 3、哈尔滨理工大学 软件与微电子学院，黑龙江 哈尔滨150080）

随着信息技术的发展，云MES 系统应运而生，云MES 系统在传统制造执行系统的基础上设计了云平台存储模块，大数据运算模块，在不仅保证高速运行和大规模存储的基础上还提供了完整的工业管理模式[1]。但是随着云MES 系统功能的不断完善，系统提供的制造资源服务与计算服务也随之增多，云MES系统变得越来越不易扩展，难以维护，升级风险大[2]，很大程度上已经不能适应当前快速变化的市场环境[3]。对MES 重制造资源服务进行服务建模与服务描述是当前云MES 重点研究领域，但目前有关研究仅对服务进行细分或与相关车间元素进行关联，没有对服务全生命周期的车间运行状态和位置的建模描述。因此本文提出基于微服务架构的云MES 系统，通过使用微服务架构对传统MES 系统进行微服务化，提高云MES 系统中服务的可用性和利用率，并建立面向过程的MES 云服务描述方法，对微服务架构中服务调用的复杂流程进行描述。

1 微服务体系架构

微服务体系架构是一种服务化思想[4]，是一种以功能为主的服务化设计理念[5]，微服务体系架构倡导在传统软件应用的基础上，将系统业务按照功能拆分为更加细粒度的服务，每一个服务都具有自主运行的业务功能和对外开放不受语言限制的API 接口。微服务框架耦合度地的特性，可以很好的应用于现有云制造领域中。

在微服务体系架构中，主要由服务消费者，服务注册中心，服务提供者，原子服务，复杂服务组成。

服务消费者ServiceConsumer= {Func1∪Func...∪FuncN}。FuncN 为期望调用的功能需求，服务消费者为N 个功能需求的并集。

服 务 注 册 中 心ServiceCenter=Serv1 ∪Serv2 ∪Serv3...∪ServiceN。Serv1 为服务注册中心内已经发布的服务。服务注册中心为已经发布的服务集合。

原子服务AtomicService={Service1}，原子服务即不可细分的单一服务。

复杂服务Complex service= {Service1→M→Service2→M→ServiceN}，Service1，2 为原子服务，M为服务间传输数据。

服务提供者ServiceProvider={Atomic1, Atomic2, AtomicN}提供了若干原子服务。

2 面向服务过程的微服务化封装方法

在社会生活中，服务过程指与服务生产，交易，消费有关的程序，操作方针，组织机制，人员处理的使用规则，对顾客参与的规定，指导，活动的流程。在云制造执行系统中，服务过程是指本地系统云服务化后，云端所提供的功能服务化封装过程中涉及得企业本地化资源和所涉及得其他云服务化功能，以及操作人员对于云服务的操作流程以及运行机理。

在基于微服务体系架构下，面向服务过程的服务化封装方法注重描述服务调用过程，服务功能涉及人员，服务功能涉及资源，服务化可调用流程和服务化被调用流程。

Service=

Service Information（服务信息）=

ovider （服务提供者），ServiceDescription （服务描述），ServiceStatus（服务状态）>

WorkshopElements（车间元素）=

CallableServicesList （ 服 务 可 调 用 服 务 列 表）=

CalledServiceList （ 服 务 被 调 用 列 表 ）=

ServiceTaboo（服务调用禁忌）=< Non-callablePolicy（不可调用规则）>

3 面向服务过程的云MES 微服务化

本文基于现代化制造执行车间的生产流程，建立了制造能力服务云平台系统，该服务云平台涵盖了车间制造过程中的作业调度模块，车间监控模块，车间异常事件响应等模块。

基于面向服务过程的作业调度服务实例如下：

动态作业调度服务=

Service Information=< Service1001，Dynami cSchedulingService，10.10.108.256，9002，HEC Group，Support for dynamic job planning ，unavailable >

WorkshopElements=< materiel-1，Device1，Sta ff1>

CallableServicesList=< StaticScheduling Serv-ice ，AlgorithmMatchingService，Algorithm EvaluationService >

CalledServiceList=ServiceTaboo=< StaticScheduling Service >

4 结论

本文基于微服务体系架构，提出面向服务过程的微服务化封装方法，该方法对微服务体系架构下的服务过程进行详细的定义及描述，可对制造执行系统中复杂的服务调用过程进行详细清晰的描述。