西门子MES Opcenter流程行业套件的系统集成

 

西门子Opcenter Execution Process软件是用于消费品、食品、饮料和化工行业的制造执行系统(MES)，帮助您提高整个生产可追溯性，更有效地管理订单和实时监控生产

前言

众所周知，MES属于企业核心业务系统，在企业IT架构中不仅要实现信息的纵向贯通还要协同业务的横向集成。所以，MES系统会集成大量的第三方的业务系统和以及底层控制系统。本次章节主要侧重Siemens Opcenter Execution Process的系统集成层面，让大家对该产品的集成能力、特点、价值点有更深入的了解。

西门子Opcenter Execution Process软件(前身为SIMATIC IT Unified Architecture Process Industries)是一个用于消费品、食品、饮料和化工行业的制造执行系统(MES)。该解决方案已开发覆盖整个价值链，从接收来料到分配生产至产品，包括质量控制，生产规划和调度以及报告，趋势和追溯的分析。西门子Opcenter Execution Process可以帮助您提高整个生产可追溯性，更有效地管理订单和实时监控生产。

什么是Opcenter Connect MOM

西门子的Opcenter Connect MOM是以生产运作管理为中心, 满足公司、制造和控制系统集成的需求。专门为企业提供集成的工具，提供强大的内置适配器，不仅简化企业现有系统的集成、维护工作，而且增强了企业现有系统之间的互操作性。 

西门子的Opcenter Connect MOM 旨在将西门子Opcenter产品相互集成，并与外部系统集成:

生产车间;

ERP;

第三方制造业务系统;

内部和云上应用程序。

西门子的Opcenter Connect MOM不仅能够实现西门子MOM产品组合的一体化管理，而且能够集成第三方的业务系统。西门子MOM产品组合包括：MES、APS、R&D、LIMS、IoT、MI等。与第三方业务系统集成包括：Web API、MSMQ、文件、Database、OPC UA等。

OpcenterConnect MOM架构

西门子的Opcenter Connect MOM提供通道适配器、运行服务器和客户端网关。

通道适配器：提供与外部系统的连接，包括：文件、数据库（MSSQL and Oracle）、Web API(HTTP REST)、Web API Client (HTTP REST)、串行接口、MSMQ、OPC UA、TCP接口等。

Opcenter Connect MOM服务器：提供路由服务、代理服务、映射服务、日志服务等功能。

路由服务：有专门的WCF路由器服务，路由表驱动，同时支持HA配置(冗余)

代理服务：集中缓存，从数据库加载（触发和调查），排序、优先级和线程约束，以及消息工作流管理。

映射服务：支持映射模板，以及用户自定义。

日志服务：服务器上所有日志目录，如Id、时间戳、机器、源、类别、文本、级别。

Opcenter Connect MOM客户端网关：提供了一种机制来简化MOM应用程序的出站通信，包括消息缓冲和故障转移逻辑，并公开一个RESTful接口来接收来自各种应用程序的出站消息。

典型集成业务场景

在MES建设过程中，由于其建设特点，需要集成大量的业务系统。这也是MES系统在建设过中非常重要的内容，直接影响MES建设的运行效果。接下来，会对MES建设过程中几个典型的业务场景来介绍MES如何实现业务集成。

ERP系统集成

ERP系统是企业进行资源管理核心系统，MES在业务执行过程中，需要与ERP系统进行交互。西门子Opcenter Connect MOM与SAP厂商有官方认证接口，通过适配器的配置实现系统集成。通过这种方式的业务集成，改变了传统的开发接口方式，避免因不同开发人员因素导致系统间接口不稳定，也减轻了企业在以后运维工作。ERP与MES集成的信息主要有:

Ø  物料的主数据

Ø  生产订单

Ø  配方BOM

Ø  库存数据

Ø  物料消耗

Ø  工单报工

 

APS系统集成

APS系统是企业对生产资源调度和车间排程的业务系统，需要利用各业务系统的数据，集合特定的算法，给企业提供有限资源下的优化结果。部分企业已经建设了APS系统或者与MES系统同步建设。对于APS与MES的交互对企业业务改进的提升非常重要。

西门子的 Opcenter Execution Process已经打通与Opcenter APS的集成，当APS根据约束规则排出当前优化算法后，其工单执行顺序结果会自动同步至MES系统中，并且MES系统的工单的执行结果也会同步至APS系统，为业务插单、下个周期的排程算法提供准确实时数据，不断优化其车间的排程结果。

LIMS系统集成

流程行业生产过程中，需要频繁的取样和检验，这些检验过程和结果反馈都会直接影响生产执行效率。因此，实现生产质量与生产过程的在线协同，不仅可以提高生产产品的质量，而且可以提升生产执行效率。

为了将质量测试集成到制造运营当中，西门子Opcenter EXPR提供了将质量任务嵌入到工作过程中的能力。该任务能够将线边测试嵌入到工作流程当中，方便操作员执行大量质量测试。这些测试将直接在质量系统 (Opcenter Laboratory) 中执行。执行过程将通过在 Opcenter EXPR 中直接显示 Opcenter Laboratory屏幕来完成。通过这种方式，Opcenter EXPR将成为操作运营的唯一应用，无需进行系统间的切换。

Batch系统集成

西门子批次任务是一种特定类型的自动化任务，可读取和设置SIMATIC BATCH主配方及其参数。这样就能够启动在SIMATIC BATCH中随 MES 数据补充的主配方。Opcenter EXPR可让管理西门子批次任务及其参数，以便执行 SIMATIC BATCH主配方。为了保证配方保密性，Opcenter EXPR 提供专门的连接器SIT BIL实现与SIMATIC BATCH集成。

另外，系统通过建立信号触发机制，使Opcenter EXPR和SIMATIC BATCH可以互相监测当前状态和执行结果，实现现场操作、中控室以及管理层的信息实时同步。

OPC UA 集成

流程行业中大量的控制系统是通过PLC或DCS来进行控制，对于这部分系统的集成，Opcenter EXPR通过OPC UA（Unified Architecture，统一架构）来进行集成。OPC UA是下一代OPC标准，通过提供一个完整的，安全和可靠的跨平台的架构，以获取实时和历史数据。

通过西门子Opcenter Connect MOM提供OPC UA配置适配器，实现以工具化的方式维护与底层控制系统的集成。

其他业务集成

在生产执行过程中，存在很多业务场景需要与其他应用设备的集成。如，当物料需要打印条码，条码需要通过扫描枪扫描，需要获取计量称重设备的数据等等。这些业务场景下往往没有响应的控制器上位机或者业务系统。大部分情况只能提供串口来进行集成。

西门子Opcenter Connect MOM提供串口配置适配器，实现以工具化的方式维护与应用设备的集成。

系统集成特征及价值

西门子Opcenter Connect MOM，不仅将西门子Opcenter产品相互集成，并与外部系统集成。实现从顶层至车间，软件至硬件的全连接。通过接口中心可以方便、安全的管理与第三系统的集成：

·      消息传递保证与存储和转发

·      可伸缩的服务器和适配器

·      冗余部署(高可用性)

·      数据映射服务

·      消息处理服务的图形化工作流程

·      低延迟消息需求的Express模式

·      用于监视和诊断的日志服务

·      高度可配置

·      通过“自定义”适配器和过滤器的可扩展性

西门子的优势在于提供一套完整的应用程序，这有助于避免实现中的一对一连接和直接接口以及由此带来的困难。我们通过Siemens Opcenter Connect MOM简化了接口，降低了版本依赖性。它不是一个通用的消息总线，而是真正地将制造用例集合在一起，并为制造提供了专门的消息传递功能，为我们所拥有的系统提供了紧密的集成。