一种制造执行系统mes中离线数据的采集装置和方法
【专利摘要】本发明公开一种制造执行系统MES中离线数据的采集装置和方法，该方法包括：设置多个数据采集单元其中有一个是主节点，其他为辅节点；当MES服务器发生故障时，每个数据采集单元离线采集并保存业务逻辑数据，并将采集到的业务逻辑数据以广播方式发送给其他数据采集单元保存；每个数据采集单元在作为测试类工作站时还采集测试数据并保存；当服务器故障恢复后，作为主节点的数据采集单元将保存的所有数据采集单元的业务逻辑数据上传到MES服务器；每个数据采集单元在作为测试类工作站时将保存的测试数据上传到MES服务器。这为使用MES系统的企业提供了MES服务器故障时的离线数据采集方案，保障了生产的正常进行，并减少了企业的损失。
【专利说明】一种制造执行系统MES中离线数据的采集装置和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及制造执行系统(manufacturing execution system, MES)离线数据采集领域，特别涉及一种制造执行系统MES中离线数据的采集装置和方法。
【背景技术】
[0002]现有技术中提出了三层企业集成模型，将企业的信息系统分为三个层次:计划层、执行层和控制层。MES系统是位于上层计划管理系统与工业控制系统之间的面向车间的管理信息系统，它为操作人员提供生产计划的执行和跟踪信息以及所有资源(人员、设备、物料、客户需求等)当前状况的信息。
[0003]在离散制造领域，MES系统的实时性要求比较高，从时间因素分析，在MES之上的计划系统考虑的问题是中长期的生产计划(一般时间为月、周、天、班)，MES系统属于执行层必须实时接收生产指令，使设备正常加工运转(一般时间为天、小时、分钟、秒)，控制层是实时工作的(一般少于I秒)。
[0004]一般当MES服务器出现问题时，短时间内如果不能解决问题，将会造成设备数据无法采集，设备无法运行，甚至整个生产车间无法生产，损失一般非常严重。
【发明内容】
[0005]鉴于上述问题，本发明提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种制造执行系统MES系统中离线数据的采集装置和方法。
[0006]为达到上述目的，本发明采用了如下技术方案:根据本发明的一个方面提供了一种制造执行系统MES系统中离线数据的采集装置，该装置包括:
[0007]MES服务器状态监控单元和多个数据采集单元；所述多个数据采集单元中，有一个是主节点，其他为辅节点；
[0008]所述MES服务器状态监控单元，用于监控MES服务器发生故障以及故障恢复的状态；
[0009]每个数据采集单元，用于从所述MES服务器状态监控单元获知MES服务器发生故障后，离线采集并保存业务逻辑数据，将采集到的业务逻辑数据以广播方式发送给其他数据米集单兀保存；
[0010]作为主节点的数据采集单元，用于从所述MES服务器状态监控单元获知MES服务器的故障恢复后，将保存的所有数据采集单元的业务逻辑数据上传到MES服务器；
[0011]每个数据采集单元，在作为测试类工作站时还采集测试数据并保存，并从所述MES服务器状态监控单元获知MES服务器的故障恢复后，将保存的测试数据上传到MES服务器。
[0012]在本发明的一个实施例中，MES服务器状态监控单元包括:用于调用MES服务器的操作系统的应用程序编程接口 API获知MES服务器发生故障以及故障恢复的状态。
[0013]进一步地，MES服务器状态监控单元，用于监控所述MES服务器的硬件资源状态。每个数据采集单元，在作为测试类工作站时，进一步用于根据所述MES服务器状态监控单元的对MES服务器的硬件资源状态的监控结果，判断MES服务器是否空闲，当MES服务器空闲时，将保存的测试数据上传到MES服务器。
[0014]在本发明的一个实施例中，每个数据采集单元，进一步用于每隔预设时间段发送心跳信号给其他数据采集单元；每个数据采集单元，进一步用于如果在超出预设时间段没有收到一个其他数据采集单元的心跳信号，则在广播业务逻辑数据时不再向该数据采集单元发送业务逻辑数据。
[0015]在本发明的一个实施例中，每个数据采集单元中保存所有数据采集单元的信息列表；其中，每个数据采集单元的信息列表中都包含数据采集单元类别这一项，数据采集单元类别用于区分数据采集单元是主节点还是辅节点。
[0016]根据本发明的另一个方面，提供了一种制造执行系统MES中离线数据的采集方法，该方法包括:
[0017]设置多个数据采集单元分别进行数据采集，其中所述多个数据采集单元中，有一个是主节点，其他为辅节点；
[0018]监控MES服务器发生故障以及故障恢复的状态；
[0019]当MES服务器发生故障时，每个数据采集单元离线采集并保存业务逻辑数据，并将采集到的业务逻辑数据以广播方式发送给其他数据采集单元保存；每个数据采集单元，在作为测试类工作站时还采集测试数据并保存；
[0020]当服务器故障恢复后，作为主节点的数据采集单元将保存的所有数据采集单元的业务逻辑数据上传到MES服务器；每个数据采集单元，在作为测试类工作站时，将保存的测试数据上传到MES服务器。
[0021]在本发明的一个实施例中，监控MES服务器发生故障以及故障恢复的状态包括:通过调用MES服务器的操作系统的应用程序编程接口 API获知MES服务器发生故障以及故障恢复的状态。
[0022]进一步地，监控所述MES服务器的硬件资源状态；每个数据采集单元，在作为测试类工作站时，根据对MES服务器的硬件资源状态的监控结果，判断MES服务器是否空闲，当MES服务器空闲时，将保存的测试数据上传到MES服务器。
[0023]进一步地，每个数据采集单元每隔预设时间段发送心跳信号给其他数据采集单元；每个数据采集单元如果超出预设时间段没有收到一个其他数据采集单元的心跳信号，则在广播业务逻辑数据时不再向该数据采集单元发送业务逻辑数据。
[0024]在本发明的一个实施例中，每个数据采集单元中保存所有数据采集单元的信息列表。其中，每个数据采集单元的信息列表中都包含数据采集单元类别这一项，数据采集单元类别用于区分数据采集单元是主节点还是辅节点。
[0025]本发明提供的这种MES系统中离线数据的采集装置和采集方法，能够实现当MES系统发生故障时，生产车间在离线模式下生产，保障设备正常运行，当MES系统修复后，再将离线数据上传到MES系统的技术方案，为使用MES系统的企业提供了一种MES服务器故障时的离线数据采集方案，这保障了生产的正常进行，减少了企业的损失。
【专利附图】
【附图说明】
[0026]图1是本发明一个实施例提供的一种MES系统中离线数据的采集装置的框图；[0027]图2是本发明一个实施例提供的数据采集单元之间离散数据同步的框图；
[0028]图3是本发明一个实施提供的一种MES系统中离线数据的采集方法的框图。
【具体实施方式】
[0029]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
[0030]在MES系统中，MES服务器未发生故障时，各个数据采集单元直接和MES服务器进行通信，将采集的数据分别直接上传给MES服务器，保证生产正常进行。一旦MES服务器发生故障，每个数据采集单元无法将采集的数据发送给MES服务器，可能导致生产陷入瘫痪，给企业造成一定的经济损失。
[0031]本发明的核心思想是提供一种在MES系统中MES服务器故障处于离线模式的情况下，采用分布式数据采集和处理技术，将每个数据采集单元保存在本地的生产数据采用广播方式发送给其他所有数据采集单元，实现数据同步，保障设备在故障修复之前的这段时间内正常运转，待MES服务器故障消除后，再将离线模式下获得的数据上传到MES服务器。
[0032]图1是本发明一个实施例提供的一种MES系统中离线数据的采集装置的框图。参见图1，本发明的这种MES系统中离线数据的采集装置包括:MES服务器状态监控单元110和多个数据采集单元，图1中示出了 3个数据采集单元，分别是:数据采集单元1、数据采集单元2和数据采集单元3 ;所述多个数据采集单元中，有一个是主节点(如图1中所示的数据采集单元2为主节点)，其他为辅节点(如图1中所示的数据采集单元I和数据采集单元3是辅节点)。每个数据采集单元都采集自身对应的站点的数据。
[0033]MES服务器状态监控单元110，用于监控MES服务器发生故障以及故障恢复的状态；
[0034]每个数据采集单元(I到3 )，用于从MES服务器状态监控单元110获知MES服务器发生故障后，离线采集并保存业务逻辑数据，将采集到的业务逻辑数据以广播方式发送给其他数据采集单元保存。
[0035]作为主节点的数据采集单元2，用于从MES服务器状态监控单元110获知MES服务器的故障恢复后，将保存的所有数据采集单元I到3的业务逻辑数据上传到MES服务器。
[0036]每个数据采集单元(I到3)，在作为测试类工作站时还采集测试数据并保存，并从所述MES服务器状态监控单元获知MES服务器的故障恢复后，将保存的测试数据上传到MES服务器。
[0037]需要说明的是，在本实施例中以3个数据采集单元为例进行了说明，但在本发明的其他实施例中，数据采集单元的个数可以根据实际生产需求而定。
[0038]在本发明的一个实施例中，MES服务器状态监控单元110，用于调用MES服务器的操作系统的应用程序编程接口 API获知MES服务器发生故障以及故障恢复的状态。
[0039]在本发明的一个实施例中，MES服务器状态监控单元110，进一步用于监控MES服务器的硬件资源状态；如MES服务器的CPU是满载还是空闲、服务器的内存、硬盘、网络等硬件资源的状态。作为主结点的数据采集单元以及作为辅节点的每个数据采集单元，在作为测试类工作站时，进一步用于根据MES服务器状态监控单元110对MES服务器的硬件资源状态的监控结果，判断MES服务器是否空闲，当MES服务器空闲时，将保存的测试数据上传到MES服务器。本发明一个实施例中的数据采集单元可以是MES系统中的负责采集数据的客户端或者独立于数据采集客户端的完成数据采集任务的一个程序或者一个模块。
[0040]在本发明的一个实施例中，每个数据采集单元，进一步用于每隔预设时间段发送心跳信号给其他数据采集单元。每个数据采集单元，进一步用于如果在超出预设时间段没有收到一个其他数据采集单元的心跳信号，则在广播业务逻辑数据时不再向该数据采集单元发送业务逻辑数据。
[0041]在本发明的一个实施例中，每个数据采集单元中保存所有数据采集单元的信息列表。其中，每个数据采集单元的信息列表中都包含数据采集单元类别这一项，数据采集单元类别用于区分数据采集单元是主节点还是辅节点。如图1中所示，将数据采集单元2中的数据采集单元类别设置为主节点，将数据采集单元I和3中的数据采集单元类别设置为辅节点。可以理解，MES系统中主节点并不限于本实施例中的数据采集单元2。
[0042]当作为辅节点的数据采集单元在超出预设时间段没有收到作为主节点的数据采集单元的心跳信号时，判定该主节点失效。
[0043]当主节点失效时，其他数据采集单元之间进行新的主节点的仲裁。新的主节点的具体产生过程为:仲裁开始，每个数据采集单元将每个数据采单元信息列表中的数据采集单元仲裁ID发给其他数据采集单元，其他数据采集单元将接收到的数据采集单元仲裁ID与自身的数据采集单元仲裁ID进行比较，数据采集单元仲裁ID最大的则为新的主节点，仲裁结束。
[0044]参见图1，MES服务器状态监控单元110，设置在MES服务器端，通过调用服务器的操作系统的应用程序编程接口 API获取服务器发生故障以及故障恢复的状态。当服务器发生故障，各数据采集单元通过MES服务器状态监控单元110获取服务器故障信息，然后各数据采集单元采集包括路由信息、工厂信息、物料信息等信息在内的业务逻辑数据。每个数据采集单元将采集到的业务逻辑数据以广播方式发送给其他数据采集单元，其他数据采集单元将接收到的数据保存在本地。通过这种方式，各个数据采集单元的数据实现了同步。
[0045]为了保证数据采集单元成功的将业务逻辑数据广播给其他的数据采集单元，尽可能的减少网络阻塞的发生，本发明的一个实施例中根据UDP协议，采用心跳方式获取每个数据采集单元的活动状态。仅在该数据采集单元是活动状态时，才将采集到的业务逻辑数据广播给该数据采集单元。具体的，每个数据采集单元中保存了一份整个MES系统中所有数据采集单元的信息列表和状态，数据采集单元的信息列表包括但不限于如下信息:
[0046]a.数据采集单元ID -用于区分数据采集单元的唯一标识；
[0047]b.数据采集单元名称；
[0048]c.数据采集单元IP地址；
[0049]d.数据采集单元最近心跳时间-用于通过心跳判断该节点是否处于活动状态；
[0050]e.数据采集单元类别-用于标识该节点是主节点还是辅节点
[0051]f.数据采集单元仲裁ID -用于主节点失效时，通过仲裁产生新的主节点；
[0052]g.数据采集单元仲裁等级
[0053]数据采集单元通过UDP协议每隔预设时间段发送心跳信号给其他数据采集单元，其他数据采集单元根据心跳信号更新该数据采集单元的状态。每个数据采集单元，如果在超出预设时间段没有收到一个其他数据采集单元发送的心跳信号，则在广播业务逻辑数据时不再向该数据采集单元发送业务逻辑数据。
[0054]图2是本发明一个实例中数据采集单元之间离散数据同步的框图。参见图2，为了保障生产实时可追溯，过程防呆滞防错，提高生产运营管理效率，MES系统具备采集业务逻辑数据和测试数据的基本功能。
[0055]一个数据采集单元在作为测试类工作站时，该数据采集单元会同时采集业务逻辑数据和测试数据；数据采集单元在作为测试类工作站时将采集到的测试数据保存在本地，不同步到其他数据采集单元。
[0056]参见图2，每个数据采集单元将采集到的业务逻辑数据通过广播方式同步给其他数据采集单元。数据采集单元I将采集到的业务逻辑数据通过广播方式同步数据采集单元2和3，数据采集单元2将采集到的业务逻辑数据通过广播方式同步数据采集单元到3和I。数据采集单元3将采集到的业务逻辑数据通过广播方式同步数据采集单元I和2。每个数据采集单元将采集的业务逻辑数据都通过这种方式完成了同步和数据共享。这样，每个数据采集单元对应的站点在MES服务器故障期间，仍可以根据同步的数据正常运行。
[0057]每个数据采集单元的活动状态信息通过心跳方式记录到数据采集单元的信息列表中，同步给其他数据采集单元。
[0058]当MES服务器故障恢复后，数据采集单元I到3通过服务器状态监控单元110获取服务器故障恢复信息，然后由作为主节点的数据采集单元2将保存的业务逻辑数据上传到MES服务器。
[0059]由于离线模式下，每个数据采集单元之间的业务逻辑数据都是同步的，所以由作为主节点的数据采集单元2负责上传业务逻辑数据到MES服务器，辅节点不负责上传业务逻辑数据。主节点将业务逻辑数据上传到MES服务器，上传成功后，MES系统由离线模式变更为在线模式。
[0060]若数据采集单元I到3同时为测试类工作站，则数据采集单元I到3分别采集和保存测试数据并根据MES服务器状态监控单元对MES服务器的硬件资源状态的监控结果，判断MES服务器是否空闲，当MES服务器空闲时，将各自保存的测试数据上传到MES服务器。
[0061]由上所述，本发明提供的这种MES系统中离线数据采集装置，在MES服务器发生故障时，每个数据采集单元之间通过广播方式同步数据，保障设备和生产的正常运行，待MES服务器故障恢复后，再将保存的数据上传到MES服务器的技术方案，为使用MES系统的企业提供了一种MES服务器故障时的离线数据采集方案，这保障了生产的正常进行，并减少了企业的损失。
[0062]根据本发明的另一个方面，提供了一种制造执行系统MES中离线数据的采集方法。图3是本发明一个实例提供的一种MES系统中离线数据采集方法的框图；参见图3，该方法包括:
[0063]步骤310，设置多个数据采集单元分别进行数据采集，其中多个数据采集单元中，有一个是主节点，其他为辅节点。
[0064]步骤320，监控MES服务器发生故障以及故障恢复的状态。在本发明的一个实施例中，通过在MES服务器端设置一个服务器状态监控程序对MES服务器是否发生故障以及故障是否恢复进行监控。
[0065]步骤330，当MES服务器发生故障时，每个数据采集单元离线采集并保存业务逻辑数据，并将采集到的业务逻辑数据以广播方式发送给其他数据采集单元保存；每个数据采集单元，在作为测试类工作站时还采集测试数据并保存。
[0066]步骤340，当服务器的故障恢复后，作为主节点的数据采集单元将保存的所有数据采集单元的业务逻辑数据上传到MES服务器；每个数据采集单元，在作为测试类工作站时，将保存的测试数据上传到MES服务器。
[0067]当主节点将保存的业务逻辑数据成功上传到MES服务器时，MES系统由离线模式变更为在线模式。
[0068]步骤320所述的监控MES服务器发生故障以及故障恢复的状态包括:
[0069]通过调用MES服务器的操作系统的应用程序编程接口 API获知MES服务器发生故障以及故障恢复的状态。
[0070]在本发明的一个实施例中，该方法进一步包括:监控MES服务器的硬件资源状态；每个数据采集单元，在作为测试类工作站时，根据对MES服务器的硬件资源状态的监控结果，判断MES服务器是否空闲，当MES服务器空闲时，将保存的测试数据上传到MES服务器。
[0071]在本发明的一个实施例中，该方法进一步包括:每个数据采集单元每隔预设时间段发送心跳信号给其他数据采集单元；每个数据采集单元如果在预设时间段内没有收到一个其他数据采集单元的心跳信号，则在广播业务逻辑数据时不再向该数据采集单元发送业务逻辑数据。
[0072]在本发明的一个实施例中，每个数据采集单元中保存所有数据采集单元的信息列表；其中，每个数据采集单元的信息列表中都包含数据采集单元类别这一项，数据采集单元类别用于区分数据采集单元是主节点还是辅节点。
[0073]本发明提供的这种MES系统中离线数据的采集装置和采集方法，能够实现当MES系统发生故障时，生产车间在离线模式下生产，保障设备正常运行。当MES系统修复后，再将离线数据上传到MES系统。
[0074]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。
【权利要求】
1.一种制造执行系统MES中离线数据的采集装置，其特征在于，所述装置包括:MES服务器状态监控单元和多个数据采集单元；所述多个数据采集单元中，有一个是主节点，其他为辅节点；
所述MES服务器状态监控单元，用于监控MES服务器发生故障以及故障恢复的状态；每个数据采集单元，用于从所述MES服务器状态监控单元获知MES服务器发生故障后，离线采集并保存业务逻辑数据，将采集到的业务逻辑数据以广播方式发送给其他数据采集单元保存； 作为主节点的数据采集单元，用于从所述MES服务器状态监控单元获知MES服务器的故障恢复后，将保存的所有数据采集单元的业务逻辑数据上传到MES服务器； 每个数据采集单元，在作为测试类工作站时还采集测试数据并保存，并从所述MES服务器状态监控单元获知MES服务器的故障恢复后，将保存的测试数据上传到MES服务器。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于， 所述MES服务器状态监控单元，用于通过调用MES服务器的操作系统的应用程序编程接口 API获知MES服务器发生故障以及故障恢复的状态。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于， 所述MES服务器状态监控单元，进一步用于监控所述MES服务器的硬件资源状态；每个数据采集单元，在作为测试类工作站时，进一步用于根据MES服务器状态监控单元的对MES服务器的硬件资源状态的监控结果，判断MES服务器是否空闲，当MES服务器空闲时，将保存的测试数据上传到MES服务器。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于， 每个数据采集单元，进一步用于每隔预设时间段发送心跳信号给其他数据采集单元；每个数据采集单元，进一步用于如果在超出预设时间段没有收到一个其他数据采集单元的心跳信号，则在广播业务逻辑数据时不再向该数据采集单元发送业务逻辑数据。
5.如权利要求1所述的装置，其特征在于， 所述每个数据采集单元中保存所有数据采集单元的信息列表； 其中，每个数据采集单元的信息列表中都包含数据采集单元类别这一项，数据采集单元类别用于区分数据采集单元是主节点还是辅节点。
6.一种制造执行系统MES中离线数据的采集方法，其特征在于，该方法包括: 设置多个数据采集单元分别进行数据采集，其中所述多个数据采集单元中，有一个是主节点，其他为辅节点； 监控MES服务器发生故障以及故障恢复的状态； 当MES服务器发生故障时，每个数据采集单元离线采集并保存业务逻辑数据，并将采集到的业务逻辑数据以广播方式发送给其他数据采集单元保存；每个数据采集单元，在作为测试类工作站时还采集测试数据并保存； 当服务器故障恢复后，作为主节点的数据采集单元将保存的所有数据采集单元的业务逻辑数据上传到MES服务器； 每个数据采集单元，在作为测试类工作站时，将保存的测试数据上传到MES服务器。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述监控MES服务器发生故障以及故障恢复的状态包括:通过调用MES服务器的操作系统的应用程序编程接口 API获知MES服务器发生故障以及故障恢复的状态。
8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括: 监控所述MES服务器的硬件资源状态； 每个数据采集单元，在作为测试类工作站时，根据对MES服务器的硬件资源状态的监控结果，判断MES服务器是否空闲，当MES服务器空闲时，将保存的测试数据上传到MES服务器。
9.如权利要求6所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括: 每个数据采集单元每隔预设时间段发送心跳信号给其他数据采集单元； 每个数据采集单元如果在超出预设时间段没有收到一个其他数据采集单元的心跳信号，则在广播业务逻辑数据时不再向该数据采集单元发送业务逻辑数据。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于， 所述每个数据采集单元中保存所有数据采集单元的信息列表； 其中，每个数据采集单元的信息列表中都包含数据采集单元类别这一项，数据采集单元类别用于区分数据采集单元是`主节点还是辅节点。
【文档编号】G05B19/418GK103699063SQ201310625858
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年11月28日 优先权日:2013年11月28日
【发明者】徐志鑫, 于涛, 张广平, 宋永国 申请人:歌尔声学股份有限公司