制造执行系统(MES)是连接企业上层计划管理和低层控制的桥梁,在制造企业中起着越来越重要的作用。随着敏捷制造、网络化制造等先进制造模式的不断深化,协同制造执行系统的理念应运而生,被认为是下一代制造执行系统的发展趋势。相对于传统MES,协同制造执行系统更加强调系统的可集成性、可交互性和灵活重构的能力。当前对协同制造执行系统的研究主要仍停留在概念层面上,如何有效地构建协同制造执行系统产品,实现协同制造执行系统所迫切需求的可集成性、可重构性,是一个重要但还有待研究的课题。针对这个课题,本文做了以下研究工作:1、论述了MES发展的历史、现状和趋势,分析了当前MES存在的问题及下一代MES—协同制造执行系统的特点,提出了基于面向服务的体系结构构建协同制造执行系统的新思路。2、论述了制造车间的协同生产制造过程,给出了协同制造执行系统在企业信息系统中的定位;讨论了面向服务的体系结构的内涵和优点,提出了面向服务的协同制造执行系统框架,通过分层结构和服务对象的使用,增强了MES的可集成性、可重构性。3、研究了制造执行系统领域服务开发技术。分析了服务组件与传统构件技术的异同,给出了基于中间相遇思想的面向服务的可重构MES软件过程;论述了车间遗留系统的评价、处理方法和服务封装策略,并着重研究了MES领域服务的自动提取技术,采用加权有向图来描述MES业务功能逻辑,在此基础上建立了服务划分的数学模型,创造性地提出了基于GA的MES领域服务提取算法,并结合实例进行了验证。4、研究了基于本体的制造执行系统信息集成技术。根据MES信息异构的主要原因及目前集成方法存在的问题,提出了基于本体的MES信息集成原理;给出了面向信息集成的MES领域本体开发方法和步骤,建立了MES领域本体模型;讨论了MES信息接口规范的生成规则,并设计了MES信息接口规范;提出了采用半自动的方式来实现MES异构信息集成的方法,并开发了工具,对其体系结构和各部分算法进行了深入研究。5、研究了制造执行系统集成过程建模技术。在归纳和总结当前建模方法的基础上,提出了一种集成UML、Petri网和WSFL的业务过程建模策略和方法,建立了UML、WSFL和Petri网的映射规则,并以一个简化的生产管理控制模型为例,详细论述了集成建模过程。6、研究了面向服务的企业应用基础平台NHXX-Service,为面向服务的企业应用提供运行支撑环境;基于面向服务的体系结构,开发了具有良好的可集成性和可重构性的协同制造执行系统原型SOCMES,验证了面向服务的MES开发模式的可行性。