基于MES 的多源異構信息集成與共享系統

楊 俊，肖 楠，劉典勇

（工業互聯網創新中心（上海）有限公司，上海 200232）

MES 是一種固定的系統應用結構，采用強大的數據引擎對待采集的數據信息進行整合與處理，再利用網狀傳輸結構，將這些信息參量反饋至既定的硬件設備主機中，從而實現對信息共享環境的搭建與穩定。對于多源型異構信息來說，MES 框架可為數據參量提供更為穩定的傳輸環境。一方面可在關聯節點的作用下，將區域環境中的數據信息整合成包狀傳輸結構體，并將其反饋至既定應用主機中；另一方面隨著MES 框架體系的不斷完善，數據信息參量可被分割成多個應用傳輸結構，并可在關聯應用節點的作用下，維系現有的信息量共享環境[1-2]。

傳統的套疊型信息處理系統利用Visual Studio軟件開發平臺規劃異構信息節點的實際位置，再借助交互應用協議，實現對數據信息參量的按需規劃與處理。然而該系統并不能完全適應復雜且混亂的網絡環境，易導致多源異構數據的分辨準確率持續下降。

為解決該問題，該文設計了基于MES 的多源異構信息集成與共享系統，在數據查詢模塊、共享數據存儲模塊等多個硬件應用結構的支持下，對異構信息參量進行導入處理，再通過數據同步集成能力規劃的方式，實現對信息參量的按需供應與存儲。

1 系統硬件設計

多源異構信息集成與共享系統的硬件執行環境由MES 拓撲框架、數據查詢模塊、共享數據存儲模塊三部分共同組成，具體搭建方法如下。

1.1 MES拓撲框架

MES 拓撲框架由三個層級應用結構共同組成，分別存在于多源異構信息集成與共享系統的不同體系單元之中，可在各級傳輸信道的作用下，實現對數據查詢模塊與共享數據存儲模塊的集中協調與調度。

客戶端主機位于MES拓撲框架頂層，負責協調與多源異構信息集成及共享相關的業務處理指令[3-4]。中層拓撲結構負載信息導航、數據查詢、異構體管理等多項服務請求，并可在接收信息異構體參量的同時，對待共享文件進行分辨與重排處理。MES 拓撲框架的底層應用結構可直接與數據查詢模塊、共享數據存儲模塊相連，可從中提取待共享信息，以便于系統主機的后期應用與處理。

MES 拓撲框架結構如圖1 所示。

圖1 MES拓撲框架結構圖

1.2 數據查詢模塊

數據查詢模塊可按照多源異構信息在集成與共享系統中的傳輸走向形式，建立多個信息文件判別語句[5]。在MES 拓撲框架的支持下，數據查詢模塊需要同時配置Microchip、MOSFET、BJT、CMOS 四類芯片結構，具體連接形式及作用能力如下。

1）Microchip 芯 片。Microchip 芯片存在于數據查詢模塊最左端，可借助集成與共享客戶端，打破多源異構信息的原有連接關系。

2）MOSFET 芯片。MOSFET 芯片存在于數據查詢模塊中部，具有較強的數據量維護能力[6-7]。

3）BJT 芯片、CMOS 芯片。BJT 芯片與CMOS 芯片同時存在于數據查詢模塊最右端。前者有較強的數據信息感知能力；后者負責記錄待集成信息的現有異構形式。

一般來說，隨著多源傳輸文件數量級水平的增大，MES 拓撲框架的實際承載能力會出現不斷下降的變化狀態，而由于CMOS 芯片的存在，客戶端主機會在極短時間內進入轉存與錄入狀態，不僅能夠彌補共享行為主機在數據轉存能力的不足，也可實現對MES 框架應用能力的持續促進。

1.3 共享數據存儲模塊

共享數據存儲模塊是最關鍵的系統硬件組成結構，能夠長時間維護多源異構信息的傳輸穩定狀態。一方面可避免異構信息文件出現不合理堆積的情況，另一方面也可實現對系統共享環境的有效維護[8-9]。

從功能性角度來看，共享數據存儲模塊的運行可分為如下幾個步驟。

1）完善MES 拓撲結構，并借助信息標記功能，將相關數據信息文件分成多個傳輸結構。

2）分析數據查詢模塊中芯片結構體的現有連接形式，根據已知的數據信息多源異構條件，規劃信息參量的后續傳輸路徑。

3）根據異構信息量的實際堆積量，建立多條不同的集成與共享路徑，從而實現對數據文件傳輸環境的完善。

4）按照多源異構信息量的存儲條件，確定系統共享服務的實用性能力，并將不能被完全消耗的數據信息參量，轉存至系統數據庫主機之中。

5）整合上述所有已標記文件，將其與共享數據存儲模塊中的數據信息進行置換，從而滿足共享系統的后續執行需求。

構建MES 拓撲框架，運用數據查詢模塊、共享數據存儲模塊，可以對來源不同的異構數據進行數據集成和整合。兩個模塊相互配合，查詢后便進入共享數據存儲模塊，有效的提高了對異構信息的處理效率。

2 系統軟件設計

在MES 拓撲框架的支持下，按照異構信息導入、同步集成方式定義、多源型存儲數據庫連接的處理流程，完成系統的軟件執行環境搭建，結合相關硬件設備結構體，實現多源異構信息集成與共享系統的順利應用。

2.1 異構信息導入

異構信息導入是信息集成與共享系統搭建過程中的重要處理環節，可在數據查詢模塊、共享數據存儲模塊等多個硬件結構體的作用下，將散亂分布于系統外界傳輸環境中的多源異構信息參量，以束狀或包狀傳輸形式，反饋至下級應用結構之中，從而使共享應用的服務需求得到較好滿足[10-11]。

在不考慮其他干擾條件的情況下，異構信息導入結果只受到多源成分篩查量、MES 拓撲系數兩項物理指標的直接影響。

假設多源成分篩查量可表示為，在數據信息的集成與共享系統中，待傳輸的數據參量數值水平越高，多源成分篩查量的物理表現數值量也就越大。MES 拓撲系數可表示為f，在數據信息處理過程中，該項物理指標具備較強的矢量性，即其變化能力不會隨其他系數值的改變，而出現明顯變化的表現狀態。聯立上述物理量，可將異構信息導入結果表示為：

其中，imax代表單位時間內多源異構信息的最大傳輸量，imin代表單位時間內多源異構信息的最小傳輸量，e0、w0分別代表兩個不同的異構數據信息集成處理系數。

2.2 同步集成方式

同步集成是一種主觀的信息參量共享行為方式。由于系統運行模式的不同，大體上可分為主動集成、被動集成兩種表現形式。主動集成是指多源異構信息的正向共享模式，可在已知異構信息導入量的情況下，將數據參量由散亂分布形式，轉存至系統數據庫主機之中[12-13]；被動集成是指多源異構信息的逆向共享模式，可在MES 拓撲框架的基礎上，將已被存儲的數據參量打散，并將其傳輸至既定的節點位置處。

設q代表多源異構信息的主動集成系數，β代表多源異構信息的被動集成系數，聯立式（1），可將基于MES 的同步集成數據項定義為：

其中，μ表示數據信息的共享權限值，代表多源異構信息的共享均值量。

2.3 多源型存儲數據庫

多源數據庫連接是集成與共享系統搭建的末尾處理環節，可將已導入的異構信息完整存儲于數據庫主機的既定位置處，接收二次指令后，將信息參量整成新的文件傳輸形式。在集成與共享系統中，極限異構參量可決定多源數據庫所具備的實時存儲能力[14]。

極限異構參量由上限指標參量、下限指標參量兩部分共同組成。一般情況下，上述兩項指標參量之間的差值水平越高，多源型數據庫主機所具備的信息存儲能力也就越強[15-16]。

設c0代表異構信息的下限集成參量值，cn代表異構信息的上限集成參量值，n代表單位時間內的數據信息共享傳輸次數值，聯立式（2），可將多源型數據庫的存儲能力表達式定義為：

其中，m1、mn分別代表第一個與第n個信息參量異構特征值，ΔX代表異構信息參量單位時間內的集成處理變化量，κ代表共享系數值。

至此，實現各項物理系數指標的計算與處理，在MES 拓撲框架的作用下，完成對多源異構信息集成與共享系統的設計。

系統的軟件設計可以把不用的功能分化成細節的模塊，可以將每個模塊進行更加精細化的處理。異構信息導入可以處理大量且繁雜的信息，是系統軟件設計的基礎，而同步集成則是關鍵環節，與異構信息的導入緊密相連，實現信息的共享與存儲。在對信息進行一系列處理后，需要強大的信息存儲庫來實現信息的安全存儲，因此系統軟件設計十分必要，它完善了多源異構信息的集成與共享系統，實現了信息高效、便捷的處理方式。

3 實驗結果分析

為驗證上述設計的基于MES 的多源異構信息集成與共享系統的應用性能，設計如下實驗。

截取兩段等量的多源異構信息參量，多源異構信息截取的軟件圖如圖2 所示。

圖2 多源異構信息截取

其中，一段作為實驗組信息源文件，另一段作為對照組信息源文件。在實驗過程中，實驗組控制主機搭載基于MES 的多源異構信息集成與共享系統，對照組控制主機搭載套疊型信息處理系統。

UUL 指標反映了多源異構信息在控制主機中的集成處理速度，一般來說，UUL 指標數值越大，多源異構信息在控制主機中的集成處理速度越快[17]，主機元件所具備的數據信息分辨能力也就越強[18]。表1為實驗組、對照組UUL 指標系數值的具體變化情況。

表1 UUL指標值對比

分析表1可知，在多源異構信息傳輸量達到6.0 Gb之前，實驗組UUL 指標始終保持連續上升的數值變化狀態，而從多源異構信息傳輸量等于7.0 Gb 開始，實驗組UUL 指標開始呈現小幅波動的變化狀態。在多源異構信息傳輸量達到3.0 Gb 之前，對照組UUL指標則一直保持相對穩定的數值狀態，在多源異構信息傳輸量處于4.0～8.0 Gb 之間時，對照組UUL 指標則開始不斷上升，而當多源異構信息傳輸量達到9.0 Gb 后，對照組UUL 指標則開始連續下降。從極限值角度來看，在整個實驗過程中，實驗組最大值69.75%與對照組最大值30.33%相比上升了39.42%。

DIC 指標描述了多源異構信息之間的按需供應關系，一般來說，DIC 指標數值越大，多源異構信息之間的按需供應關系也就越穩定。具體指標數值變化曲線如圖3 所示。

圖3 DIC指標數值變化曲線

分析圖3 可知，在整個實驗過程中，實驗組、對照組DIC 指標數值的變化形式基本保持一致，但實驗組均值始終高于對照組均值。在50 min 的實驗時間內，實驗組最大值達到了90.01%，與對照組最大值54.85%相比，上升了35.16%。

綜上可知，應用基于MES 的集成與共享系統后，UUL 指標、DIC 指標均出現了明顯上升的數值變化趨勢，與套疊型信息處理系統相比，該系統能夠提供更快的信息集成處理速度、更穩定的信息參量按需供應關系，較為符合實際應用需求。

4 結束語

該文設計的多源異構信息集成與共享系統，按照MES 拓撲框架的搭建標準，分別連接數據查詢模塊與共享數據存儲模塊，并可通過導入異構信息的方式，實現對數據信息同步集成形式的重新規劃，從而獲得絕對準確的數據庫存儲能力數值。從實用性角度來看，隨著多源異構信息傳輸量水平的增大，UUL 指標數值、DIC 指標數值均出現了不同程度的提升，不僅能夠促進共享主機對異構信息數據進行快速地集成處理，也可實現對數據參量按需供應關系的穩定性維護。