本研究的研究方法流程架构系改良传统TSIMMIS 架构,由mediator 端定时派出收集数据的软件代理人,以脱机方式至各wrapper 端取得所需的数据。为了完成这一连串整合的过程,本研究将数据整合的过程分解成三个阶段,每个阶段皆使用一个软件代理人来完成工作任务。形成如图一所示的架构关系。这三个软件代理人的特性及其任务目标如下所示:
数据整合代理人:数据整合代理人最重要的任务在将收集到的数据进行语意与内容型态的转换,并根
据数据更新的时间点对撷取代理人进行派工。
本研究采用关连式数据库( RDB)来作为整合后数据的储存媒体,称之为「制造执行系统全局数据库(MES Global DB)」。
在数据整合方面,由于各厂所使用的语意并不一致,因此根据Lawrence[6]的想法,可事先定义出适合于多厂标准化字典来整合各厂紊乱的语意,本研究将其称之为领域知识规格书(Domain Knowledge Specification; DKS)。
DKS 由语意映像( Semantic mapping)以及单位型态映像( Type mapping)所组成,语意映射主要描述标准化的全局( Global)语意与各厂区域(Local)语意之间的对应关系,而单位型态映像则在描述全局数据内容与各厂区域数据内容的转换关系(如数值单位的转换)。由于DKS 里每一个全局语意皆可对应至不同厂区其数据源所表达的原始语意,因此各厂区可以在不更改现有语意(即更改数据表的字段结构与定义)的条件之下,达成多厂数据的整合与分析。
图一. 研究架构示意图
图二. 数据整合代理人内部架构示意图
图三. 数据撷取代理人内部架构示意图
图四. 厂区代理人内部架构示意图
一个数据整合代理人应具有如图二所示的内部架构,整个架构分别由数据收集接口、途程数据处理、数据语意一致化、以及数据内容一致化此四个子模块所构成,模块运作时必需汇入适当的DKS方能正确执行。
数据撷取代理人:本研究在数据收集的部份使用数据撷取代理人来取得各厂MES 数据库中的数据,数据撷取代理人具有在网络上不同厂区节点之间游走的能力。一旦经指派后便可以任意游走于各个厂区,并与每个厂区的厂区代理人接触与沟通以取得所需的整合数据。
一个数据撷取代理人其内部结构如图三所示,其中包含状态管理、数据指派、以及数据验证三个子模块。
厂区代理人:厂区代理人存在的目的主要在排除因数据库种类以及数据型态定义不一致所衍生出来的整合问题。一般而言,厂区代理人必需具有外部沟通接口、MES 数据撷取模块、数据剖析与转换模块、与语意与型态修正模块这四种不同性质的模块(如图四所示)。
本研究架构最基本的执行方式如图五所示。欲进行数据的整合时,数据整合代理人将需整合的MES 数据、途程顺序、以及在各厂所需的运行时间储存至数据撷取代理人的数据储存器里,接着数据撷取代理人依途程至各厂索取指定的数据,个别厂区里的厂区代理人在接收到数据索求时,从工厂内的MES 取出整合所需的数据,将其转换成XML文件的格式,交由数据撷取代理人。数据撷取代理人在经过所有厂的走访后会取得需进行整合的数据,最后交由派工的资料整合代理人进行处理。经由DKS 的翻译以及再解释,整合代理人可对不同厂的数据进行语意的以及再解释,将不同厂的语意翻译成所有厂皆能解读的全局语意,并将符合全局语意的数据储存至整合数据库里,完成异类数据的撷取与转换。
4. 实例说明
4.1 问题基本假设
为了说明研究架构运作的详细流程,本节将使用一个简单的例子来说明。例子中使用了三个厂区,其中两间为企业的直属工厂,另一间为企业的外包厂,其中的一个直属厂区则拥有MES Global DB 可用来进行数据的整合。各厂MES 数据库的语意以及正在的加工料号如表一至表三所示,本范例仅针对各厂WIP 数据的整合做解说。整合时所需的DKS 已事先由各厂区注册完成,其内容如表四与表五所示。至于各厂区cycle time、各厂区撷取失败次数、以及各厂区连续撷取成功次数等必要的信息,其初始数据可从MES Global DB 所记录的历史数据中取得,数据内容如表六所示。由于数据撷取代理人在各个厂区的服务应有时间上的限制,以避免数据撷取代理人陷入无穷等待的情形,因此需事先决定好数据撷取代理人每一趟游走的总运行时间(Total Extraction Time; TET ),在范例中以110 分钟为例。
图五. 研究中软件代理人的运作方式
表一. 正在厂区1 加工的WIP 料号
表二. 正在厂区2 加工的WIP 料号
表三. 正在外包厂加工的WIP 料号
4.2 数据撷取代理人的指派
每达一个数据更新(Update)的时间点时,数据整合代理人首先从MES Global DB 数据库中取出计算途程所需的初始资料(表六),根据厂区撷取失败次数(Failed Count; FC)、厂区连续撷取成功次数(Continuous Success Count; CSC)、以及厂区成功水平(Successful Level; SL)这三个撷取参数,计算出权重值。接着使用简单的WSPT 法则,计算出途程的先后顺序,并根据TET 分配资料撷取代理人于各厂所需的各厂撷取时间(ET),计算结果如表七所示。
从表七的计算可知数据撷取代理人应走访的厂区顺序为F3-F1-F2,表八的结果则进一步指出本次走访将在厂区3 将停留9.02 分钟,在厂区1 将停留67.1 分钟,而在厂区2 将停留33.88 分钟。
接着数据整合代理人会将所需的MES 数据(以全局语意的方式储存)根据DKS 找出各厂所对应的语意,并汇整成一份工作清单(Task list),并将已计算好的各项参数储存在数据撷取代理人的数据储存器内,完成撷取代理人工作的指派。此时数据储存器中的派工内容如图六所示。