Virtual Path MES

开源虚拟路径MES系统 — 面向离散制造业的工业互联网平台

基于微服务架构 · 3D 数字孪生 · AI 智能助理 · 支持 2000+ 设备并发连接

API Docs · Report Bug · Request Feature

项目简介

虚拟路径MES系统（Manufacturing Execution System，制造执行系统）是一款面向离散制造业的开源数字化解决方案，以微服务架构覆盖车间生产完整业务链条，帮助制造企业低成本落地数字化底座。

核心能力

生产管理：工单全生命周期管理，覆盖创建、排产、报工、关闭的完整闭环，配套生产调度看板与 APS 排产
工艺管理：工艺模板、工序步骤、参数配置与校验，确保生产过程按标准执行
质量管理：质检记录、待检判定、质量追溯与 SPC 统计过程控制，8 条判异规则实时预警
设备监控：MQTT 设备接入与 Kafka 消息队列实现 10000+ 条/秒数据吞吐，3D 数字孪生实时映射车间设备状态
智能分析：LightGBM/XGBoost 质量预测模型与 GLM-4 驱动的 AI 生产助理，用自然语言完成数据查询、告警诊断与报表生成

2000+	10000+/s	6 大微服务	95%	AI Agent
设备并发连接	数据吞吐	独立部署	质量预测准确率	自然语言生产助理

核心特性

特性	说明
微服务架构	Spring Cloud 2023 设计 6 大核心服务，服务解耦、独立部署、水平扩展
3D 数字孪生	Three.js 构建工厂车间三维场景，实时映射设备状态、动效与数据
高并发设备接入	MQTT 协议采集 + Kafka 消息队列，10000+ 条/秒数据吞吐
实时数据展示	WebSocket 毫秒级推送，InfluxDB 时序数据库存储
AI 智能预测	FastAPI 推理服务，LightGBM/XGBoost 模型，支持 ONNX 部署
AI Agent 生产助理	GLM-4 function calling 多步推理，自然语言 → 工具调用 → 任务闭环
全链路权限控制	JWT + RBAC 菜单级 / 按钮级权限（拦截器实现，ADMIN 全量放行）
SPC 统计分析	真实规格限 + 8 条 Nelson 判异规则 + 全过程能力指数 + 控制图
设备模拟器	WPF 上位机，批量模拟 + 5 种生产场景预设 + 实时曲线 + HTTP/MQTT 双通道上报

界面预览

生产看板

生产调度看板

设备监控（3D 数字孪生）

智能工单管理

AI 生产助理

技术架构

整体架构图

flowchart TB
    subgraph UI["前端展示层"]
        direction LR
        FE1["Vue 3<br/>TypeScript"]
        FE2["Element Plus<br/>组件库"]
        FE3["ECharts<br/>可视化图表"]
        FE4["Three.js<br/>3D 数字孪生"]
    end

    G["API 网关<br/>Spring Cloud Gateway :9090<br/>JWT 鉴权 · 路由 · 限流"]

    subgraph MS["微服务层"]
        A["认证服务 :8081<br/>登录 · JWT · RBAC"]
        W["工单服务 :8082<br/>工单 · 排产 · 报工"]
        P["工艺服务 :8083<br/>模板 · 工序 · 参数"]
        Q["质量服务 :8084<br/>质检 · 追溯 · SPC"]
        D["看板服务 :8085<br/>实时数据 · WebSocket"]
        AI["AI 推理服务 :8087<br/>FastAPI · 预测 · Agent"]
    end

    subgraph DS["数据存储层"]
        DB[("MySQL :3306")]
        RD[("Redis :6379")]
        IDB[("InfluxDB :8086")]
        KF["Kafka :9092"]
    end

    subgraph EDGE["设备接入层"]
        NET[".NET 8 设备网关 :5000<br/>MQTT 订阅 · Kafka 转发"]
        MQTT["EMQX MQTT Broker :1883"]
    end

    subgraph DEV["工业设备层"]
        DEV1["CNC 数控机床"]
        DEV2["PLC 控制器"]
        DEV3["工业机器人"]
    end

    FE1 --- FE2 --- FE3 --- FE4
    FE4 ==>|"HTTPS / WSS"| G

    G -->|"/api/auth/**"| A
    G -->|"/api/workorder/**"| W
    G -->|"/api/process/**"| P
    G -->|"/api/quality/**"| Q
    G -->|"/api/dashboard/**"| D
    G -->|"/api/ai/**"| AI

    A --> DB
    W --> DB
    P --> DB
    Q --> DB
    D --> DB
    AI --> DB

    A -.->|"JWT 黑名单"| RD
    W -.->|"工单序号锁"| RD
    D -.->|"设备状态缓存"| RD
    AI -.->|"分析历史缓存"| RD
    D -->|"遥测数据"| IDB
    D <==>|"设备数据"| KF

    NET -->|"转发消息"| KF
    NET -.->|"设备状态缓存"| RD
    MQTT -->|"订阅推送"| NET
    DEV1 -->|"MQTT"| MQTT
    DEV2 -->|"MQTT"| MQTT
    DEV3 -->|"MQTT"| MQTT

    classDef ui fill:#e3f2fd,stroke:#1976d2,stroke-width:1.5px,color:#0d47a1;
    classDef gw fill:#fff3e0,stroke:#f57c00,stroke-width:2px,color:#e65100;
    classDef svc fill:#e8f5e9,stroke:#388e3c,stroke-width:1.5px,color:#1b5e20;
    classDef data fill:#f3e5f5,stroke:#7b1fa2,stroke-width:1.5px,color:#4a148c;
    classDef edge fill:#fff8e1,stroke:#f9a825,stroke-width:1.5px,color:#f57f17;
    classDef dev fill:#eceff1,stroke:#546e7a,stroke-width:1.5px,color:#37474f;
    class FE1,FE2,FE3,FE4 ui;
    class G gw;
    class A,W,P,Q,D,AI svc;
    class DB,RD,IDB,KF data;
    class NET,MQTT edge;
    class DEV1,DEV2,DEV3 dev;

    style UI fill:#f7fbff,stroke:#bbdefb,stroke-width:1px
    style GW fill:#fffdf7,stroke:#ffe0b2,stroke-width:1px
    style MS fill:#f9fdf9,stroke:#c8e6c9,stroke-width:1px
    style DS fill:#fdf9ff,stroke:#e1bee7,stroke-width:1px
    style EDGE fill:#fffdf4,stroke:#ffecb3,stroke-width:1px
    style DEV fill:#fafafa,stroke:#cfd8dc,stroke-width:1px

技术栈

层级	技术选型	版本
前端	Vue 3 + TypeScript + Element Plus + Pinia + Vite	3.5 / 2.9 / 2.3 / 6.0
3D / 可视化	Three.js + ECharts	0.185 / 6.1
后端	Spring Boot + Spring Cloud (Alibaba)	3.2.5 / 2023.0.0
持久层	MyBatis-Plus + MySQL	3.5.6 / 8.0.33
缓存 / 消息	Redis + Kafka + Zookeeper	7 / 7.5.0
时序数据库	InfluxDB	2.7
设备接入	.NET 8 + EMQX MQTT	.NET 8
AI 推理	Python FastAPI + LightGBM + XGBoost	0.115 / 4.5 / 2.1
AI Agent	GLM-4 + Function Calling + RAG（TF-IDF 中文检索）	-

项目结构

virtual-path-mes/
├── docs/                            # 项目文档（开发指南 / 数据库 / 更新日志）
├── mes-common/                      # 公共模块（实体类、工具类、异常处理）
├── mes-gateway/                     # API 网关 (9090) — 统一路由 / 鉴权 / 限流
├── mes-auth/                        # 认证服务 (8081) — 登录 / JWT / RBAC 权限
├── mes-workorder/                   # 工单服务 (8082) — 工单全生命周期 / 关闭闭环 / 报工
├── mes-process/                     # 工艺服务 (8083) — 工艺模板 / 参数配置 / 工序步骤 / 参数校验
├── mes-quality/                     # 质量服务 (8084) — 质检记录 / 待检判定 / 质量追溯 / SPC
├── mes-dashboard/                   # 看板服务 (8085) — 实时数据 / WebSocket / 生产报表 / OEE
├── mes-device-gateway/              # .NET 设备网关 (5000) — MQTT 接入 / Kafka 转发
├── mes-ai-service/                  # Python AI 服务 (8087) — 预测 / Agent / RAG
├── mes-frontend/                    # Vue 3 前端 (3000) — 生产看板 / 3D 数字孪生
├── mes-device-simulator-wpf/        # WPF 设备模拟器 — 批量模拟 / 场景预设 / 双通道上报
├── sql/                             # 数据库脚本（init + V2~V14 迁移）
├── Makefile                         # 统一启动 / 构建命令
└── docker-compose.yml               # 基础设施编排（MySQL / Redis / Kafka / EMQX）

快速开始

环境要求

工具	版本	用途
Docker	24+	基础设施（MySQL / Redis / Kafka / EMQX）
JDK	17+	Java 后端服务
Maven	3.9+	后端构建
Node.js	18+	前端开发
Python	3.12+	AI 服务（可选）
.NET SDK	8.0+	设备网关（可选）

架构说明：Docker 仅运行基础设施，Java 后端在宿主机直接运行，便于开发调试。

安全配置：数据库密码默认 123455（可用 MYSQL_ROOT_PASSWORD 覆盖）；所有 Java 服务强制要求 JWT_SECRET（长度 ≥ 32，未设置则启动失败）。本地开发只需复制 .env.example 为 .env 并填写 JWT_SECRET，服务会自动读取（IDE 直接启动即可）；生产环境请通过环境变量注入 JWT_SECRET / MYSQL_PASSWORD / INFLUXDB_TOKEN / ZHIPU_API_KEY 等。

一键启动（推荐）

# ① 复制环境变量模板并设置 JWT_SECRET（服务自动读取 .env，IDE 直接启动即可）
cp .env.example .env   # 然后编辑 .env 填入随机 JWT_SECRET（长度 >= 32）

# ② 启动基础设施（MySQL / Redis / Kafka / EMQX）
make docker

# ③ 启动 Java 后端（自动编译）
make backend

# ④ 启动 .NET 设备网关 + AI 服务 + 前端
make dotnet-gateway
make ai
make frontend

手动启动

# ① 编译后端
mvn clean package -DskipTests

# ② 启动基础设施（含 EMQX MQTT Broker）
docker compose up -d

# ③ 设置 JWT 密钥并启动 Java 服务（所有服务密钥必须一致）
export JWT_SECRET=your-jwt-secret-at-least-32-chars-long   # Windows: set JWT_SECRET=...
java -jar mes-auth/target/mes-auth-1.0.0-SNAPSHOT.jar
java -jar mes-workorder/target/mes-workorder-1.0.0-SNAPSHOT.jar
java -jar mes-process/target/mes-process-1.0.0-SNAPSHOT.jar
java -jar mes-quality/target/mes-quality-1.0.0-SNAPSHOT.jar
java -jar mes-dashboard/target/mes-dashboard-1.0.0-SNAPSHOT.jar
java -jar mes-gateway/target/mes-gateway-1.0.0-SNAPSHOT.jar

# ④ 启动 .NET 设备网关（MQTT → Kafka 转发）
cd mes-device-gateway/src/MesDeviceGateway && dotnet run

# ⑤ 启动前端
cd mes-frontend && npm install && npm run dev

API 快速体验

# 登录获取 Token（走网关统一入口，端口 9090）
curl -X POST http://localhost:9090/api/auth/login \
  -H "Content-Type: application/json" \
  -d '{"username": "admin", "password": "admin123"}'

# 工单分页查询（网关全局 JWT 鉴权）
curl http://localhost:9090/api/workorder/page?current=1&size=10 \
  -H "Authorization: Bearer <token>"

访问地址与默认账号

服务	地址	说明
前端首页	http://localhost:3000	Vue 3 应用
API 网关	http://localhost:9090	Spring Cloud Gateway
认证服务	http://localhost:8081/doc.html	Knife4j API 文档
工单服务	http://localhost:8082/doc.html	-
工艺服务	http://localhost:8083/doc.html	-
质量服务	http://localhost:8084/doc.html	-
看板服务	http://localhost:8085/doc.html	-
AI 服务	http://localhost:8087/docs	FastAPI 文档
设备网关	http://localhost:5000	ASP.NET Core
MySQL	localhost:3306	root / 123455
Redis	localhost:6379	无密码

系统	账号	密码
前端登录	`admin`	`admin123`
EMQX	`admin`	`public`

内置角色（sys_role，登录后按角色/权限码控制菜单与按钮）：

角色	role_code	说明
超级管理员	`ADMIN`	拥有全部权限（后端与前端均全量放行）
生产主管	`MANAGER`	生产管理相关权限
生产员工	`USER`	基本操作权限
质检员	`QC`	质量检验相关权限
设备工程师	`ENGINEER`	设备维护相关权限

权限码数据以 sys_permission 表为准（初始化见 sql/init.sql，旧库升级执行 sql/V13__sync_permission_codes.sql，幂等可重复执行）。

安全说明（v1.0.48 起）：

网关全局 JWT 鉴权 + CORS 白名单（CORS_ALLOWED_ORIGINS 可配）；WebSocket 经网关 /api/ws/** 连接并校验 token

业务写操作按权限码/角色控制（@RequirePermission / @RequireRole）；管理员创建用户密码自动 BCrypt 加密

数据库密码默认 123455、JWT 密钥 JWT_SECRET 强制环境变量化，详见开发指南

文档

文档	说明
开发指南	本地开发、环境搭建、调试技巧
数据库设计	表结构、ER 关系、迁移脚本
更新日志	版本历史与变更记录
项目介绍	架构演进、AI Agent 方案、比赛复盘

参与贡献

欢迎提交 Issue 与 Pull Request！

Fork 本仓库并从 develop 拉取分支
编码 — 遵循贡献指南与代码规范
验证 — 通过 CI 构建（后端 mvn compile / 前端 npm run build）
提交 — 发起 PR 到 develop，等待 Review

更多细节请参阅 CONTRIBUTING.md · 行为准则

许可证

本项目基于 MIT License 开源，欢迎学习、使用与二次开发。

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mes-auth		mes-auth
mes-common		mes-common
mes-dashboard		mes-dashboard
mes-device-gateway		mes-device-gateway
mes-device-simulator-wpf		mes-device-simulator-wpf
mes-frontend		mes-frontend
mes-gateway		mes-gateway
mes-process		mes-process
mes-quality		mes-quality
mes-workorder		mes-workorder
scripts		scripts
sql		sql
.editorconfig		.editorconfig
.env.example		.env.example
.gitignore		.gitignore
CODE_OF_CONDUCT.md		CODE_OF_CONDUCT.md
CONTRIBUTING.md		CONTRIBUTING.md
LICENSE		LICENSE
Makefile		Makefile
README.md		README.md
SECURITY.md		SECURITY.md
docker-compose-minimal.yml		docker-compose-minimal.yml
docker-compose.dev.yml		docker-compose.dev.yml
docker-compose.prod.yml		docker-compose.prod.yml
docker-compose.yml		docker-compose.yml
docker-daemon.json		docker-daemon.json
pom.xml		pom.xml

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