ERP与MES集成解决方案

【导读】
本文介绍了MES与ERP集成技术及其应用,对制造业中计划层和执行层的信息系统进行了分析。有效地解决了ERP与MES之间的矛盾,提高了系统实时性、灵活性和生产线的运行效率。
在制造业中,随着企业资源计划(ERP)的发展,越来越多的企业开始考虑ERP与制造执行系统(MES)之间的集成。ERP(Enterprise Resource Planning)与MES(Manufacturing Execution System)是企业综合自动化的两个重要系统。ERP是面向管理的企业层信息系统;MES是面向执行的工厂层信息系统,为ERP系统和底层过程控制系统提供关键连接。本文介绍了MES与ERP集成技术及其应用,对制造业中计划层和执行层的信息系统进行了分析。有效地解决了ERP与MES之间的矛盾,提高了系统实时性、灵活性和生产线的运行效率。
 
1引言
随着信息化的深入,越来越多的企业已认识到信息化的重要性。信息化已经成为企业获得竞争力的关键,并把信息化管理作为提供监控手段,使管理规章制度程序化,规范各部门功能作用,克服规划的弹性来提升企业管理水平工具。其不仅固化先进管理思想,还扩充管理思想,打破一些传统管理的边界。如企业中分权与集权的边界;规范化与个性化的边界等。
 
企业实施ERP(Enterprise Resources Planning,企业资源计划)管理不仅方便了企业内部资源调配,而且可使企业提高效率、节约成本。ERP指企业资源规划,它通过信息系统对信息进行充分整理和有效传递。使企业的资源在采购、生产、销售、运输、财务、人力资源等各个方面能够得到合理的配置与利用,从而实现企业经济效率的提高。

在众多企业已经实施了ERP之后,如何实现底层生产信息实时地反馈和ERP计划信息实时地下达是许多企业所面临的主要问题。而MES的定位正是处于计划层和现场自动化系统之间的执行层,负责车间生产管理和调度执行。一个设计良好的MES系统可以在统一平台上集成诸如生产调度、产品跟踪、质量控制等管理功能,并基于统一的数据库平台,通过网络同步为生产部门、质检部门、工艺部门、物流部门等提供车间管理信息服务,协助企业建立一体化的ERP/MES/底层信息体系。

但是,在制造业企业中ERP存在一些不可忽视的问题,其中最主要的是ERP并不能帮助和指导、分析其生产的瓶颈、改进和控制产品的质量,以对具体的产品生产进行排产。另一方面,即使是好的MES解决方案。对于整个企业来讲,也不过是供一个相对狭窄的视角,缺乏在管理层为进行决策支持所需要的生产执行数据的广度和深度。因此对于ERP与MES集成的研究不仅是ERP与MES自身功能的发展需要,也是制造业信息化一个必不可少的发展阶段。


2 ERP与MES集成技术
由于目前ERP、MES软件由不同的软件制造商提供,各个厂商使用不同的架构,数据格式和数据库也不同,这为ERP与MES系统的协同运行带来一系列的技术问题。

2.1 将MES的功能整合到ERP系统中的新集成方案
由于传统的ERP、MES、PCS三层结构带来的功能重叠、数据异构、系统复杂和费用增加等系列问题,可以考虑将MES的功能整合到ERP系统中,以解决传统的三层结构ERP和MES集成带来的一些弊端。虽然MES与ERP管理的对象不同,管理的方式也存在离线管理和在线管理的区别,但逻辑层面上的不同并不影响在物理实现上将二者放在同一系统中实现。

传统的MES层是利用从生产现场采集到的实时数据来实现资源配置与状态管理、操作/详细调度、派遣生产单元、文档管理、数据采集/获得、劳动力管理、质量管理、过程管理、维护管理、产品跟踪和系谱、性能分析等功能。将MES的功能整合到ERP系统后,将从生产现场采集到的数据直接传到ERP系统中,将ERP原来的功能模块加以修改或扩充,在ERP系统中实现对生产过程的管理,是ERP功能与MES系统真正的无缝集成。这一方法还将有利于企业实现扁平化管理。

2.2 ERP与MES的集成方法
ERP与MES集成的方法是对生产相关的业务流程进行疏理和优化,通过流程来把MES和ERP集成到一起,基于流程在MES和ERP之间的“进”和“出”来设计两个系统间的接口。ERP与MES一起构成计划、控制、反馈、调整的完整闭环系统,通过接口进行计划、命令的传递和实绩的接收,使生产计划、控制指令、实绩信息在整个ERP、MES、过程控制系统/基础自动化的体系中透明、及时、顺畅地交互传递。MES介于ERP与底层控制和自动化系统之间,起着承上启下的作用,是ERP系统数据基础和保证。

2.3 ERP与MES集成的信息流程
以ERP与MES集成技术在钢铁企业中的应用为例,ERP与MES功能模块及信息流程如图1所示。钢铁企业在实施过程中MES通常包括以下功能模块:生产订单管理、生产计划管理、生产实绩与跟踪、质量管理、原料库管理、成品库管理、发货管理、统计报表、钢包管理、系统管理及接口通信等。

MES在下发作业计划以后,对生产的执行进行管理,将生产实绩反馈给ERP系统的相关管理模块,作为计算生产成本的依据。从MES传入ERP的生产实绩的具体数据有:生产订单、物料编码、产品类型与规格、生产单位、对应销售订单、消耗材料数据、消耗动力数据、资源消耗数据、产出数据等。

MES在生产执行的过程中还需要进行质量控制和检验,把质量结果反馈给ERP系统的质量管理模块。从MES传入ERP的质量结果的具体数据有:生产订单、销售订单、物料编码、产品类型与规格、相关质量结果等。销售发货在ERP系统中实现,把相关信息传入MES系统的发货管理模块;传递的具体数据有:销售订单、销售行、物料编码、产品类型与规格、发货仓库、发货时间、出库数据等。
ERP与MES功能模块及信息流程 
图1 ERP与MES功能模块及信息流程
 
实现ERP与MES系统的集成,关键在于业务流程的优化和集成以及对所涉及MES和ERP系统的具体分析以充分发挥各系统的优点。首先,信息系统都是为业务服务的,MES和ERP各自解决一部分业务问题,分别反映一部分业务流程,流程是MES与ERP整合的“粘合剂”,通过流程的整体优化划分出哪些流程在MES中处理、哪些流程在ERP中处理。


3 ERP与MES的关系
ERP系统以供应链管理为核心,以销售部门和采购部门为信息源头,以设备、人力等其它系统为基础,使信息流在ERP内部得到有效的传递和集成;MES系统是位于上层的计划管理系统与低层的工业控制之问、面向车间层的制造过程管理信息系统,它为操作人员/管理人员提供计划的执行和跟踪所有资源(人、设备、物料、客户需求)的当前状态。

然而,ERP系统对车间层的信息缺少足够的控制,无法对实时事件进行及时处理,而MES系统又缺乏计划层的有效决策信息。两个系统各自独立运行,无法实现数据流、业务流的传递,从而导致“计划层”与“执行层”脱节,使系统应用效果大打折扣。企业在系统应用过程中迫切需要探索二者的集成方式,打通系统之问的壁垒,实现数据在两个系统之间的交流与传递,从而达到计划、控制、反馈、调整的完整闭环管理。


4 企业制造信息集成模型
美国先进制造研究机构AMR于20世纪90年代提出的企业集成模型图。最上层为基于商务的ERP,实现财务业务的一体化管理;中间层主要是各个分厂,执行ERP层的计划,并且反馈给执行结果信息;底层是实时的生产控制系统,中间层服务提供生产的实时信息,反映生产现状。依照产品生产和ERP与MES的本质区别对模型进行扩充得到新的企业集成图,见图2。
企业集成模型图
图2 企业集成模型图
 

5 结束语
从企业信息化进程来看,ERP系统的作用已经广泛被各类企业所接受。MES目前还属于初步应用期,虽然MES具有沟通上下的功能,但是针对具体企业需求时,往往出现MES和ERP具有部分看似重叠的功能,确定两者的界限及功能上的差别,已经成为一个焦点,合理划分企业信息化各管理系统功能对规划企业信息化具有重要的意义。界定ERP和MES系统功能也成为产品制造业信息化进一步实施的关键环节。对ERP软件开发商来说,将MES整合到ERP中,使ERP在生产计划模块更详细和准确,对生产过程进行在线管理,使得ERP的功能更强大,更符合企业的需求,也会提高此ERP软件的市场竞争力。
 

  • 2019-09-27 15:02
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