制造业应用ERP与MES系统集成犹如擦翅翱翔

Posted 2021-03-03

计算机与信息技术的发展使得制造型企业的管理方式发生了深刻改变，随着企业资源计划(EnterpriseResourcePlanning，ERP)以及制造执行系统(ManufacturingExecutionSystem，MES)的相继引入，整个企业的管理日益信息化和自动化。ERP管理系统主要应用于企业的上层管理，负责整个企业的上层管理运作。MES系统则被定位为上层的计划管理系统和底层控制系统之间的面向车间层的管理系统，在制造型企业的应用也越来越广泛。随着企业信息化的深入，ERP与MES系统的集成就变成了必须的，通过集成可以实现数据信息的传递和互补，从而达到企业整体信息化的目的。

??企业要实施集成的ERP系统与MES系统就要考虑到ERP系统本身的可扩展性。同时，MES系统本身的支持也是必须的。随着ERP系统与MES系统两种产品的商品化，实施了两套系统的企业必须考虑如何能完成两系统的集成，实现企业内部流程的统一和企业综合自动化系统的构建。企业根据订单或市场等情况制定生产计划—生产计划到达生产现场—组织生产—产品派送。企业管理信息化的重点也大都放在计划层，以进行生产规划管理及一般事务处理。如ERP系统就是“位”于企业上层计划层，整合企业现有的生产资源，编制生产计划。

??在下层的生产控制层，企业主要采用自动化生产设备、自动化检测仪器、自动化物流搬运储存设备等解决具体生产(制程)的生产瓶颈，实现生产现场的自动化控制。一个企业的良性运营是使“计划”与“生产”密切“配合”，在最短的时间内掌握生产现场的变化，是保证计划合理而快速修正的关键。为此，企业的计划层与生产控制层之间需要“直通车”，使计划与生产现场可以实时互动。

??然而目前企业中从ERP管理系统中得出的生产计划与生产现场之间的信息传递，是依赖“手工作业”的，即人工将生产现场的信息输入到上层系统中。因此，在计划层和生产现场的过程控制层之间，存在一个信息流通上的断层。市场环境的变化和现代生产管理理念的不断更新，开始越来越迫切地要求“消除断层”，即需要一种可以由下而上实时掌握生产现场状况的信息管理系统。

??MES系统在工厂综合自动化系统中起着中间层的作用——在MRP II、ERP系统产生的长期计划的指导下，MES系统根据底层控制系统采集的与生产有关的实时数据，对短期生产作业的计划调度、监控、资源配置和生产过程进行优化。

??携手上下层、优化数据流

??从时间因素分析，在MES系统之上的计划系统考虑的问题域是中长期的生产计划(时间因子=100倍)，执行层系统MES系统处理的问题域是近期生产任务的协调安排问题(时间因子=10倍)，控制层系统则必须实时地接收生产指令，使设备正常加工运转(时间因子=1倍)。它们相互关联、互为补充，实现企业的连续信息流。

??作为一种计算机辅助生产管理系统，MES系统重要使命就是实现企业的连续信息流。它包含了许多功能模块。通过实践，MESA(MES国际联合会)归纳了十一个主要的MES系统功能模块，包括工序详细调度、资源分配和状态管理、生产单元分配、过程管理、人力资源管理、维护管理、质量管理、文档控制、产品跟踪和产品清单管理、性能分析和数据采集等模块。

??从层次角度分析，制造企业的控制结构可划分为工厂层(或公司层)、车间层、单元层和设备层。其中，单元层相当于一般企业的工段或班组。通常，ERP系统处于工厂层和车间层，有时会扩展到单元层。设备控制系统处于设备层，有时会扩展到单元层。而MES系统则总是处于车间层与单元层。因此，MES系统与ERP系统在车间层(有时包括单元层)在功能上会有部分重复，MES系统与设备控制系统在单元层有时也会有部分功能重叠。

??与ERP系统优势互补

??虽然ERP系统软件能够很好地解决生产计划问题，但是在车间这一层次的控制却往往不够完善。例如，ERP系统软件里面的车间控制模块计划功能一般很弱，主要是执行MRP计划。它把MRP计划变换为车间加工单和调度单，并按车间加工单和调度单执行，同时对计划执行情况进行反馈，并进行投入与产出控制。

??ERP系统软件车间加工单和调度单的时间跨度(或计划期)常常比较长，通常为周。车间加工单和调度单中的设备资源，则是以工作中心为单位的，但对工作中心的定义往往没有严格规定，完全根据系统的实施要求和控制细度来确定的。通常，工作中心在ERP系统软件中被定义为一组设备资源，所有信息的反馈与成本的核算等都是以工作中心为单位进行的。

??ERP系统软件通常采集主要工序现场信息的时候，基本靠手工录入，不仅效率低、易出错，而且输入的数据是基本上是前一个班或前一天的数据，信息滞后。

??MES系统的优势

??MES系统的计划调度功能与ERP系统软件车间层的功能有些类似，但MES系统的计划调度的功能比较强，制定的计划也比较详细。

??MES系统一般按车间层和单元层分级制定作业计划，并对车间的每一台设备或操作人员分派任务。MES系统中的车间加工单与ERP系统软件的类似，MES系统中的调度单是对车间加工单在时间和空间范围内的进一步分解，通常会细化到计划期内每个单元每台设备每天(或每班)的生产任务。同时，以分派工单的形式把第二天或下一班的生产任务分派到每一个操作人员(或设备)上。

??MES系统反馈的数据不仅包括每台设备、每个工序和每个操作人员的数据，还包括加工过程中的状态数据，而且由于采用自动化数据采集技术，使状态数据可实时采集。采集的数据经过层层汇总，最后可得到整个工厂的生产现场数据。

??如果把MES系统与ERP系统集成起来，不仅能充分发挥它们各自的优势;同时，可使MES系统的生产计划更合理，使ERP系统的数据更及时有效，工作效率更高。MES系统与ERP系统间的集成数据与MES、ERP系统软件间的界面划分有关。一般而言，即可以由MES系统来承担所有车间层和单元层的功能，也可以由ERP系统软件承担车间层的功能，由MES系统来承担单元层的功能。但从系统的集成角度看，由MES系统来承担所有车间层和单元层的功能实施比较容易。

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