制造業(yè)信息化，MES是關(guān)鍵
2018-08-28
1、引言
如今社會(huì)的網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的高速發(fā)展，大大的推動(dòng)了企業(yè)信息化進(jìn)程的發(fā)展。現(xiàn)如今以ERP為代表的管理信息系統(tǒng)數(shù)控加工的自動(dòng)化技術(shù)，已經(jīng)在企業(yè)中大規(guī)模的使用，管理系統(tǒng)及自動(dòng)化管理使得在生產(chǎn)過程中人為的生產(chǎn)因素大大的減少。提高了企業(yè)的整體的生產(chǎn)效率，并且對于產(chǎn)品的質(zhì)量嚴(yán)格把關(guān)。盡管這兩類系統(tǒng)娶得了一定的成果，但是卻沒有使得這兩者之間有機(jī)的結(jié)合起來，導(dǎo)致企業(yè)計(jì)劃層缺少有效的及時(shí)性信息，生產(chǎn)層更是卻少合理性的調(diào)度與協(xié)調(diào)。企業(yè)的計(jì)劃層與生產(chǎn)層無法及時(shí)的對企業(yè)的生產(chǎn)信息進(jìn)行及時(shí)行的溝通，無法做出及時(shí)而又準(zhǔn)確的信息進(jìn)行下達(dá)，但是生產(chǎn)執(zhí)行管理系統(tǒng)恰好填補(bǔ)了這一個(gè)空缺。通過控制包括物料、生產(chǎn)人員、設(shè)備等信息來提高企業(yè)在市場中的競爭力，提供一種平臺(tái)集成多功能的方式，從而實(shí)現(xiàn)了在當(dāng)今社會(huì)中企業(yè)所需要的實(shí)時(shí)性的需求。
2、制造執(zhí)行系統(tǒng)
2.1 MES的含義及功能模型
制造執(zhí)行系統(tǒng)MES（Manufacturing Execution System）的概念最早形成于20世紀(jì)80年代末，進(jìn)入20世紀(jì)90年代逐步成型并獲得迅速發(fā)展。美國先進(jìn)制造研究機(jī)構(gòu)AMR將MES定義為“位于上層的計(jì)劃管理系統(tǒng)與底層的工業(yè)控制之間的面向車間層的管理信息系統(tǒng)”，MES為操作人員、管理人員提供計(jì)劃地執(zhí)行、跟蹤以及所有（人、設(shè)備、物料及客戶需求等方面）的當(dāng)前狀態(tài)信息。
在AMR于1992年提出的3層企業(yè)集成模型中，MES在企業(yè)信息系統(tǒng)中起著中間層的作用。在MES下層，是底層生產(chǎn)控制系統(tǒng)，包括大規(guī)模分布式控制系統(tǒng)DCS（distributed control system），可編程邏輯控制器PLC（programmable logic controllers）、NC/CNC和數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)SCADA（supervisory control and data acquisition）或這幾種類型的組合；在MES上層，則是高層管理計(jì)劃系統(tǒng)，包括ERP、MRPⅡ。
MES作為面向制造的系統(tǒng)必然與企業(yè)其他生產(chǎn)管理系統(tǒng)有著密切的關(guān)系，MES國際聯(lián)合會(huì)根據(jù)實(shí)踐歸納了11個(gè)功能模塊：資源管理；詳細(xì)計(jì)劃；生產(chǎn)調(diào)度；文檔管理；現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集；人力資源管理；質(zhì)量管理；過程管理；設(shè)備維護(hù)管理；生產(chǎn)跟蹤；性能分析。精誠軟件EAS-MES根據(jù)市場的發(fā)展及企業(yè)的成功實(shí)施，發(fā)現(xiàn)企業(yè)的軟件系統(tǒng)不僅對以上的模塊的需求，更加針對于企業(yè)后期的發(fā)展統(tǒng)計(jì)了如下的模塊：基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、客戶訂單、數(shù)據(jù)采集、生產(chǎn)報(bào)表、系統(tǒng)管理、生產(chǎn)訂單、設(shè)備管理、質(zhì)量報(bào)表、人事管理、生產(chǎn)任務(wù)、質(zhì)量管理、綜合報(bào)表、工裝管理、作業(yè)調(diào)度、工序管理、決策分析等16部分管理模塊，并且針對于客戶的需求實(shí)施定制開發(fā)的業(yè)務(wù)，使企業(yè)的管理及發(fā)展有著更長遠(yuǎn)的優(yōu)勢。
2.2 MES的功能
MES是通向過程、連接管理的生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)，不僅要解決管理信息與過程信息的集成，而且要起到生產(chǎn)過程產(chǎn)生的信息與經(jīng)營管理信息之間的相互轉(zhuǎn)化作用，體現(xiàn)傳遞、加工和轉(zhuǎn)換等功能，MES是ERP與PCS之間的信息紐帶，是工廠綜合自動(dòng)化信息系統(tǒng)的核心。
3、執(zhí)行層與計(jì)劃層信息系統(tǒng)的分析與聯(lián)系
對于制造型企業(yè)來說，無論是ERP還是MES，其根本宗旨都在于滿足客戶需求的前提下，降低庫存、加快資金周轉(zhuǎn)、提高企業(yè)的管理水平，以提高企業(yè)對市場響應(yīng)速度及生產(chǎn)效率，提高企業(yè)競爭力。ERP是建立在信息技術(shù)基礎(chǔ)上，以系統(tǒng)化的先進(jìn)管理思想為企業(yè)決策層及員工提供決策運(yùn)行手段的管理平臺(tái)，以顧客驅(qū)動(dòng)的基于時(shí)間的面向整個(gè)供應(yīng)鏈的企業(yè)資源規(guī)劃系統(tǒng)。MES能通過信息傳遞，對從訂單下達(dá)到產(chǎn)品完成整個(gè)的生產(chǎn)過程進(jìn)行優(yōu)化管理，指導(dǎo)企業(yè)的生產(chǎn)，從而使其既能提高企業(yè)及時(shí)交貨能力，又能改善物料的流通性能。
ERP主要是針對資源計(jì)劃，做歷史分析和預(yù)測將來要發(fā)生的事件，但它對車間執(zhí)行層的信息缺少足夠的控制，無法對實(shí)時(shí)事件進(jìn)行及時(shí)處理。MES是面向車間層的生產(chǎn)管理技術(shù)與實(shí)時(shí)信息系統(tǒng)，它通過對生產(chǎn)過程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視、診斷和控制，為系統(tǒng)提供實(shí)時(shí)信息，有效地指導(dǎo)工廠的生產(chǎn)運(yùn)作過程，但它缺乏計(jì)劃層有效的決策信息。
ERP和MES分別是處于計(jì)劃層和執(zhí)行層的管理信息系統(tǒng)。ERP生產(chǎn)計(jì)劃的制定受到現(xiàn)有的生產(chǎn)能力、生產(chǎn)設(shè)備、原材料、生產(chǎn)工人和用戶訂貨等方面的制約，以ERP為主干線的管理信息化技術(shù)需要從需求向下延伸到制造執(zhí)行和采購執(zhí)行過程管理與控制，因此，ERP系統(tǒng)的計(jì)劃需要MES系統(tǒng)為其提供有效的信息數(shù)據(jù)對企業(yè)計(jì)劃進(jìn)行指導(dǎo)和處理。MES對生產(chǎn)過程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視、診斷和控制，完成生產(chǎn)單元整合和系統(tǒng)優(yōu)化，在生產(chǎn)過程層進(jìn)行物料平衡、制訂生產(chǎn)計(jì)劃、實(shí)時(shí)排產(chǎn)及優(yōu)化調(diào)度，實(shí)現(xiàn)從訂單下達(dá)到產(chǎn)品完成整個(gè)的生產(chǎn)過程進(jìn)行優(yōu)化管理。MES為ERP系統(tǒng)和控制系統(tǒng)提供關(guān)鍵聯(lián)接，在整個(gè)企業(yè)信息系統(tǒng)中起著承上啟下的重要作用。
3、MES與ERP的系統(tǒng)整合
3.1 MES與ERP的系統(tǒng)整合內(nèi)容
MES需要與計(jì)劃層進(jìn)行信息交互，通過企業(yè)的連續(xù)信息流來實(shí)現(xiàn)企業(yè)信息集成。因此，MES與ERP的整合主要是信息流的整合，其主要是使MES能夠自動(dòng)接受來自ERP生產(chǎn)任務(wù)信息，當(dāng)ERP中的數(shù)據(jù)信息隨著市場和客戶訂單變化而發(fā)生變化時(shí)，MES中的數(shù)據(jù)也隨著實(shí)時(shí)更新；同樣，當(dāng)MES中的數(shù)據(jù)信息發(fā)生變化時(shí)，ERP也能實(shí)時(shí)獲得變化的信息，在ERP中能夠?qū)ES的上傳信息進(jìn)行查詢。
實(shí)現(xiàn)MES與ERP的整合，關(guān)鍵在于業(yè)務(wù)流程的優(yōu)化和整合以及對所涉及MES和ERP系統(tǒng)的具體分析以充分發(fā)揮各系統(tǒng)的長項(xiàng)。首先，信息系統(tǒng)都是為業(yè)務(wù)服務(wù)的，MES和ERP各自解決一部分業(yè)務(wù)問題，分別反映一部分業(yè)務(wù)流程，流程是MES與ERP整合的“粘合劑”，通過流程的整體優(yōu)化劃分出哪些流程在MES中處理、哪些流程在ERP中處理。
在信息交互關(guān)系上，MES向上層ERP提交生產(chǎn)計(jì)劃完成信息、物料和能量平衡信息、生產(chǎn)能力、材料消耗、勞動(dòng)力和生產(chǎn)線運(yùn)行性能、庫存狀態(tài)及實(shí)際定單執(zhí)行等涉及生產(chǎn)運(yùn)行的數(shù)據(jù)；同時(shí)接受ERP層的生產(chǎn)計(jì)劃、定單信息、人力資源、物料清單（BOM）及工藝路線等。
3.2 MES與ERP的整合模式
MES和ERP均采用基于Web的3層分布式體系結(jié)構(gòu)，各個(gè)組件均封裝在Web服務(wù)器中。采用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，在Web服務(wù)器端提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫接口模塊，通過標(biāo)準(zhǔn)的SQL語句對后臺(tái)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行操作，把ERP系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存放在MES系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫中；同時(shí)把Web系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存放在ERP系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫中，以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)整合的目的。
MES與ERP的整合采用編制接口程序分別封裝在MES和ERP系統(tǒng)中，采用ODBC等來驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)庫。當(dāng)用戶在瀏覽器中輸入命令時(shí)，MES或ERP系統(tǒng)通過調(diào)用封裝在系統(tǒng)內(nèi)的接口程序來完成對數(shù)據(jù)庫的操作。
3.3 MES與ERP的系統(tǒng)整合解決方案
制造業(yè)信息化建設(shè)客觀上要求實(shí)現(xiàn)MES與ERP的有效集成，集成的方法是對生產(chǎn)相關(guān)的業(yè)務(wù)流程進(jìn)行疏理和優(yōu)化，通過流程來把MES和ERP整合到一起，基于流程在MES和ERP之間的“進(jìn)”和“出”來設(shè)計(jì)2個(gè)系統(tǒng)間的接口。對于異構(gòu)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，要實(shí)現(xiàn)MES與ERP的系統(tǒng)整合，還必須對異構(gòu)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行轉(zhuǎn)換。
采用開放數(shù)據(jù)庫互連技術(shù)和SQL語句，通過驅(qū)動(dòng)程序與不同數(shù)據(jù)庫進(jìn)行連接，再通過嵌入的SQL語句對異構(gòu)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行轉(zhuǎn)換，這種方式可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。利用Web技術(shù)，當(dāng)用戶需要查詢相關(guān)的信息時(shí)，只要在瀏覽器中輸入命令，調(diào)用系統(tǒng)的各個(gè)組件進(jìn)行決策或?yàn)g覽結(jié)果時(shí)，Web服務(wù)器接受請求，依據(jù)內(nèi)容到數(shù)據(jù)庫中搜索符合條件的記錄，最后回傳給瀏覽器。
4、MES與ERP整合
企業(yè)資源計(jì)劃系統(tǒng)和制造執(zhí)行系統(tǒng)是企業(yè)綜合自動(dòng)化中2個(gè)重要的系統(tǒng)。特別是MES彌合了企業(yè)計(jì)劃層和生產(chǎn)車間過程控制系統(tǒng)之間的間隔，是制造業(yè)信息集成的紐帶。MES通過強(qiáng)調(diào)制造過程的整體優(yōu)化來幫助企業(yè)實(shí)施完整的閉環(huán)生產(chǎn)，同時(shí)也為敏捷制造企業(yè)的實(shí)施提供了良好的基礎(chǔ)。深刻理解FRP、MES系統(tǒng)先進(jìn)的管理思想和內(nèi)在關(guān)系，使它們有機(jī)整合，方能使企業(yè)計(jì)劃水平和執(zhí)行能力都得到提高。
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