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?，F如今以ERP為代表的管理信息系統數控加工的自動(dòng)化技術(shù)，已經(jīng)在企業(yè)中大規模的使用，管理系統及自動(dòng)化管理使得在生產(chǎn)過(guò)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)量嚴格把關(guān)。盡管這兩類(lèi)系統娶得了一定的成果，但是卻沒(méi)有使得這兩者之間有機的結合起來(lái)，導致企業(yè)計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度與協(xié)調。企業(yè)的計劃層與生產(chǎn)層無(wú)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(wú)法做出及時(shí)而又準確的信息進(jìn)行下達，但是生產(chǎn)執行管理系統恰好填補了這一個(gè)空缺。通過(guò)控制包括物料、生產(chǎn)人員、設備等信息來(lái)提高企業(yè)在市場(chǎng)中的競爭力，提供一種平臺集成多功能的方式，從而實(shí)現了在當今社會(huì )中企業(yè)所需要的實(shí)時(shí)性的需求。
2、制造執行系統
2.1 MES的含義及功能模型
制造執行系統MES（Manufacturing Execution System）的概念最早形成于20世紀80年代末，進(jìn)入20世紀90年代逐步成型并獲得迅速發(fā)展。美國先進(jìn)制造研究機構AMR將MES定義為“位于上層的計劃管理系統與底層的工業(yè)控制之間的面向車(chē)間層的管理信息系統”，MES為操作人員、管理人員提供計劃地執行、跟蹤以及所有（人、設備、物料及客戶(hù)需求等方面）的當前狀態(tài)信息。
在A(yíng)MR于1992年提出的3層企業(yè)集成模型中，MES在企業(yè)信息系統中起著(zhù)中間層的作用。在MES下層，是底層生產(chǎn)控制系統，包括大規模分布式控制系統DCS（distributed control system），可編程邏輯控制器PLC（programmable logic controllers）、NC/CNC和數據采集與監控系統SCADA（supervisory control and data acquisition）或這幾種類(lèi)型的組合；在MES上層，則是高層管理計劃系統，包括ERP、MRPⅡ。
MES作為面向制造的系統必然與企業(yè)其他生產(chǎn)管理系統有著(zhù)密切的關(guān)系，MES國際聯(lián)合會(huì )根據實(shí)踐歸納了11個(gè)功能模塊：資源管理；詳細計劃；生產(chǎn)調度；文檔管理；現場(chǎng)數據采集；人力資源管理；質(zhì)量管理；過(guò)程管理；設備維護管理；生產(chǎn)跟蹤；性能分析。精誠軟件EAS-MES根據市場(chǎng)的發(fā)展及企業(yè)的成功實(shí)施，發(fā)現企業(yè)的軟件系統不僅對以上的模塊的需求，更加針對于企業(yè)后期的發(fā)展統計了如下的模塊：基礎數據、客戶(hù)訂單、數據采集、生產(chǎn)報表、系統管理、生產(chǎn)訂單、設備管理、質(zhì)量報表、人事管理、生產(chǎn)任務(wù)、質(zhì)量管理、綜合報表、工裝管理、作業(yè)調度、工序管理、決策分析等16部分管理模塊，并且針對于客戶(hù)的需求實(shí)施定制開(kāi)發(fā)的業(yè)務(wù)，使企業(yè)的管理及發(fā)展有著(zhù)更長(cháng)遠的優(yōu)勢。
2.2 MES的功能
MES是通向過(guò)程、連接管理的生產(chǎn)執行系統，不僅要解決管理信息與過(guò)程信息的集成，而且要起到生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)生的信息與經(jīng)營(yíng)管理信息之間的相互轉化作用，體現傳遞、加工和轉換等功能，MES是ERP與PCS之間的信息紐帶，是工廠(chǎng)綜合自動(dòng)化信息系統的核心。
3、執行層與計劃層信息系統的分析與聯(lián)系
對于制造型企業(yè)來(lái)說(shuō)，無(wú)論是ERP還是MES，其根本宗旨都在于滿(mǎn)足客戶(hù)需求的前提下，降低庫存、加快資金周轉、提高企業(yè)的管理水平，以提高企業(yè)對市場(chǎng)響應速度及生產(chǎn)效率，提高企業(yè)競爭力。ERP是建立在信息技術(shù)基礎上，以系統化的先進(jìn)管理思想為企業(yè)決策層及員工提供決策運行手段的管理平臺，以顧客驅動(dòng)的基于時(shí)間的面向整個(gè)供應鏈的企業(yè)資源規劃系統。MES能通過(guò)信息傳遞，對從訂單下達到產(chǎn)品完成整個(gè)的生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化管理，指導企業(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主要是針對資源計劃，做歷史分析和預測將來(lái)要發(fā)生的事件，但它對車(chē)間執行層的信息缺少足夠的控制，無(wú)法對實(shí)時(shí)事件進(jìn)行及時(shí)處理。MES是面向車(chē)間層的生產(chǎn)管理技術(shù)與實(shí)時(shí)信息系統，它通過(guò)對生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)監視、診斷和控制，為系統提供實(shí)時(shí)信息，有效地指導工廠(chǎng)的生產(chǎn)運作過(guò)程，但它缺乏計劃層有效的決策信息。
ERP和MES分別是處于計劃層和執行層的管理信息系統。ERP生產(chǎn)計劃的制定受到現有的生產(chǎn)能力、生產(chǎn)設備、原材料、生產(chǎn)工人和用戶(hù)訂貨等方面的制約，以ERP為主干線(xiàn)的管理信息化技術(shù)需要從需求向下延伸到制造執行和采購執行過(guò)程管理與控制，因此，ERP系統的計劃需要MES系統為其提供有效的信息數據對企業(yè)計劃進(jìn)行指導和處理。MES對生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)監視、診斷和控制，完成生產(chǎn)單元整合和系統優(yōu)化，在生產(chǎn)過(guò)程層進(jìn)行物料平衡、制訂生產(chǎn)計劃、實(shí)時(shí)排產(chǎn)及優(yōu)化調度，實(shí)現從訂單下達到產(chǎn)品完成整個(gè)的生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化管理。MES為ERP系統和控制系統提供關(guān)鍵聯(lián)接，在整個(gè)企業(yè)信息系統中起著(zhù)承上啟下的重要作用。
3、MES與ERP的系統整合
3.1 MES與ERP的系統整合內容
MES需要與計劃層進(jìn)行信息交互，通過(guò)企業(yè)的連續信息流來(lái)實(shí)現企業(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(lái)自ERP生產(chǎn)任務(wù)信息，當ERP中的數據信息隨著(zhù)市場(chǎng)和客戶(hù)訂單變化而發(fā)生變化時(shí)，MES中的數據也隨著(zhù)實(shí)時(shí)更新；同樣，當MES中的數據信息發(fā)生變化時(shí)，ERP也能實(shí)時(shí)獲得變化的信息，在ERP中能夠對MES的上傳信息進(jìn)行查詢(xún)。
實(shí)現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系統的具體分析以充分發(fā)揮各系統的長(cháng)項。首先，信息系統都是為業(yè)務(wù)服務(wù)的，MES和ERP各自解決一部分業(yè)務(wù)問(wèn)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(guò)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(xiàn)運行性能、庫存狀態(tài)及實(shí)際定單執行等涉及生產(chǎn)運行的數據；同時(shí)接受ERP層的生產(chǎn)計劃、定單信息、人力資源、物料清單（BOM）及工藝路線(xiàn)等。
3.2 MES與ERP的整合模式
MES和ERP均采用基于Web的3層分布式體系結構，各個(gè)組件均封裝在Web服務(wù)器中。采用關(guān)系型數據庫系統，在Web服務(wù)器端提供統一的數據庫接口模塊，通過(guò)標準的SQL語(yǔ)句對后臺數據庫進(jìn)行操作，把ERP系統的數據存放在MES系統的數據庫中；同時(shí)把Web系統的數據存放在ERP系統的數據庫中，以實(shí)現系統整合的目的。
MES與ERP的整合采用編制接口程序分別封裝在MES和ERP系統中，采用ODBC等來(lái)驅動(dòng)數據庫。當用戶(hù)在瀏覽器中輸入命令時(shí)，MES或ERP系統通過(guò)調用封裝在系統內的接口程序來(lái)完成對數據庫的操作。
3.3 MES與ERP的系統整合解決方案
制造業(yè)信息化建設客觀(guān)上要求實(shí)現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(guò)流程來(lái)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(lái)設計2個(gè)系統間的接口。對于異構數據庫系統，要實(shí)現MES與ERP的系統整合，還必須對異構數據庫進(jìn)行轉換。
采用開(kāi)放數據庫互連技術(shù)和SQL語(yǔ)句，通過(guò)驅動(dòng)程序與不同數據庫進(jìn)行連接，再通過(guò)嵌入的SQL語(yǔ)句對異構數據庫進(jìn)行轉換，這種方式可以實(shí)現實(shí)時(shí)數據轉換。利用Web技術(shù)，當用戶(hù)需要查詢(xún)相關(guān)的信息時(shí)，只要在瀏覽器中輸入命令，調用系統的各個(gè)組件進(jìn)行決策或瀏覽結果時(shí)，Web服務(wù)器接受請求，依據內容到數據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)資源計劃系統和制造執行系統是企業(yè)綜合自動(dòng)化中2個(gè)重要的系統。特別是MES彌合了企業(yè)計劃層和生產(chǎn)車(chē)間過(guò)程控制系統之間的間隔，是制造業(yè)信息集成的紐帶。MES通過(guò)強調制造過(guò)程的整體優(yōu)化來(lái)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。深刻理解FRP、MES系統先進(jìn)的管理思想和內在關(guān)系，使它們有機整合，方能使企業(yè)計劃水平和執行能力都得到提高。
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