MES与ERP的集成

1.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。一般来说，两个系统的数据通信需要由中间件技术来解决，可以把集成模式分为直接集成模式与间接集成模式。
2.1 直接集成模式
直接集成模式是指不通过任何的中间数据库、中间文件或中间系统而直接通过一个系统操作另外一个系统，进行数据信息的传递和流程的集成方式。直接集成模式也可以分为多种集成方法，根据实际集成程度的不同，集成方法也会有所区别，一般可以分为接口调用集成和数据库集成。
(1) 基于直接集成模式的API(application program interface)接口调用集成方法。这种集成模式同一般的接口函数调用基本相同，通过接口调用实现数据的传递和流程的集成(见图2)。如比较流行的ERP软件SAP R/3中的业务应用程序接口( business application program interface，BAPI)和远程调用(remote function call，RFC)接口，就是比较典型的API接口，通过对接口的调用可以获取数据信息和实现程序、流程集成。
(2) 基于直接集成模式的数据库集成方法。对于一般的数据库级的集成，可以通过直接调用系统数据库的形式读取数据。同时，数据集成也支持程序级别或流程级别的集成。一般通过JDBC/ODBC的数据访问方式就可以进行数据库的集成，当然数据格式的一致性是必需的。
2.2 间接集成模式
间接集成模式主要指通过中间文件、中间数据库以及中间系统进行系统集成的集成模式。间接集成模式是一种更灵活的集成模式，比较适合进行数据级别的系统集成，同时也可以通过间接集成模式作为进行程序级别或流程级别集成的基础。间接集成模式可以分为以下几种集成方法。
(1) 基于间接集成模式的API接口调用集成方法。在间接集成模式中，API调用集成方法一般是通过在中间系统中进行API调用，进行数据的传递和信息的共享(见图3)。通过API调用可以避免通过数据库的方式可能对底层数据库结构的破坏。
(2) 基于间接集成模式的中间文件集成方法。主要包括Excel文档、XML文档以及其他格式的文档。利用文档方便简便的格式，通过文档传递交换数据信息实现系统之间的集成(见图4)。
(3) 基于间接集成模式的中间数据库集成方法。这种方法主要是通过中间数据库进行不同系统之间的数据信息共享和集成。这种方法相比中间文件集成方法更支持大规模的数据存取和系统集成。
2.3 传统ERP，MES，SFC三层架构的弊端
使用传统的ERP，MES，SFC三层结构，虽然可以解决企业在各个层面的需求，但是将不可避免的带来一系列弊端。
1) 功能重叠
ERP系统向下包含了部分MES系统的功能，如生产控制管理模块的车间控制、制造标准等功能，MES系统中有对应的功能更强大的模块；MES系统也向上包含了部分ERP系统的功能，如人力资源管理、生产性能分析等模块，是ERP系统更擅长的功能。
2) 数据异构
ERP系统以先进的企业管理思想为主线，面向企业资源的合理高效利用进行建模，侧重对计划层的信息处理；MES系统以企业生产制造过程为研究对象，优化从订单下达到产品完成的整个生产过程，侧重对制造过程的信息处理。显然，两类系统建模过程中的侧重点不同，而且一般由不同的软件公司实现，所建立的数据模型肯定会存在较大的差异，这给两类系统的集成运行带来一定的困难。
3) 系统复杂
一般来讲，ERP系统与MES系统都带有各自的底层数据库系统，应用层程序更是存在很大区别，这会使两类系统集成后非常复杂，运行和维护困难。
4) 费用增加
显然，两类系统的实施及集成运行，会带来资金、设备及人力资源费用的增加。
3 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。
3.1 系统整合后ERP功能更完善
除了原MES独有的功能模块，与ERP有功能耦合的模块整合到ERP中后，将使ERP原有的功能更完善更强大，产生1+1>2的效果。
3.1.1 生产计划和调度一体化
生产计划与调度一体化将是生产计划模块发展的一个重要方向。ERP系统中生产计划模块根据企业的生产能力和需求制定较为长期的计划，由于得不到底层实时准确的数据支持，比如资源的状态信息和生产线上的产品状态信息，使得制定的计划执行率不是很高，尤其在按订单加工或装配的企业，常常造成订单延期的情况，对企业的信誉造成负面的影响。在获得了底层数据的支持以后，ERP系统可以根据准确实时的信息制定准确的生产计划，并且可以根据实时的数据对生产现场进行合理调度，从而确保订单的按期完成，最大效率利用生产资源。
3.1.2 质量管理
ERP系统中质量管理模块利用全面质量管理理论，将质量管理的活动覆盖企业生产经营管理活动的全过程——供应商的开发、原材料的采购、产品的制造到产品的销售、售后服务等。同样，在获得生产现场数据的前提下，将使质量管理中最重要的环节——生产现场的质量管理得以更好的实现，从而加强ERP中的质量管理功能。
3.1.3 成本管理
ERP系统中成本管理模块的功能主要是成本计算。产品成本是由直接成本和间接成本构成。直接成本包括直接材料费用和直接人工费用，间接成本包括变动制造间接费用和固定制造间接费用。在获得生产车间的准确数据后，对直接材料费用和直接人工费用的计算将更为准确，对变动制造间接费用和固定制造间接费用的计算也可以通过对历史记录的统计计算得出更为精确的数据，从而更加有利于成本控制。
3.1.4 人力资源管理
ERP系统的人力资源管理侧重于人事管理，主要涉及员工招聘、培训计划、绩效评估、报酬管理等。其管理的对象主要是上层管理人员和技术人员。MES中劳动力管理的对象主要是生产车间的工人，侧重于工人的出勤情况、工人的工作状态等等。将劳动力管理模块整合到人力资源模块中使ERP的人力资源模块的功能更加全面。
3.1.5 设备管理
在原ERP系统的设备管理模块的设备维护中，采用的方法是定期保养，对于设备的突然故障只能停工维修，这会影响生产的正常进行。在获得了设备的历史记录以后，可以加以分析，进而得出设备的使用情况，对未来可能发生的故障提前做好保养或者更新零部件，起到未雨绸缪的效果。设备管理还可以结合资源状态，进行资源状态管理和资源分配，并结合生产管理模块实现计划和调度功能。
除了以上与ERP整合到一起的模块，MES还具有产品状态跟踪、生产过程管理等独立的模块。将其扩充入ERP系统，使ERP系统可以具有覆盖MES的功能，在ERP系统中就可以实现对生产过程的管理，这也有利于企业实现扁平化的管理。
4 离散制造业ERP解决方案的一些设想
“十五”期间，国家863高技术计划先进制造与自动化技术领域在流程工业MES方面设立了技术攻关和示范应用项目，在钢铁、石化等行业取得了很大的进展。“十一五”期间，国家在离散制造业领域的基于实时信息的制造系统设立了专题，将对离散制造业的生产过程优化进行重点研究。
4.1 系统架构
整合了MES功能的新ERP系统，可以随时随地查询生产现场的情况，因此，采用B/S + C/S的架构较为合适，企业管理人员和客户都可以直接查询生产现场情况。对不同的管理人员和技术人员设立不同的权限。
4.2 数据采集系统
数据采集系统是MES最基础也是最重要的功能，没有生产现场的数据，系统犹如无源之水，功能再强大也无法发挥出来；因此，一个良好的数据采集系统是管理信息系统获得成功的保障。离散制造业与流程行业的一个很大的不同就是离散制造业加工的对象是独立的个体，因此离散制造业生产现场的数据采集需要完全不同于流程行业的数据采集方案。
生产现场需要采集的数据有产品的状态信息、物料信息、设备状态信息、员工状态信息等。
1) 产品状态信息的采集
通过条形码或者RFID技术可以实时检测到产品状态信息，检查计划的完成情况，对可能延期的订单进行调度安排等措施。同时，还具有记录产品所用配件的ID、厂家、批号等，记录产品的历史记录，实现产品的追随功能。
2) 物料信息的采集
加工或装配之前，物料进人指定地点。如果物料齐全，则表示可以顺利进行装配；如果电脑显示物料缺失，则产生提示信号。同时记录物料信息，重要部件用条形码记录，小零件可以用批次记录。
3) 设备状态信息的采集
设备的状态信息采集将用于分析设备利用率，分析关键资源，以及监控设备本身的状况。
4) 员工信息的采集
操作工人的状态也是影响生产进行的一个重要因素，可以通过采用RFID技术采集操作工人的地理位置信息，从而避免由于操作工人离开等因素造成的生产故障。
离散制造业的管理系统流程图如图5。
5 结束语
对企业来说，不同的企业对企业信息化的需求和侧重点不同，尤其是对MES的功能，企业往往只需要其中几个甚至一个模块。如果在原有ERP的基础上，再实施一套MES系统，会带来如2.3节中提到的一些弊端。此时，可以通过在ERP中进行二次开发实现需要的功能，而绝大多数ERP软件都支持二次开发，通过对ERP系统中模块的修改或扩充，可以实现企业所需功能。
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。

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