制造業(yè)信息化，MES是關鍵
2018-08-28
1、引言
如今社會的網絡信息技術的高速發(fā)展，大大的推動了企業(yè)信息化進程的發(fā)展?，F如今以ERP為代表的管理信息系統(tǒng)數控加工的自動化技術，已經在企業(yè)中大規(guī)模的使用，管理系統(tǒng)及自動化管理使得在生產過程中人為的生產因素大大的減少。提高了企業(yè)的整體的生產效率，并且對于產品的質量嚴格把關。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的結合起來，導致企業(yè)計劃層缺少有效的及時性信息，生產層更是卻少合理性的調度與協調。企業(yè)的計劃層與生產層無法及時的對企業(yè)的生產信息進行及時行的溝通，無法做出及時而又準確的信息進行下達，但是生產執(zhí)行管理系統(tǒng)恰好填補了這一個空缺。通過控制包括物料、生產人員、設備等信息來提高企業(yè)在市場中的競爭力，提供一種平臺集成多功能的方式，從而實現了在當今社會中企業(yè)所需要的實時性的需求。
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80年代末，進入20世紀90年代逐步成型并獲得迅速發(fā)展。美國先進制造研究機構AMR將MES定義為“位于上層的計劃管理系統(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、管理人員提供計劃地執(zhí)行、跟蹤以及所有（人、設備、物料及客戶需求等方面）的當前狀態(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和數據采集與監(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)其他生產管理系統(tǒng)有著密切的關系，MES國際聯合會根據實踐歸納了11個功能模塊：資源管理；詳細計劃；生產調度；文檔管理；現場數據采集；人力資源管理；質量管理；過程管理；設備維護管理；生產跟蹤；性能分析。精誠軟件EAS-MES根據市場的發(fā)展及企業(yè)的成功實施，發(fā)現企業(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)計了如下的模塊：基礎數據、客戶訂單、數據采集、生產報表、系統(tǒng)管理、生產訂單、設備管理、質量報表、人事管理、生產任務、質量管理、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，并且針對于客戶的需求實施定制開發(fā)的業(yè)務，使企業(yè)的管理及發(fā)展有著更長遠的優(yōu)勢。
2.2 MES的功能
MES是通向過程、連接管理的生產執(zhí)行系統(tǒng)，不僅要解決管理信息與過程信息的集成，而且要起到生產過程產生的信息與經營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，是工廠綜合自動化信息系統(tǒng)的核心。
3、執(zhí)行層與計劃層信息系統(tǒng)的分析與聯系
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、提高企業(yè)的管理水平，以提高企業(yè)對市場響應速度及生產效率，提高企業(yè)競爭力。ERP是建立在信息技術基礎上，以系統(tǒng)化的先進管理思想為企業(yè)決策層及員工提供決策運行手段的管理平臺，以顧客驅動的基于時間的面向整個供應鏈的企業(yè)資源規(guī)劃系統(tǒng)。MES能通過信息傳遞，對從訂單下達到產品完成整個的生產過程進行優(yōu)化管理，指導企業(yè)的生產，從而使其既能提高企業(yè)及時交貨能力，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，無法對實時事件進行及時處理。MES是面向車間層的生產管理技術與實時信息系統(tǒng)，它通過對生產過程進行實時監(jiān)視、診斷和控制，為系統(tǒng)提供實時信息，有效地指導工廠的生產運作過程，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(zhí)行層的管理信息系統(tǒng)。ERP生產計劃的制定受到現有的生產能力、生產設備、原材料、生產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)的計劃需要MES系統(tǒng)為其提供有效的信息數據對企業(yè)計劃進行指導和處理。MES對生產過程進行實時監(jiān)視、診斷和控制，完成生產單元整合和系統(tǒng)優(yōu)化，在生產過程層進行物料平衡、制訂生產計劃、實時排產及優(yōu)化調度，實現從訂單下達到產品完成整個的生產過程進行優(yōu)化管理。MES為ERP系統(tǒng)和控制系統(tǒng)提供關鍵聯接，在整個企業(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)整合內容
MES需要與計劃層進行信息交互，通過企業(yè)的連續(xù)信息流來實現企業(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能夠自動接受來自ERP生產任務信息，當ERP中的數據信息隨著市場和客戶訂單變化而發(fā)生變化時，MES中的數據也隨著實時更新；同樣，當MES中的數據信息發(fā)生變化時，ERP也能實時獲得變化的信息，在ERP中能夠對MES的上傳信息進行查詢。
實現MES與ERP的整合，關鍵在于業(yè)務流程的優(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。首先，信息系統(tǒng)都是為業(yè)務服務的，MES和ERP各自解決一部分業(yè)務問題，分別反映一部分業(yè)務流程，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。
在信息交互關系上，MES向上層ERP提交生產計劃完成信息、物料和能量平衡信息、生產能力、材料消耗、勞動力和生產線運行性能、庫存狀態(tài)及實際定單執(zhí)行等涉及生產運行的數據；同時接受ERP層的生產計劃、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層分布式體系結構，各個組件均封裝在Web服務器中。采用關系型數據庫系統(tǒng)，在Web服務器端提供統(tǒng)一的數據庫接口模塊，通過標準的SQL語句對后臺數據庫進行操作，把ERP系統(tǒng)的數據存放在MES系統(tǒng)的數據庫中；同時把Web系統(tǒng)的數據存放在ERP系統(tǒng)的數據庫中，以實現系統(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等來驅動數據庫。當用戶在瀏覽器中輸入命令時，MES或ERP系統(tǒng)通過調用封裝在系統(tǒng)內的接口程序來完成對數據庫的操作。
3.3 MES與ERP的系統(tǒng)整合解決方案
制造業(yè)信息化建設客觀上要求實現MES與ERP的有效集成，集成的方法是對生產相關的業(yè)務流程進行疏理和優(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”和“出”來設計2個系統(tǒng)間的接口。對于異構數據庫系統(tǒng)，要實現MES與ERP的系統(tǒng)整合，還必須對異構數據庫進行轉換。
采用開放數據庫互連技術和SQL語句，通過驅動程序與不同數據庫進行連接，再通過嵌入的SQL語句對異構數據庫進行轉換，這種方式可以實現實時數據轉換。利用Web技術，當用戶需要查詢相關的信息時，只要在瀏覽器中輸入命令，調用系統(tǒng)的各個組件進行決策或瀏覽結果時，Web服務器接受請求，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(tǒng)和制造執(zhí)行系統(tǒng)是企業(yè)綜合自動化中2個重要的系統(tǒng)。特別是MES彌合了企業(yè)計劃層和生產車間過程控制系統(tǒng)之間的間隔，是制造業(yè)信息集成的紐帶。MES通過強調制造過程的整體優(yōu)化來幫助企業(yè)實施完整的閉環(huán)生產，同時也為敏捷制造企業(yè)的實施提供了良好的基礎。深刻理解FRP、MES系統(tǒng)先進的管理思想和內在關系，使它們有機整合，方能使企業(yè)計劃水平和執(zhí)行能力都得到提高。
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