钢铁企业信息化中MES与ERP的集成应用

    信息化是我国加快实现工业化和现代化的必然选择，作为国家建设重要支柱的钢铁企业，必须通过信息化来对企业内部的流程再造和重组，实现生产管理模式和企业制度的创新。提升企业的核心价值，形成完善的现代化企业管理模式。

　1 信息化的特点和体系结构

    钢铁企业一般涉及多段生产，工序多、设备复杂、企业投资大、资金流动频繁。为了准确全面和及时地反映企业经营状况，必须遵守严格的财会制度并实施灵活的资金管理。生产经营活动涉及的内容从财务、人事等传统信息管理领域延伸到生产管理领域。不仅要根据订单制定合理的生产计划、实施全面质量管理，还应对生产过程进行监控、采集，全面详尽地统计物料、产品等信息。信息化体系结构的五层模型如图1所示。

图1 信息化体系的五级系统架构

    这5层系统相互集成、相互协调。上面一层控制下面一层，下面一层向上面一层反馈运行信息，构成一个完整的企业信息化管理系统。

　2 基本理论

    2.1 MES

    MES国际联合会(MESA)对MES的定义是：“MES能通过信息传递．对从订单下达到产品完成整个的生产过程进行优化管理”。包括工序详细调度、资源分配和状态管理、质量管理、产品跟踪性能分析等11个主要功能模块。实际的MES产品可能是包含其中一个或几个功能模块。MES是通向过程、连接管理的生产执行系统，不仅要解决管理信息与过程信息的集成，而且要起到生产过程产生的信息与经营管理信息之间的相互转化作用，体现传递、加工和转换等功能．MES是ERP与PCS间的信息纽带，是工厂综合自动化信息系统的核心。

    2.2 ERP

    ERP把传统制造资源计划拓展为围绕市场需求而建立的企业内、外部资源计划系统，将客户需求和企业内部经营活动以及供应商的资源融合在一起，ERP的核心管理思想就是对整个供应链的管理，主要体现对整个供应链资源进行管理的思想、精益生产和敏捷制造的思想、事先计划与事中控制的思想。ERP创造面向供应链的管理模式，提供全方位集成的信息系统，使企业能够借以构建切合自身需要的管理模式和机制，更好地利用各种管理信息，提高管理效率、市场竞争力和快速响应能力。

　3 安钢MES与ERP的集成应用

    3.1 系统架构

    安钢一期信息化项目实施具体如下：

    (1)采用SAP ERP商务套件实施企业管理层信息化，一期实施销售、采购／库存、生产、质量、财务、成本等功能模块。

    (2)一期将在一炼轧一二轧(AT-MES)、二炼轧炉卷(BX-MES)、实施开发三级系统，支持ERP的流程管理及工厂生产管理需求。

    (3)其余的工厂一期实施广义计质量系统支持ERP／MES的流程管理需求。其规划如图2所示。

图2一期信息化规划图

    本次项目SAP与外部系统的接口涉及三家MES，每个系统均通过自己独立的WEB SERVICE与SAP XI交换数据，各MES之间通过SOAP方式直接交换数据，系统架构如图3所示。

图3 一期信息化系统架构

    3.2 通讯方式和内容

    安钢SAP ECC 6.0与BX-MES、RV-MES、AT-MES的通讯均采用以下方案：

    下传(SAP—XI—MES)采用ABAP Proxy技术调用方式，XI到MES采用SOAP异步通讯方式，通过ABAP Proxy发送至XI，并由XI转换为SOAP格式，再发送到MES的SOAP URL入口。

    上传(SAP-XI-MES)采用SOAP协议异步通讯方式。MES直接将SOAP消息发送至XI SOAPURL入口，XI进行相应数据格式和内容转换，然后使用ABAP Proxy将数据发送至SAP。

    从ERP到MES的主要数据：

    (1)物料主数据、客户主数据、供应商主数据等由后台作业每天自动下达新增或修改的。检验计划只针对AT-MES、RV-MES下达，BX-MES管理的生产厂的产品检验标准由MES负责管理。

     (2)RV-MES不接受销售订单，业务人员在SAP系统中创建经过质量评审后的销售订单，接口程序把业务人员选择的销售订单下达给MES：MES排产后反馈排产信息。

    (3)对于三个不同的MES和不同产品，生产订单的产生有不同的方式，有面向库存和面向订单生产模式，目前应用的MES只需要下达生产订单。

    从MES到ERP的主要数据：

    (1)生产订单申请和确认，MES触发SAP创建生产订单，创建后的生产订单自动下达三级．MES可以申请计划和非计划的订单。

    当MES完成所有的生产必要工序后，需要对生产订单进行产出确认，并按照财务的要求本次项目按最后机组产出的量作为每道工序的报工产量。

    (2)物料移动．负责处理所有有关物料存储位置、库存状态、库存性质等的变化操作。不同的移动类型将导致不同的物料移动结果，每一次库存移动，均会在系统中产生记录该笔业务的系统凭证，被称作“物料凭证”。

    (3)批次特性。对于采用批次管理库存的物料，MES按SAP的批次划分进行收货。并通过上传批次特性的接口归集批次特性。该接口用于RV-MES对SAP申请特性。

    3.3 MES与ERP的分工

    由上可以看出，ERP是对整个企业或企业集团业务的管理，而MES的管理是针对车间或生产分厂的。SAP与MES系统功能的划分如下：

    ERP是对企业整个运营资源的管理．强调物流、资金流的统一；ERP管理整个企业内部价值链和供应链，强调所有业务的整合、计划的协调和控制；ERP对计划和业务管理的时间段较宽，以日(以上)为排列单位，是基于订单的无限产能计划。

    MES的管理则更集中于生产现场资源。MES主要管理生产的执行．包括生产订单与工序计划、计质量管理、生产实绩反馈等。MES的生产计划以生产物料和生产设备为对象，是基于时间的有限产能计划。

    3.4 MES与ERP的集成

    ERP是面向公司级的，它根据人财物、产供销的状况，对企业资源进行调配，据此制定出生产管理计划。MES将ERP制定的生产管理计划分解到执行的操作层面，由此制定最优的生产调度计划。钢铁行业的信息化建设客观上要求实现MES与ERP的有效集成。主要体现在以下方面：

    3.4.1 生产计划

    在生产计划阶段。ERP系统根据销售订单排出生产计划，同时进行质量设计，并将结果由ERP导入MES。MES接收到生产订单后，首先将生产订单拆分为生产任务单，MES根据最大坯料原则，进行母板的设计和优化，并形成对炼钢的要料需求，炼钢根据生产需求进行组炉排产。在编制生产计划后，将排产信息上传至ERP，同时将排产信息转化为生产指令下达至二级计算机系统。MES与ERP相互协调，根据生产实际情况对计划进行调整，及时将结果反馈至ERP系统，以便ERP系统掌握生产完成时间以及产品交货时间。

    3.4.2 生产执行

    在生产执行阶段。需要采集和监控生产过程中的物料、质量、设备、能源等多方面信息，同时记录产成品信息与生产任务单进行匹配，并进行质量控制和检验，把质量结果反馈给ERP系统的质量管理模块。生产作业管理是生产操作岗位根据生产计划、产品质量、生产实绩和工艺参数标准等信息。完成生产操作的过程。生产实绩采集主要涉及生产过程中的各种原料投入和各种损耗等信息，在汇总生产实绩信息后，最终与生产订单匹配，根据生产实绩归并投料量和收货量，触发ERP记账。如果没有可匹配的生产订单，则需向ERP申请新的生产订单。

    3.4.3 销售管理

    产品下线时，MES负责执行ERP发出的各种物流转移指令，如入库、配货、退货等，此外，还与质量管理系统相结合，执行对产品的改判、降级、判废等操作。MES将产品数据写入库存数据库。通过库存管理模块执行入库操作。同时要能接受ERP系统的退货入库指令。ERP销售系统下达发货指令计划时指定产品批号，配货人员根据发货指令信息执行配货，并结合运输系统提供的车辆信息指定车号．最后执行发货出库，同时向ERP上传发货实绩．使ERP和MES库存保持一致，从ERP销售子系统中应能看到各库房的实时库存情况，并可监控违规操作。由上可以看出。ERP与MES功能分担的侧重点有所不同。但其功能组合支持完整的生产业务过程循环。共同构成计划、控制、反馈、调整的完整闭环系统，使信息能透明、及时、顺畅地交互传递。三级与四级功能模型如图4所示。

图4 三级与四级功能模型图

　4 实施效果

    本文介绍的MES与ERP之间的集成方案已成功实施近一年，实现了从客户订单到成品入库、发货到客户的全流程数字化管理控制。

    在集成应用中还存在以下问题：

    (1)忽视了管理现状和基础自动化水平现状，部分业务不规范，信息沟通不畅，不能发挥各自优势。

    (2)信息标准不一，企业的知识资源无法有效共享。各类业务系统只专注于本职能部门的应用，信息整合能力较弱。

    因此企业在设计集成时应明确各级系统的功能分担．对核心业务流程优化，通过可靠的数据通信机制确保信息交互。这样才使MES系统的生产计划更合理。使ERP系统的数据更及时有效，保证企业在经营管理和生产控制、生产和销售间做到一体化衔接。

　5 结语

    ERP与MES的集成能大大提高企业的管理自动化水平。深刻理解ERP和MES的管理思想，把握它们的发展趋势，对信息化建设有重要意义。

    但是，实现MES与ERP的整合，关键在于业务流程的优化和整合，以及对所涉及MES和ERP系统的具体分析以充分发挥各系统的长项，钢铁企业在决定MES和ER的整合方案时，还要充分考虑企业产品结构和管理模式的特点，采用合适的方案。

    本文提出的关于集成设计的见解，有助于从整体上把握钢铁行业信息化的内涵和实施方向．可以为规划与实施提供有关系统整体结构方面的参考。具有广泛的推广和借鉴意义。

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