PDM、ERP与MES的实施顺序问题!
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2019-10-15 09:57    文章来源:ERP之家(erphome)
文章摘要:有观点认为,没有产品数据管理(PDM),企业资源计划(ERP)就是无源之水,没有制造执行系统(MES),ERP就是无本之木,所以ERP就成为“枯萎的ERP”。

     PDM 与 ERP 谁先谁后     

首先从数据流向上看它是对的。没有产品设计,没有零件目录,没有工艺文件和工时定额,生产组织是无法进行的。这无论搞不搞信息化都得如此。但是,就信息集成的角度来讲,必须视企业的情况而定:按定单设计的企业,产品结构频繁变化,生产周期又短,这时如果没有 CAD 和 PDM,却要运行 ERP,确实是非常困难的,这样的企业我们主张先上 CAD 和 PDM,再上 ERP。

但就一般企业而言,产品结构相对稳定、新老产品都在同时生产,企业就是上了 CAD 和 PDM,设计部门的主要精力肯定还是放在新产品的设计上,无暇顾及老产品的信息化。而生产管理则不同,新老产品都要进行管理,这样,在相当长的一段时间内,即使上了 PDM,老产品的物料数据、物料清单、工艺路线及工时定额数还是要靠手工录入,不能依靠 PDM 的集成。

从发展历史来看,MRPⅡ和 ERP 至今已有近 30 年的历史,而 PDM 只有 10 来年,这就证明没有 PDM 的年代,MRP 和 ERP 仍然是可以运行的。

     MES 与 ERP 谁先谁后     

制造执行系统,MES 按照美国 AMR 研究公司对 MES 的定义:MES 是一个工厂层的信息系统,介于企业领导层的计划系统与生产过程的直接工业控制系统之间。它以当前视角向操作人员/管理人员提供生产过程的全部资源(人员、设备、材料、工具和客户要求)的数据和信息。MES 在工厂综合自动化系统中起着中间层的作用。

在 ERP 系统所产生的长期计划的指导下,MES 根据底层控制系统采集的与生产有关的实时数据,对短期生产作业的计划调度、监控、资源配置和生产过程进行优化。

MES 的功能??榘üば蛳晗傅鞫?、资源分配和状态管理、生产单元分配、过程管理、人力资源管理、维护管理、质量管理、文档控制、产品跟踪和产品清单管理、性能分析和数据采集等???。在 MES 下层,是底层生产控制系统,包括 DCS、PLC、NC/CNC 和 SCADA 或这几种类型的组合。

     制造执行系统的三层模型     

可见,MES 是业务计划系统和控制系统的中间环节,什么样的制造业企业有完善的控制系统呢,流程工业和高度数控化的离散制造业,只有这类企业他们才能从底层控制系统中采集生产执行情况的数据,反馈给 MES 和 ERP。也只有在这种环境下,MES 才能显示出它独特的魅力。在这种环境下可以说:没有 MES 的 ERP 在执行层就像没有触觉和视觉,不能得到及时准确的信息反馈。这类企业上 MES 是完全必要的。

然而对于一般的离散制造业,由于设备自动化水平低,底层缺乏甚至根本就没有控制系统,没有办法从底层自动获取生产执行数据,一切生产执行数据都需要人工键入,这时的 MES 就失去了它的威力。这种生产环境下的 MES 与 ERP 的车间生产管理系统没有两样,因此也谈不上没有 MES 的 ERP 是「无本之木」,因此,并非什么企业都需要 MES。

同样的理由,从发展历史来看,MRPⅡ和 ERP 至今已有近 30 年的历史,而 MES 只有 10 来年,证明没有 MES 的年代,MRPⅡ和 ERP 仍然是可以运行的。

     结论     

按定单设计,按单件制造,产品结构数据变化频繁的企业,建议先上 PDM/PLM,再上 ERP。对于一般企业先上什么后上什么,一定要视企业的需求而定。对于流程工业和高度数控化的离散制造业,MES 可以从底层控制系统中获取及时、准确的数据,这时 MES 具有独特的魅力,对于那些自动化程度很低,甚至根本就没有底层控制系统的企业,ERP 中的车间管理和 MES 具有相同的功能。

附录:

流程型企业 SCM、ERP、MES、PCS 如何集成?

来源:赛意科技

前言

流程型生产企业是指被加工对象不间断地通过生产设备,石化、冶金、电力、轻工、制药、环保等在国民经济中占主导地位的行业,基本的生产特征是通过一系列的加工装置使原材料进行规定的化学反应或物理变化,最终得到满意的产品。流程工业在全球 500 强行业中大约 70 余家,占 15%,其营业收入占总收入的 16.5%(据财富杂志 1999 年数据)。我国流程企业年产值占全国企业年总产值的 66%(据中国经济统计年鉴 1999 年数据),流程工业的发展状况直接影响国家的经济基础。

流程型企业大多是重要的能源和原材料工业,产品品种稳定,生产量大,工艺大多固定,一般是按库存生产模式。连续工业的生产一般都伴随着化学变化,通常是在高温高压等恶劣条件下进行的,其生产长年不间断,停产常?;岽淳薮蟮木盟鹗?,企业的自动化目标是如何有效地监测和控制生产过程,使生产过程处于最佳状态,节省原材料,降低能耗与其它消耗,提高产品的优质品率,提高设备的寿命等。流程型企业普遍采用 DCS、PLC 等控制系统,自动化程度较高。

1. 流程型企业 ERP/MES/PCS 的三层结构

1.1 ERP/MES/PCS 的三层结构

20 世纪 80 年代后期,全球市场竞争日趋激烈,流程型企业通过实施 MRPⅡ/ERP 来提高管理水平提升企业的竞争力。然而,企业上层的生产计划管理 (ERP) 受市场影响越来越大,计划的适应性问题日渐显露出来,与底层的过程控制系统 (PCS) 之间脱节的矛盾也日益突出。如何有效利用上层的 ERP 与下层的 PCS 之间的数据,提高计划、调度的实时性和灵活性,已成为企业关心的问题。

以 MRPⅡ/ERP 为代表的管理信息系统,以及以 PLC、DCS 为代表的自动化技术,在流程型行业已经大规模应用。尽管这两类系统的推广取得了一定效果,但却忽略了两者之间的有效配合,导致企业上层计划缺乏有效的实时信息支持、下层控制环节缺乏优化的调度与协调。计划层与车间执行层无法进行良好的双向信息流交互,企业就难以实时反应。为解决这个问题,美国先进制造研究机构 (AMR) 提出了「制造执行系统 MES」的概念,MES 是位于上层的计划管理系统与底层的过程控制系统之间的面向车间层的管理信息系统。

最下层的控制系统聚焦于生产过程的设备,以秒 (s) 为单位监控生产设备的运行状况??刂普錾?。中间层的制造执行系统着眼于整个生产过程管理,考虑生产过程的整体平衡,注重生产过程的运行管理,注重产品和批次,以分 (min) 小时 (h) 为单位跟踪产品的制造过程。最上层的经营计划系统以产品的生产和销售为处理对象,聚焦于定货、交货期、成本和顾客的关系等,以月、周、日为单位。

在流程工业现代集成制造系统中,MES 起着将从生产过程控制中产生的信息、从生产过程管理中产生的信息和从经营管理活动中产生的信息进行转换、加工、传递的作用,是生产过程控制与管理信息集成的重要桥梁和纽带。

1.2 ERP/MES/PCS 间的数据传递

MES 的主要功能包括:生产调度、资源分配、工时管理、文档控制、数据采集、WIP 跟踪、质量管理、设备管理等,是连接 ERP 与 PCS 的桥梁。一方面,MES 为 ERP 系统提供及时、准备的数据和信息,另一方面,通过 PCS 的底层数据采集与分析,为优化、控制生产线的运行提供依据和保证,以适应企业对实时化的要求。

从 ERP→MES→PCS 的信息传递:ERP 经过 MRP 运算后,需要将产品的生产需求、BOM、企业生产资源、工作日历、加工指令、库存状态等信息加工处理后,将工序和生产调度、零件清单、生产分析报告、物料短缺信息、生产优化运行参数等传递给 PCS 层,PCS 层根据获得的数据进行相应的操作。

从 ERP→MES→PCS 的信息传递:PCS 接受到 MES 下达的工作指令完成相应工作,在 PCS 层工作的同时将底层信息实时反馈给 MES,这些信息包括:工序进展信息、设备运行参数、物料使用状态、工件装夹时间、实际工作时间、产品完成数量、废品数量、作业状态、任务状态以及设备状态等,MES 层对信息作进一步处理后,将工作订单状态、资源状态、工时信息、物料消耗情况、实际的生产工艺、WIP 信息、废品信息、实际的库存状态、人员分配信息等反馈给 ERP 系统。

信息流在三层系统中的传递、反馈保证了信息的实时性,使企业实现生产实时计划与调度、动态成本管理成为可能。

1.3 ERP/MES/PCS 的信息集成

ERP/MES/PCS 中,系统开发平台、数据库可能是异构的,在三层中要实现信息共享与集成,必须实现跨平台。采用 W3C 制定的 XML 可以实现跨平台,XML 文件是文本文件,使异构系统中的数据信息统一进行定义、组织和表示成为可能,目前主要的关系数据库都具备读取和生成 XML 数据的能力,在各行业 XML 得到了普遍的支持。

在 ERP/MES/PCS 三层结构中,ERP 与 MES 的信息的交互、共享均通过 XML 实现。底层控制系统与 MES 的通讯采用 OPC(OLEforProcessControl) 标准。OPC 采用 Client/Server 的通信模式,OPC 定义了一套应用于支持过程数据访问、报警、事件、过程历史数据访问等功能的 COM 接口,OPC 服务器一方面负责与现场设备的通信,另一方面将获取的数据通过标准的 OPC 接口 (OPCServer 对外接口的一致性) 供调用方调用。制造执行系统与底层控制系统的通信模式见图所示。

2. 流程型企业 SCM/ERP/MES/PCS 集成框架

对于不断变化的市场需求和不断变化的全球竞争环境,过去那种以生产为核心的企业经营管理模式不再适应当前形势,必须从整体上考虑企业运作,把原料供应、运输、仓储、生产制造、产品运输、销售,客户及客户需求作为一个整体来对待,通过供应链的管理和优化,实现降低成本,提高产品质量,提高生产柔性、改善客户服务等竞争优势。

在整个供应链上,企业的收益不仅取决于企业内部流程的加速运转和自动化,还取决于企业将这种效率传递给由它的供应商和客户组成的整个供应链系统的能力。供应链上的各节点企业通过协作经营和协调运作,将各节点企业的分散计划纳入整个供应链的计划中,大大增强该供应链在大市场环境中的整体优势,同时也使各企业之间均实现以最小的个别成本和转换成本来获得成本优势。有效的供应链管理能够使上下游企业可最大限度地减少库存,使所有上游企业的产品能够准确。及时地到达下游企业,这样既加快了供应链上的物流速度,又减少了各企业的库存量和资金占用。通过这种整体供应链管理的优化作用,实现了整个价值链的增值。

通过计算机网络技术,利用电子商务将上、下游企业组成整个产业系统的供应链,实现了供应链节点企业间的无缝联结,组成一个动态的、全球网络化的供应链网络,通过这种整体供应链管理的优化作用,实现了整个价值链的增值,真正提升企业的核心竞争力。通过电子商务系统可以使企业与供应商、经销商、顾客紧密联系起来,将经销商每天的经营情况,包括订单、计划、汇票等及时,准确地汇总到企业的数据库中,同时通过电子商务系统供应商、代理商可以了解订货、发货情况,通过企业的相应的数据库可以查询企业的产品的生产销售和库存等情况。

在供应链中实现企业内部独立的信息系统之间的信息交换,需要解决以下问题:异构数据库的相互访问、不同体系结构应用软件之间的数据交换、不同的企业采用不同的通讯协议等。

Web 服务是近年发展起来的新一代 Web 技术,V 服务是一种过程和一组协议集,通过 SOAP、WSDL、UDDI3 个组件,Web 服务按照服务提供者、服务注册者、服务使用者的三角关系开始运作。服务提供者把能提供的服务向第三方代理机构登记注册,服务中介者把供给者的服务项目制成名录 (Directory),服务使用者需要服务时,先搜寻注册目录,找到合适的供应者,然后通过 SOAP 标准直接与供给者联系,信息以 WSDL 的 XML 格式传输。

Web 服务能够很好地解决企业间信息集成问题,与传统的 Web 应用方式比较,Web 服务是松耦合,可灵活实现跨厂商、跨平台、跨语言?;?Web 服务的 SCM/ERP/MES/PCS 信息集成框架。

在供应链中,制造商、供应商、经销商、顾客之间可以为经过授权的合作伙伴提供实时的信息,如库存、价格信息、订单执行情况等。如果经销商要查询订单的执行情况,经销商需要通过 UDDI 注册服务器查询所有服务的 WSDL 描述,并将得到的 WSDL 描述生成 SOAP 请求消息,绑定服务提供者,SOAP 请求被作为一条 HTTPPOST 请求发出,交由 Web 服务器处理。Web 服务器分析 HTTP 信息并找到 SOAP 路由器的名称,然后将请求消息传递到指定的 SOAP 路由器。SOAP 路由器分析 HTTP 头找出某个 Web 服务适配器的位置,通过 Web 服务适配器依次将该请求传送到 ERP/MES/PCS 系统,底层控制系统将产品完成情况实时反馈给上层的 ERP 系统,ERP 系统将结果返回给 Web 服务适配器。适配器将得到的结果通过 SOAP 消息,返回给 SOAP 路由器。最终服务请求者 (经销商) 收到包含执行结果的 SOAP 数据包,利用 XML 解析器对 XML 数据进行解析,取出所需的数据。

3. 结束语

流程型行业是国民经济发展的重要支柱性产业,流程企业如何将先进的工艺制造技术、现代管理技术以及先进的过程控制技术相结合,如何将企业的经营管理、生产过程控制、运行与管理作为一个有机整体进行管理与控制,以实现企业的优化控制、优化运行与优化管理,是流程型企业迫切需要解决的问题。

流程企业 SCM/ERP/MES/PCS 集成系统的实施,不仅可实现企业的综合自动化,而且促使企业管理从以职能为中心向以过程为中心转变,实现扁平化的管理模式,使企业能适应多变的市场,实现敏捷制造和一体化过程控制的要求;使流程企业的生产过程处于最佳状态,节省原材料,降低能耗与其它消耗,提高产品的优质品率,提高设备的寿命与利用率。


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