MES與ERP在安鋼信息化中的系統(tǒng)集成

路銀北 王 冰 張愛(ài)芳 付革紅

(安陽(yáng)鋼鐵股份有限公司)

MES與ERP在安鋼信息化中的系統(tǒng)集成

路銀北 王 冰 張愛(ài)芳 付革紅

(安陽(yáng)鋼鐵股份有限公司)

在冶金企業(yè)實(shí)現(xiàn)信息化的過(guò)程中，企業(yè)越來(lái)越強(qiáng)烈地意識(shí)到M ES與 ERP的有效集成是一個(gè)重要環(huán)節(jié)，是提高企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的重要技術(shù)之一。本文論述了現(xiàn)代鋼鐵企業(yè)信息化建設(shè)的整體架構(gòu)和 ERP和M ES的主要功能，介紹了安鋼信息化系統(tǒng)的實(shí)施情況，探討 ERP與M ES的集成和應(yīng)用，最后指出在應(yīng)用中存在的問(wèn)題和解決辦法。

MES ERP信息化 集成

0 前言

信息化是我國(guó)加快實(shí)現(xiàn)工業(yè)化和現(xiàn)代化的必然選擇，作為國(guó)家建設(shè)重要支柱的鋼鐵企業(yè)，必須從企業(yè)自身的經(jīng)營(yíng)機(jī)制、管理體制出發(fā)，通過(guò)信息化來(lái)對(duì)企業(yè)內(nèi)部的流程再造和重組，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)管理模式和企業(yè)制度的創(chuàng)新，提升企業(yè)的核心價(jià)值，形成完善的現(xiàn)代化企業(yè)管理模式。

1 概況簡(jiǎn)介

安鋼目前已經(jīng)形成100 t轉(zhuǎn)爐—中板軋機(jī)、35 t轉(zhuǎn)爐—線(xiàn)棒型材軋機(jī)、150 t轉(zhuǎn)爐—爐卷軋機(jī)、1780mm熱連軋等高效生產(chǎn)線(xiàn)。就生產(chǎn)組織而言，目前是以庫(kù)存生產(chǎn)和訂單生產(chǎn)相結(jié)合的生產(chǎn)模式，就管理機(jī)制而言，屬于職能型管理模式。實(shí)行兩級(jí)核算、計(jì)劃成本、資金集中、多級(jí)計(jì)劃、多級(jí)倉(cāng)庫(kù)、分散采購(gòu)的管理方式，在業(yè)務(wù)處理方式上，大量的手工業(yè)務(wù)處理加部分初級(jí)的計(jì)算機(jī)應(yīng)用，兩者交叉并存。

安鋼集團(tuán)內(nèi)各二級(jí)單位已建成的信息系統(tǒng)是自成體系，建設(shè)時(shí)間跨度大，規(guī)模小，技術(shù)路線(xiàn)各異，編碼、平臺(tái)不統(tǒng)一，系統(tǒng)之間不互聯(lián)。各主要生產(chǎn)系統(tǒng)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)設(shè)備控制和過(guò)程控制，實(shí)現(xiàn)一、二級(jí)自動(dòng)化；計(jì)量系統(tǒng)能夠做到進(jìn)、出廠物資及能源量、廠際間物資及能源量的計(jì)量和網(wǎng)絡(luò)化采集，部分工序?qū)崿F(xiàn)投料計(jì)量；質(zhì)量檢化驗(yàn)數(shù)據(jù)部分實(shí)現(xiàn)自動(dòng)采集存儲(chǔ)，但基本都是單機(jī)應(yīng)用或者局部信息共享。

由于當(dāng)前的現(xiàn)狀不適合市場(chǎng)的模式，為此對(duì)公司進(jìn)行了企業(yè)信息化的總體規(guī)劃，確定了用 SAP的ERP套件實(shí)施企業(yè)信息化四級(jí)系統(tǒng)，計(jì)劃在第一煉軋廠—第二軋鋼廠、第二煉軋廠實(shí)施M ES(即AT-M ES和BX-M ES)，其他生產(chǎn)廠通過(guò)實(shí)施廣義計(jì)量質(zhì)量系統(tǒng)(即RV-M ES)支持 ERP的業(yè)務(wù)功能實(shí)現(xiàn)。

2 信息化的特點(diǎn)和體系結(jié)構(gòu)

鋼鐵企業(yè)一般涉及多段生產(chǎn)，工序多、設(shè)備復(fù)雜、企業(yè)投資大、資金流動(dòng)頻繁[1]。生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)涉及的內(nèi)容從財(cái)務(wù)、人事等傳統(tǒng)信息管理領(lǐng)域延伸到生產(chǎn)管理領(lǐng)域。不僅要根據(jù)訂單制定合理的生產(chǎn)計(jì)劃、實(shí)施全面質(zhì)量管理，還應(yīng)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控、采集，全面詳盡地統(tǒng)計(jì)物料、產(chǎn)品等信息。信息化體系結(jié)構(gòu)的五層模型[2]如圖1所示。其中 L5包括決策支持系統(tǒng) (DDS)，供應(yīng)商管理系統(tǒng)(SRM)，供應(yīng)鏈管理系統(tǒng) (SCM)，客戶(hù)關(guān)系管理系統(tǒng)(CRM)等；L4 ERP包括銷(xiāo)售與分銷(xiāo)(SD)，采購(gòu)供應(yīng)(MM)，生產(chǎn)(PP)，質(zhì)量(QM)，人力資源 (HR)模塊，財(cái)務(wù)成本(FI/CO)等。

圖1 信息化體系的五層系統(tǒng)架構(gòu)

這五層系統(tǒng)相互集成、相互協(xié)調(diào)，上面一層控制下面一層，下面一層向上面一層反饋運(yùn)行信息，構(gòu)成一個(gè)完整的企業(yè)信息化管理系統(tǒng)。

2.1 MES

M ES國(guó)際聯(lián)合會(huì) (M ESA)對(duì)M ES的定義是：“M ES能通過(guò)信息傳遞，對(duì)從訂單下達(dá)到產(chǎn)品完成整個(gè)的生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化管理”[3]。包括工序詳細(xì)調(diào)度、資源分配和狀態(tài)管理、質(zhì)量管理、產(chǎn)品跟蹤性能分析等十一個(gè)主要的功能模塊。M ES是通向過(guò)程、連接管理的生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)，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(zhuǎn)化作用，體現(xiàn)傳遞、加工和轉(zhuǎn)換等功能，M ES是 ERP與 PCS間的信息紐帶，是工廠綜合自動(dòng)化信息系統(tǒng)的核心。

2.2 ERP

ERP把傳統(tǒng)的制造資源計(jì)劃拓展為圍繞市場(chǎng)需求而建立的企業(yè)內(nèi)、外部資源計(jì)劃系統(tǒng)，將客戶(hù)需求和企業(yè)內(nèi)部的經(jīng)營(yíng)活動(dòng)以及供應(yīng)商的資源融合在一起，ERP的核心管理思想就是對(duì)整個(gè)供應(yīng)鏈的管理，主要體現(xiàn)對(duì)整個(gè)供應(yīng)鏈資源進(jìn)行管理的思想、精益生產(chǎn)和敏捷制造的思想、事先計(jì)劃與事中控制的思想。ERP創(chuàng)造面向供應(yīng)鏈的管理模式，提供全方位集成的信息系統(tǒng)，使企業(yè)能夠借以構(gòu)建切合自身需要的管理模式和機(jī)制，更好地利用各種管理信息，提高管理效率、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力和快速響應(yīng)能力。

3 安鋼M ES與 ERP的系統(tǒng)集成

3.1 系統(tǒng)架構(gòu)

安鋼第一期信息化項(xiàng)目實(shí)施具體如下：

1)采用 SAP ERP商務(wù)套件實(shí)施企業(yè)管理層信息化，第一期實(shí)施銷(xiāo)售、采購(gòu)、生產(chǎn)、質(zhì)量、財(cái)務(wù)成本等功能模塊。

2)第一期將在第一煉軋廠和第二軋鋼廠、第二煉軋廠實(shí)施開(kāi)發(fā)三級(jí)系統(tǒng) (即 AT-M ES和 BXM ES)，支持 ERP的流程及生產(chǎn)管理需求。

3)其余的生產(chǎn)廠第一期實(shí)施廣義計(jì)量質(zhì)量系統(tǒng)(即RV-M ES)，支持 ERP與M ES的流程及生產(chǎn)管理需求。

本次項(xiàng)目 SAP與外部系統(tǒng)的接口涉及三家M ES，每個(gè)系統(tǒng)均通過(guò)自己獨(dú)立的W EB SERV ICE與 SAP X I交換數(shù)據(jù)[4]，各M ES之間通過(guò) SOAP方式直接交換數(shù)據(jù)，系統(tǒng)架構(gòu)如圖2所示。

圖2 安鋼第一期信息化系統(tǒng)架構(gòu)

3.2 通訊方式和內(nèi)容

安鋼 SAP ECC6.0與BX-M ES、RV-M ES、AT -M ES的通訊均采用以下方案：

下傳(SAP→X I→M ES)采用ABAP Proxy技術(shù)調(diào)用方式，X I到M ES采用 SOAP異步通訊方式，通過(guò)ABAP Proxy發(fā)送至 X I，并由 X I轉(zhuǎn)換為 SOAP格式，再發(fā)送到M ES的 SOAP URL入口。

上傳(SAP←X I←M ES)采用 SOAP協(xié)議異步通訊方式，M ES直接將 SOAP消息發(fā)送至 X I SOAP URL入口，X I進(jìn)行相應(yīng)數(shù)據(jù)格式和內(nèi)容轉(zhuǎn)換，然后使用ABAP Proxy將數(shù)據(jù)發(fā)送至 SAP。

從 ERP到M ES的主要數(shù)據(jù)：

1)物料主數(shù)據(jù)、客戶(hù)主數(shù)據(jù)、供應(yīng)商主數(shù)據(jù)等由后臺(tái)作業(yè)每天自動(dòng)下達(dá)新增或修改的。檢驗(yàn)計(jì)劃只針對(duì)AT-M ES、RV-M ES下達(dá)，BX-M ES管理的生產(chǎn)廠的產(chǎn)品檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)由M ES負(fù)責(zé)管理。

2)RV-M ES不接受銷(xiāo)售訂單，業(yè)務(wù)人員在 SAP系統(tǒng)中創(chuàng)建經(jīng)過(guò)質(zhì)量評(píng)審后的銷(xiāo)售訂單，接口程序把業(yè)務(wù)人員選擇的銷(xiāo)售訂單下達(dá)給M ES；M ES排產(chǎn)后反饋排產(chǎn)信息。

3)對(duì)于三個(gè)不同的M ES和不同產(chǎn)品，生產(chǎn)訂單的產(chǎn)生有不同的方式，有面向庫(kù)存和面向訂單生產(chǎn)模式，BX-M ES只需要下達(dá)生產(chǎn)訂單頭。

從M ES到 ERP的主要數(shù)據(jù)：

1)生產(chǎn)訂單申請(qǐng)和確認(rèn)，M ES觸發(fā) SAP創(chuàng)建生產(chǎn)訂單，創(chuàng)建后的生產(chǎn)訂單自動(dòng)下達(dá)三級(jí)，M ES可以申請(qǐng)計(jì)劃和非計(jì)劃的訂單。

當(dāng)M ES完成所有的生產(chǎn)必要工序后，需要對(duì)生產(chǎn)訂單進(jìn)行產(chǎn)出確認(rèn)，并按照財(cái)務(wù)的要求本次項(xiàng)目按最后機(jī)組產(chǎn)出的量作為每道工序的報(bào)工產(chǎn)量。

2)物料移動(dòng)，物料移動(dòng)負(fù)責(zé)處理所有有關(guān)物料存儲(chǔ)位置、庫(kù)存狀態(tài)、庫(kù)存性質(zhì)等的變化操作。不同的移動(dòng)類(lèi)型將導(dǎo)致不同的物料移動(dòng)結(jié)果，每一次庫(kù)存移動(dòng)，均會(huì)在系統(tǒng)中產(chǎn)生記錄該筆業(yè)務(wù)的系統(tǒng)憑證，被稱(chēng)作“物料憑證”。

3)批次特性，對(duì)于采用批次管理庫(kù)存的物料，M ES按 SAP的批次劃分進(jìn)行收貨，并通過(guò)上傳批次特性的接口歸集批次特性。該接口用于 RV-M ES對(duì) SAP申請(qǐng)?zhí)匦浴?/p>

3.3 M ES與 ERP的分工

ERP是對(duì)整個(gè)企業(yè)或企業(yè)集團(tuán)業(yè)務(wù)的管理，而M ES的管理是針對(duì)車(chē)間或生產(chǎn)分廠的。SAP與M ES系統(tǒng)功能的劃分如下：

ERP是對(duì)企業(yè)整個(gè)運(yùn)營(yíng)資源的管理，強(qiáng)調(diào)物流、資金流的統(tǒng)一；ERP管理整個(gè)企業(yè)的內(nèi)部?jī)r(jià)值鏈和供應(yīng)鏈，強(qiáng)調(diào)所有這些業(yè)務(wù)的整合、計(jì)劃的協(xié)調(diào)和控制。

M ES的管理則更集中于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)資源。M ES主要管理生產(chǎn)的執(zhí)行，包括生產(chǎn)訂單與工序計(jì)劃、計(jì)質(zhì)量管理、生產(chǎn)實(shí)績(jī)反饋等。

3.4 M ES與 ERP的集成

ERP是面向公司級(jí)的，它根據(jù)人財(cái)物、產(chǎn)供銷(xiāo)的狀況，對(duì)企業(yè)資源進(jìn)行調(diào)配，據(jù)此制定出生產(chǎn)管理計(jì)劃。M ES將 ERP制定的生產(chǎn)管理計(jì)劃分解到執(zhí)行的操作層面，由此制定最優(yōu)的生產(chǎn)調(diào)度計(jì)劃。鋼鐵行業(yè)的信息化建設(shè)客觀上要求實(shí)現(xiàn)M ES與 ERP的有效集成[5-6]，主要體現(xiàn)在以下方面：

3.4.1 生產(chǎn)計(jì)劃

在生產(chǎn)計(jì)劃階段，ERP系統(tǒng)根據(jù)銷(xiāo)售訂單和銷(xiāo)售預(yù)測(cè)排出生產(chǎn)計(jì)劃，同時(shí)根據(jù)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行質(zhì)量設(shè)計(jì)，M ES根據(jù)最大坯料原則，進(jìn)行母板的設(shè)計(jì)和優(yōu)化，并形成對(duì)煉鋼的要料需求，煉鋼根據(jù)生產(chǎn)需求進(jìn)行組爐排產(chǎn)。在編制生產(chǎn)計(jì)劃后，將排產(chǎn)信息上傳至 ERP，同時(shí)將排產(chǎn)信息轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)指令下達(dá)至二級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。M ES上傳了排產(chǎn)信息之后，相關(guān)生產(chǎn)訂單將處于鎖定狀態(tài)，ERP不能再對(duì)其進(jìn)行修改或刪除。M ES與 ERP相互協(xié)調(diào)，根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際情況對(duì)計(jì)劃進(jìn)行調(diào)整，及時(shí)將結(jié)果反饋至 ERP系統(tǒng)，以便 ERP系統(tǒng)掌握生產(chǎn)完成時(shí)間以及產(chǎn)品交貨時(shí)間。

3.4.2 生產(chǎn)執(zhí)行

在生產(chǎn)執(zhí)行階段，需要采集和監(jiān)控生產(chǎn)過(guò)程中的物料、質(zhì)量、設(shè)備、能源等多方面信息，以便實(shí)時(shí)了解生產(chǎn)過(guò)程的實(shí)際情況，為生產(chǎn)調(diào)度管理和生產(chǎn)作業(yè)管理提供信息和依據(jù)，同時(shí)記錄產(chǎn)成品信息與生產(chǎn)任務(wù)單進(jìn)行匹配，并進(jìn)行質(zhì)量控制和檢驗(yàn)，把質(zhì)量結(jié)果反饋給 ERP系統(tǒng)的質(zhì)量管理模塊。生產(chǎn)作業(yè)管理是生產(chǎn)操作崗位根據(jù)生產(chǎn)計(jì)劃、設(shè)備狀況、產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)實(shí)績(jī)和工藝參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)等信息，完成生產(chǎn)操作的過(guò)程。

生產(chǎn)實(shí)績(jī)采集主要涉及生產(chǎn)過(guò)程中的各種原料投入、能源消耗、產(chǎn)成品和副產(chǎn)品產(chǎn)量、各種損耗、輔助工具材料消耗等信息，在匯總生產(chǎn)實(shí)績(jī)信息后，最終與生產(chǎn)訂單匹配，根據(jù)生產(chǎn)實(shí)績(jī)歸并投料量和收貨量，觸發(fā) ERP記賬。如果沒(méi)有可匹配的生產(chǎn)訂單，則需向 ERP申請(qǐng)新的生產(chǎn)訂單。由此可實(shí)現(xiàn)按訂單組織生產(chǎn)，精確核算各種成本，并提高產(chǎn)品質(zhì)量和客戶(hù)滿(mǎn)意度。

3.4.3 銷(xiāo)售管理

產(chǎn)品下線(xiàn)時(shí)，M ES負(fù)責(zé)執(zhí)行 ERP發(fā)出的各種物流轉(zhuǎn)移指令，如入庫(kù)、配貨、退貨等指令，此外，還與質(zhì)量管理系統(tǒng)相結(jié)合，執(zhí)行對(duì)產(chǎn)品的改判、降級(jí)、判廢等操作。產(chǎn)品入庫(kù)時(shí)，將向 ERP報(bào)告入庫(kù)信息，只有待人庫(kù)產(chǎn)品數(shù)據(jù)與生產(chǎn)實(shí)際數(shù)據(jù)匹配并且信息完備時(shí)才能成功入庫(kù)，沒(méi)有質(zhì)檢信息或未匹配生產(chǎn)訂單的產(chǎn)品不允許入庫(kù)。ERP銷(xiāo)售系統(tǒng)下達(dá)發(fā)貨指令計(jì)劃時(shí)指定產(chǎn)品批號(hào)，配貨人員根據(jù)發(fā)貨指令信息執(zhí)行配貨，并結(jié)合運(yùn)輸系統(tǒng)提供的車(chē)輛信息指定車(chē)號(hào)，最后執(zhí)行發(fā)貨出庫(kù)，同時(shí)向 ERP上傳發(fā)貨實(shí)績(jī)，使 ERP和M ES的庫(kù)存保持一致。

ERP與M ES功能分擔(dān)的側(cè)重點(diǎn)有所不同，但其功能組合支持完整的生產(chǎn)業(yè)務(wù)過(guò)程循環(huán)，共同構(gòu)成計(jì)劃、控制、反饋、調(diào)整的完整閉環(huán)系統(tǒng)，使信息能透明、及時(shí)、順暢地交互傳遞。三級(jí)與四級(jí)功能模型如圖3所示。

圖3 三級(jí)與四級(jí)功能模型圖

4 實(shí)施效果

通過(guò)M ES與 ERP系統(tǒng)集成應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了按照訂單生產(chǎn)的模式，根據(jù)市場(chǎng)來(lái)指導(dǎo)生產(chǎn)，達(dá)到了優(yōu)化排產(chǎn)，減低庫(kù)存，提高資金周轉(zhuǎn)率。實(shí)現(xiàn)了從客戶(hù)訂單到成品入庫(kù)、發(fā)貨到客戶(hù)的全流程數(shù)字化管理控制，為企業(yè)進(jìn)一步的信息化發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

通過(guò)對(duì)核心業(yè)務(wù)流程進(jìn)行優(yōu)化，在規(guī)劃設(shè)計(jì)集成時(shí)明確了各級(jí)系統(tǒng)的功能分擔(dān)，穩(wěn)定可靠的數(shù)據(jù)通信機(jī)制確保了信息交互。使M ES系統(tǒng)的生產(chǎn)計(jì)劃更加合理，ERP系統(tǒng)的數(shù)據(jù)更及時(shí)有效，保證了企業(yè)在經(jīng)營(yíng)管理和生產(chǎn)控制、生產(chǎn)和銷(xiāo)售之間的一體化銜接。

5 結(jié)語(yǔ)

實(shí)現(xiàn)M ES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(duì)所涉及M ES和 ERP系統(tǒng)的具體分析以充分發(fā)揮各系統(tǒng)的長(zhǎng)項(xiàng)，鋼鐵企業(yè)在決定M ES和 ERP的整合方案時(shí)，還要充分考慮企業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和管理模式的特點(diǎn)，采用合適的方案。

ERP與M ES的集成對(duì)于鋼鐵行業(yè)信息化的發(fā)展是一個(gè)必不可少的階段，能大大提高企業(yè)的管理自動(dòng)化水平。通過(guò)安鋼信息化建設(shè)，研究 ERP與M ES的集成方法，為鋼鐵企業(yè)信息化的規(guī)劃與實(shí)施提供了整體系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)方面的參考，具有一定的推廣和借鑒意義。

[1]何永剛，黃麗華.我國(guó)鋼鐵企業(yè)信息系統(tǒng)應(yīng)用研究[J].情報(bào)雜志.2007，7：52-54.

[2]李鐵克.制造執(zhí)行系統(tǒng)模型綜述與分析 [J].冶金自動(dòng)化，2003，27(4)：13-17.

[3]MESA International.M ES Exp lained：A H igh Level V ision W hite Paper6[J].M anufacturing Execu tion System sA ssoc.1997：

[4]劉洋，王海鳳，杜景紅，李鐵克.SAP X I在 ERP與M ES集成中的應(yīng)用[J].冶金自動(dòng)化，2008，32(4)：25-28.

[5]施燦濤，尹靜，李鐵克.鋼鐵企業(yè) ERP與MES集成方法研究及應(yīng)用[J].冶金自動(dòng)化，2008，32(2)：20-24.

[6]叢培勇，范玉青，劉忠獻(xiàn).ERP與MES集成關(guān)系研究[J].制造業(yè)自動(dòng)化，2007，29(8)8：30-35.

SYSTEM INTEGRAT ION O FM ES AND ERP IN ANGANG INFORM AT ION

Lu Yinbei W ang B ing Zhang A ifang Fu Gehong (Anyang Iron＆Steel Stock Co.，L td)

In the p rocess to imp lem enting inform ationizing form etallurgy enterp rises，the enterp rises realize that the effective integration ofM ES and ERP is an important tache，and an important techno logy to p romote competition ability.The paper states the entire skeleton of information construction in modern steel enterp rises andm ain functionsofM ES and ERP，introduces it’s imp lem entation situation in Angang，and discusses the integration and app lication of ERP andM ES，and finally Pointes out the rem aining p roblemSand countermeasures.

mES ERP Inform ation system Integration

＊聯(lián)系人：路銀北，高級(jí)工程師，碩士，河南.安陽(yáng)(455004)，安陽(yáng)鋼鐵股份有限公司計(jì)量控制處；

2010—1—22