ERP與MES數(shù)據(jù)交互中間件的設(shè)計

李 劍，馬新春，覃楨楨，冷春花

（新疆電子研究所有限公司 新疆 烏魯木齊 830013）

隨著十二五制造業(yè)信息化建設(shè)的步伐加快，新疆各工業(yè)企業(yè)大多通過ERP來提升企業(yè)的競爭力及提高企業(yè)的管理水平?？呻S著市場競爭的日趨激烈，處于上層的企業(yè)資源計劃管理（ERP）受市場波動的影響越來越大，系統(tǒng)的適應(yīng)性問題逐漸展現(xiàn)出來，與底層的過程控制系統(tǒng)（PCS）之間數(shù)據(jù)不共享的矛盾也顯現(xiàn)出來。ERP系統(tǒng)得不到實時生產(chǎn)信息的支持、PCS缺乏合理的調(diào)度與協(xié)調(diào)，兩個系統(tǒng)數(shù)據(jù)獨立、無法進行良好的雙向數(shù)據(jù)交互與共享，大量的數(shù)據(jù)需要二次或多次重復(fù)錄入，生產(chǎn)數(shù)據(jù)的實時性得不到保證，最終導(dǎo)致企業(yè)的工作效率降低[1]。

由于各行業(yè)都有其自身的特點，不像財務(wù)軟件那樣有統(tǒng)一的標準，所以無法將工業(yè)制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）做標準化處理，但ERP系統(tǒng)與MES系統(tǒng)之間或多或少又存在某些必然聯(lián)系。針對MES系統(tǒng)多樣性、ERP系統(tǒng)標準性的特點，我們必須通過與兩者都有緊密聯(lián)系的紐帶中間件來自動解決兩大系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)交互問題，避免人為操作帶來的失誤，最終保證ERP系統(tǒng)和MES的系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)同步。

1 需求分析

最大程度的減少人為操作導(dǎo)致的數(shù)據(jù)錄入錯誤，提高數(shù)據(jù)錄入效率和準確性；最大程度的保持數(shù)據(jù)的同步，提高計劃的可行性、為生產(chǎn)提供實時而準確的數(shù)據(jù)。

要完成以上目標，需要先了解ERP、MES各自的功能及兩者之間的關(guān)系。ERP系統(tǒng)的主要功能有系統(tǒng)管理、基礎(chǔ)資料、銷售管理、采購管理、生產(chǎn)管理、制造管理、發(fā)票管理、倉庫管理、統(tǒng)計報表等；MES的主要功能有訂單管理、工序管理、庫存管理、數(shù)據(jù)采集、產(chǎn)線跟蹤、統(tǒng)計報表等。數(shù)據(jù)交互中間件的設(shè)計首先基于MES系統(tǒng)接收ERP系統(tǒng)銷售管理模塊的訂單數(shù)據(jù)，訂單設(shè)計抓取ERP系統(tǒng)生產(chǎn)管理模塊數(shù)據(jù)，以ERP系統(tǒng)產(chǎn)品出庫信息為發(fā)貨指示，并從ERP系統(tǒng)抓取訂單分解信息、物料搬運單的處理信息、發(fā)票信息；其次ERP系統(tǒng)抓取MES系統(tǒng)的工序計劃、生產(chǎn)所消耗的物料信息，抓取產(chǎn)品數(shù)據(jù)存入ERP系統(tǒng)的成品庫、抓取半成品數(shù)據(jù)存入ERP系統(tǒng)的半成品庫。數(shù)據(jù)交互中間件的應(yīng)用，在執(zhí)行層與企業(yè)層之間搭起了兩個系統(tǒng)溝通的橋梁，保證了ERP系統(tǒng)與MES系統(tǒng)數(shù)據(jù)交互的暢通，實現(xiàn)了信息流、物流、資金流的統(tǒng)一，為企業(yè)的精細化、高效化管理提供了可能。隨著客戶對產(chǎn)品個性化的需求，企業(yè)的業(yè)務(wù)方向正朝著小訂單、多品種、個性化定制的方向發(fā)展，ERP系統(tǒng)與MES系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交互將更加頻繁，實現(xiàn)二者連接關(guān)系的數(shù)據(jù)交互中間件，在滿足客戶需求、提高客戶滿意度、增強企業(yè)競爭力等方面將起到更加重要的作用。

2 總體設(shè)計

該系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖1所示[2]，通過個性化定制方式實現(xiàn)ERP數(shù)據(jù)和MES數(shù)據(jù)之間的交互，保持二者數(shù)據(jù)時時同步，MES系統(tǒng)可以為ERP系統(tǒng)提供與生產(chǎn)現(xiàn)場相關(guān)的很多關(guān)鍵數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)可以改進ERP的采購、生產(chǎn)、銷售等模塊的功能，提高ERP系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的精確性與完整性[3]，ERP系統(tǒng)可以為MES提供生產(chǎn)排產(chǎn)數(shù)據(jù)，根據(jù)用戶訂單、銷售合同、產(chǎn)品庫存這些數(shù)據(jù)可以更加準確的將生產(chǎn)信息傳達到MES中去，更加自動化、高效率、準確、實時的完成生產(chǎn)任務(wù)目標。

ERP系統(tǒng)與MES系統(tǒng)數(shù)據(jù)交互中間件的設(shè)計重點主要是基于對兩個系統(tǒng)所使用的數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的抓取，當兩者使用的數(shù)據(jù)庫相同時（SQL Server或者Oracle），可以通過數(shù)據(jù)庫自帶的自定義函數(shù)、存儲過程或者視圖等方式使用SQL語句找出兩個系統(tǒng)物資編碼表的對應(yīng)關(guān)系以建立兩個系統(tǒng)對應(yīng)表的方式來建立二者的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)交互關(guān)系，通過在ERP系統(tǒng)銷售訂單表建立觸發(fā)器的方法來實現(xiàn)當該表中有數(shù)據(jù)新增、修改或者刪除時，根據(jù)條件設(shè)定將訂單信息自動更新到MES系統(tǒng)的指定數(shù)據(jù)表中；兩個系統(tǒng)使用相同數(shù)據(jù)庫時，兩個系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)抓取交互相對容易，在后臺數(shù)據(jù)庫即可實現(xiàn)。而當兩個系統(tǒng)使用的數(shù)據(jù)庫不同時，則需要考慮不同數(shù)據(jù)庫之間SQL語句的差異，在后臺數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)抓取難度較大，但可以通過Web Service技術(shù)實現(xiàn)，Web Service使用SOAP協(xié)議通訊，用XML封裝數(shù)據(jù)實現(xiàn)跨平臺，任何客戶端只要按照Web Service發(fā)布的格式發(fā)送數(shù)據(jù)就都可以得到結(jié)果，同時使用目前比較成熟的三層架構(gòu)技術(shù)，利用表現(xiàn)層、業(yè)務(wù)邏輯層和數(shù)據(jù)層之間相互分離的特性，在改變數(shù)據(jù)層結(jié)構(gòu)時不影響其它兩層的結(jié)構(gòu)，當ERP系統(tǒng)使用SQL Server數(shù)據(jù)庫而MES系統(tǒng)使用Oracle數(shù)據(jù)庫時，Web Service分別調(diào)用現(xiàn)有成熟的SQL Helper類庫實現(xiàn)訪問SQL Server數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的目的，調(diào)用ORA Helper類庫實現(xiàn)訪問Oracle數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的目的，再通過編寫代碼來逐一實現(xiàn)兩者數(shù)據(jù)交互的各個功能函數(shù)，經(jīng)過處理后對外提供標準的對外訪問接口，從兩個系統(tǒng)抓取到的數(shù)據(jù)信息以XML（Extensible Markup Language可擴展標記語言）格式保存，并提供XML數(shù)據(jù)讀取接口函數(shù)來實現(xiàn)ERP系統(tǒng)訪問MES系統(tǒng)的XML數(shù)據(jù)或者MES系統(tǒng)訪問ERP系統(tǒng)XML數(shù)據(jù)的功能，Web Service實現(xiàn)的接口調(diào)用函數(shù)除了需要提供讀取XML功能同時還需要提供增加、刪除、修改兩個系統(tǒng)XML數(shù)據(jù)的訪問接口來實現(xiàn)ERP系統(tǒng)與MES系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交互功能；其數(shù)據(jù)處理的細節(jié)部分包括數(shù)據(jù)庫表字段數(shù)據(jù)類型定義的差別消除、數(shù)字型字段長度的統(tǒng)一等，業(yè)務(wù)邏輯處理的細節(jié)部分是需要分別對ERP系統(tǒng)與MES系統(tǒng)的業(yè)務(wù)流程非常熟悉，對利用中間件接口通過改變對方XML數(shù)據(jù)而最終修改兩個系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)信息的各種可能發(fā)生的情形均加以考慮。

圖1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖Fig.1 Structure diagram of the power control unit test system

3 業(yè)務(wù)流程

該軟件設(shè)計的流程圖如圖2所示，MES抓取ERP的BOM表單、生產(chǎn)排產(chǎn)訂單數(shù)據(jù)，對訂單、工序計劃進行設(shè)計，并按ERP的要求格式返回生產(chǎn)任務(wù)信息，由ERP作導(dǎo)入生產(chǎn)管理模塊處理，生成ERP的生產(chǎn)任務(wù)單信息。生產(chǎn)完工后，完工實績、投料信息、副產(chǎn)品信息應(yīng)返回ERP系統(tǒng)，能源消耗數(shù)據(jù)信息也應(yīng)一并返回。MES接到ERP的出庫指示后，進行產(chǎn)品出庫操作，MES出庫后將實際出庫信息返回ERP系統(tǒng)，ERP進行訂單的分解，庫存的沖減，發(fā)票的生成處理等相關(guān)業(yè)務(wù)[4]。

圖2 軟件設(shè)計的流程圖Fig.2 Flow chart the software design

4 ERP與MES中間件接口分析

ERP與MES在進行數(shù)據(jù)交互的過程中主要涉及如下接口[5]：

4.1 從MES到ERP的接口

1）產(chǎn)量：將MES系統(tǒng)實時采集到的生產(chǎn)線中產(chǎn)品與半成品數(shù)據(jù)信息及時反饋到ERP系統(tǒng)倉庫管理模塊的產(chǎn)品庫及半成品庫中，以產(chǎn)品、半成品編碼作為兩者數(shù)據(jù)交互的紐帶。

2）原料消耗：將MES系統(tǒng)實時采集到的生產(chǎn)過程中各種原料的實際實時使用量及時反饋到ERP系統(tǒng)倉庫管理模塊的原料庫中，以原料編碼作為兩者數(shù)據(jù)交互的紐帶。

4.2 從ERP到MES的接口

1）物資編碼：對于ERP系統(tǒng)和MES系統(tǒng)來說，物資編碼（原料、物料、BOM）是最重要最根本的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，只有在確保兩個系統(tǒng)中物資編碼一致性的基礎(chǔ)上，才有可能進行兩個系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交互，物資編碼發(fā)揮著維系兩個系統(tǒng)數(shù)據(jù)交互的紐帶作用。首先將ERP系統(tǒng)中現(xiàn)有的物資編碼數(shù)據(jù)導(dǎo)人MES系統(tǒng)中，再將ERP系統(tǒng)中新增的物資編碼數(shù)據(jù)同步到MES系統(tǒng)中相對應(yīng)的物資編碼表中。

2）工單信息：與客戶簽訂的銷售合同通過手動錄入到ERP系統(tǒng)中，根據(jù)用戶所需產(chǎn)品庫存情況以及根據(jù)所需產(chǎn)品BOM單所需原料情況經(jīng)過計算形成銷售訂單信息，銷售訂單信息首先在ERP系統(tǒng)中被轉(zhuǎn)換成工單計劃或者生產(chǎn)任務(wù)單，然后通過Web Service接口功能將數(shù)據(jù)傳遞到MES系統(tǒng)中，MES系統(tǒng)由此生成工序詳細調(diào)度信息，詳細的工單信息可通過將ERP系統(tǒng)中在制品所包含的生產(chǎn)日期、時間、生產(chǎn)線、產(chǎn)品、工藝路線等數(shù)據(jù)信息導(dǎo)入MES系統(tǒng)完成。

5 ERP與MES中間件的應(yīng)用

隨著制造業(yè)競爭的日益激烈，新疆某生產(chǎn)電工絕緣材料的企業(yè)在已有ERP系統(tǒng)[7]的基礎(chǔ)上根據(jù)企業(yè)MES系統(tǒng)[8]的實際情況，在MES系統(tǒng)端根據(jù)所需數(shù)據(jù)及ERP系統(tǒng)所定義數(shù)據(jù)接口設(shè)計了數(shù)據(jù)導(dǎo)入程序，該程序?qū)崿F(xiàn)了ERP系統(tǒng)定期自動將數(shù)據(jù)導(dǎo)入到MES系統(tǒng)中的功能。該程序通過數(shù)據(jù)的及時交互較好地解決了ERP系統(tǒng)與MES系統(tǒng)無法進行良好的雙向數(shù)據(jù)交互的問題，同時提升了企業(yè)效率、提高了企業(yè)的管理水平和企業(yè)的實時反應(yīng)能力。

6 結(jié) 論

ERP與MES數(shù)據(jù)交互對于信息集成和制造業(yè)信息化的發(fā)展來說是一個必不可少的階段，提高生產(chǎn)計劃調(diào)度的實時性已成為制造型企業(yè)信息化管理過程中核心關(guān)注的問題，將銷售目標轉(zhuǎn)化成生產(chǎn)目標，通過不斷調(diào)整、優(yōu)化、整合和反饋信息，形成一個周期性的從銷售到生產(chǎn)運行和過程控制的高效循環(huán)系統(tǒng)。該數(shù)據(jù)交互中間件通過二者之間實時數(shù)據(jù)交互完全可以實現(xiàn)企業(yè)信息的全方位、高效率、高精度的集成[6]。

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