基于中間數(shù)據(jù)庫技術(shù)的ERP與MES的集成應(yīng)用解決方案

朱 雷，王凌南

(機(jī)械工業(yè)第六設(shè)計(jì)研究院有限公司 工業(yè)與智能中心，河南 鄭州 450007)

SAP(System Applications and Products)和MES(Manufacturing Execution System)作為企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型應(yīng)用的關(guān)鍵軟件，分別用于實(shí)現(xiàn)企業(yè)級的資源管理和工廠級的生產(chǎn)管理，在企業(yè)的數(shù)字化建設(shè)中具有不可替代的作用。SAP是支撐企業(yè)管理信息化的核心系統(tǒng)，作為一種主流的ERP(Enterprise Resource Planning)系統(tǒng)，能對企業(yè)運(yùn)營層信息進(jìn)行透明處理、流程簡化和資源整合[1]。MES則是制造企業(yè)生產(chǎn)過程的執(zhí)行系統(tǒng)，能在工廠級對人員、設(shè)備、物料、工藝、質(zhì)量、生產(chǎn)等業(yè)務(wù)信息進(jìn)行透明處理，是面向工廠級用戶的終端產(chǎn)品[2]。如何準(zhǔn)確、高效地將企業(yè)內(nèi)各系統(tǒng)的主要數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)信息對接起來，以減少重復(fù)工作，提高整體工作效率，是目前企業(yè)信息化建設(shè)面臨的重要問題[3]。本文基于中間數(shù)據(jù)庫技術(shù)，對ERP與MES的系統(tǒng)集成應(yīng)用問題進(jìn)行探討，為制造企業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型提供參考。

1 企業(yè)數(shù)字化建設(shè)面臨的問題

企業(yè)數(shù)字化建設(shè)的主要目的是在企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型建設(shè)過程將企業(yè)的管理和生產(chǎn)運(yùn)營結(jié)合為一體，通過共享信息、統(tǒng)一協(xié)調(diào)指揮生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)可視化、精益化的安全生產(chǎn)管理[4]。

調(diào)研發(fā)現(xiàn)，國內(nèi)企業(yè)在目前的數(shù)字化轉(zhuǎn)型中，面臨一些突出的系統(tǒng)集成應(yīng)用問題。

(1) 企業(yè)管理以SAP為主，工廠執(zhí)行以MES為主，兩套系統(tǒng)未打通，存在信息孤島。

(2) 工廠和車間需在用SAP系統(tǒng)打印紙質(zhì)的計(jì)劃文本后，手動(dòng)導(dǎo)入MES進(jìn)行拆解，工作繁瑣。

(3) 工廠、車間需要分別在MES和SAP兩個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行生產(chǎn)報(bào)工，工作重復(fù)。

(4) SAP與MES兩套系統(tǒng)存在兩套物料主數(shù)據(jù)，導(dǎo)致管理主線混亂、一致性較差。

(5) SAP與MES兩套分立的系統(tǒng)同時(shí)應(yīng)用，導(dǎo)致車間主任層級的系統(tǒng)用戶抱怨迭出、體驗(yàn)感較差。

2 MES與SAP的系統(tǒng)集成信息模型

本文根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)《系統(tǒng)與軟件工程 接口和數(shù)據(jù)交換》(GB/T 38557.1-2020)中企業(yè)資源計(jì)劃與制造執(zhí)行系統(tǒng)的接口規(guī)范，對SAP、MES兩套系統(tǒng)中的生產(chǎn)計(jì)劃下達(dá)和生產(chǎn)績效反饋場景進(jìn)行了設(shè)計(jì)。

通過MES與SAP兩套系統(tǒng)的集成應(yīng)用，生產(chǎn)計(jì)劃部的計(jì)劃員能根據(jù)客戶需求在SAP內(nèi)管控生產(chǎn)計(jì)劃，并將生產(chǎn)計(jì)劃以中間數(shù)據(jù)庫的形式下發(fā)到工廠的MES中；車間主任能在MES內(nèi)進(jìn)行二次排產(chǎn)、資源校驗(yàn)及資源分配，將車間生產(chǎn)計(jì)劃合理地分解到工序級，形成各工序的生產(chǎn)計(jì)劃，從而實(shí)現(xiàn)各工序間的計(jì)劃協(xié)同管理。MES與SAP兩套系統(tǒng)的集成應(yīng)用，能在生產(chǎn)現(xiàn)場對生產(chǎn)過程關(guān)鍵數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和監(jiān)控，并在生產(chǎn)計(jì)劃完工后，通過MES將生產(chǎn)計(jì)劃的完工數(shù)據(jù)同步到SAP，達(dá)到兩套系統(tǒng)報(bào)工數(shù)據(jù)的一致。MES與SAP的系統(tǒng)集成信息模型如圖1所示。

圖1 MES與SAP的系統(tǒng)集成信息模型

3 物料信息及生產(chǎn)計(jì)劃的同步

企業(yè)MES與SAP的集成應(yīng)用主要涉及生產(chǎn)管理業(yè)務(wù)接口，可采用中間數(shù)據(jù)庫技術(shù)來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的集成。MES和SAP在中間數(shù)據(jù)庫內(nèi)讀寫數(shù)據(jù)的成功與否，均會體現(xiàn)在中間表字段上，可在前端頁面進(jìn)行可視化提示，以幫助系統(tǒng)操作者實(shí)現(xiàn)對后端數(shù)據(jù)的“顯性化”管理。

采用“UCT760”64排128層的螺旋CT對患者進(jìn)行檢查，在患者入院內(nèi)的半小時(shí)之內(nèi)至三小時(shí)之內(nèi)對患者進(jìn)行一次檢查，若是患者檢測結(jié)果呈現(xiàn)陰性，則需要在一天之內(nèi)進(jìn)行二次檢查，若是二次檢查呈現(xiàn)陰性，則需要在3天之內(nèi)進(jìn)行三次檢查，并將檢查后的患者病情劃分為輕型、中型和重型三種，若是患者病情嚴(yán)重，則需要及時(shí)采用手術(shù)進(jìn)行治療。在CT影像下，患者若是顱內(nèi)的壓強(qiáng)過高，則需要采用降低顱內(nèi)壓的藥物對患者進(jìn)行治療，若是患者顱腦外傷受到嚴(yán)重的感染，需要及時(shí)注射抗生素以防感染加劇。根據(jù)患者病情，合理采用藥物維持患者體內(nèi)水電解質(zhì)平衡，保證患者體內(nèi)酸堿平衡[2]。

3.1 物料信息同步

將SAP內(nèi)的物料主數(shù)據(jù)同步到MES內(nèi)，實(shí)現(xiàn)兩套系統(tǒng)內(nèi)物料主數(shù)據(jù)的一致，解決兩套系統(tǒng)物料信息不一致的問題，實(shí)現(xiàn)物料信息管理的統(tǒng)一[5]。MES與SAP物料信息同步的中間表數(shù)據(jù)映射結(jié)構(gòu)如表1所示。

表1 MES與SAP物料信息同步的中間表數(shù)據(jù)映射結(jié)構(gòu)

(1) 業(yè)務(wù)說明：物料主數(shù)據(jù)及分類視圖等信息，每日定時(shí)從SAP同步到中間數(shù)據(jù)庫；MES需要調(diào)用時(shí)，則每日定時(shí)查詢中間數(shù)據(jù)庫后更新其系統(tǒng)數(shù)據(jù)。

(2) 接口數(shù)據(jù)更新頻率：每天凌晨0點(diǎn)0分，SAP主動(dòng)將數(shù)據(jù)推送到中間數(shù)據(jù)庫，每日一次；MES系統(tǒng)每天凌晨2點(diǎn)0分同步一次。

(3) 接口數(shù)據(jù)傳遞范圍：從物料編碼的維度，在MES內(nèi)按工廠創(chuàng)建、更新或刪除。

(4) 接口數(shù)據(jù)傳遞方式：SAP發(fā)布后推送到中間數(shù)據(jù)庫；MES從中間數(shù)據(jù)庫拉動(dòng)數(shù)據(jù)，進(jìn)行物料主數(shù)據(jù)的更新。

(5) 特殊說明：數(shù)據(jù)寫入方、數(shù)據(jù)修改方、操作標(biāo)識、序號、時(shí)間戳等系統(tǒng)默認(rèn)屬性，不在中間表內(nèi)體現(xiàn)。

3.2 生產(chǎn)計(jì)劃同步

表2 MES與SAP生產(chǎn)計(jì)劃同步的中間表數(shù)據(jù)映射結(jié)構(gòu)

(1) 業(yè)務(wù)說明：計(jì)劃員在SAP中創(chuàng)建生產(chǎn)計(jì)劃，并手動(dòng)觸發(fā)，將生產(chǎn)計(jì)劃信息同步到中間數(shù)據(jù)庫。

(2) 接口數(shù)據(jù)更新頻率：對于SAP，手動(dòng)實(shí)時(shí)觸發(fā)；對于MES，每日凌晨1點(diǎn)0分自動(dòng)同步。

(3) 接口數(shù)據(jù)傳遞范圍：SAP在按工廠提供的生產(chǎn)計(jì)劃號傳遞信息的同時(shí)，能在中間數(shù)據(jù)庫內(nèi)給出狀態(tài)標(biāo)識；MES查到中間數(shù)據(jù)庫信息時(shí)，需檢查生產(chǎn)計(jì)劃是否已傳遞，傳遞過則做更新操作，未傳遞則做新增，并于同步成功后在中間數(shù)據(jù)庫做數(shù)據(jù)標(biāo)識。

(4) 接口數(shù)據(jù)傳遞方式：SAP在數(shù)據(jù)發(fā)布后將數(shù)據(jù)推送到中間數(shù)據(jù)庫；MES從中間數(shù)據(jù)庫拉動(dòng)數(shù)據(jù)，進(jìn)行生產(chǎn)計(jì)劃的數(shù)據(jù)更新。

4 訂單的BOM同步和完工匯報(bào)

4.1 訂單BOM同步

訂單BOM為SAP內(nèi)訂單的產(chǎn)品物料需求集合，定義對應(yīng)產(chǎn)品工序的物料消耗，能通過系統(tǒng)集成實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)場的產(chǎn)品生產(chǎn)過程中物料的防錯(cuò)校驗(yàn)。MES與SAP訂單BOM同步的中間表數(shù)據(jù)映射結(jié)構(gòu)如表3所示。

表3 MES與SAP訂單BOM同步的中間表數(shù)據(jù)映射結(jié)構(gòu)

(1) 業(yè)務(wù)說明：訂單BOM采用手工觸發(fā)的方式；在完成生產(chǎn)計(jì)劃傳遞后，SAP系統(tǒng)后臺應(yīng)立即把訂單BOM傳遞到中間數(shù)據(jù)庫；訂單BOM的傳遞須按訂單號一次性完成。

(2) 接口數(shù)據(jù)更新頻率：手動(dòng)實(shí)時(shí)更新，但SAP傳遞生產(chǎn)計(jì)劃時(shí)為同步傳遞。

(3) 接口數(shù)據(jù)傳遞范圍：按工廠提供成品的生產(chǎn)計(jì)劃號傳遞，SAP將系統(tǒng)內(nèi)狀態(tài)為已下達(dá)且未被MES同步的生產(chǎn)計(jì)劃傳遞給中間表，同時(shí)將訂單BOM傳遞給MES；SAP傳遞刪除狀態(tài)的生產(chǎn)計(jì)劃時(shí)，不用傳遞訂單BOM，而由MES根據(jù)生產(chǎn)計(jì)劃的刪除標(biāo)記，在MES系統(tǒng)中自動(dòng)將訂單BOM刪除；MES收到信息時(shí)，需檢查需要傳遞的訂單BOM是否之前已傳遞，傳遞過則做更新操作，未傳遞則做新增。

(4) 接口數(shù)據(jù)傳遞方式：SAP在數(shù)據(jù)發(fā)布后將數(shù)據(jù)推送到中間數(shù)據(jù)庫；MES從中間數(shù)據(jù)庫拉動(dòng)數(shù)據(jù)，進(jìn)行訂單BOM的數(shù)據(jù)更新。

(5) 其他說明：對于訂單BOM，不進(jìn)行單獨(dú)同步、刪除，而應(yīng)在生產(chǎn)計(jì)劃同步、刪除時(shí)處理。

4.2 訂單完工匯報(bào)

現(xiàn)場通過自動(dòng)報(bào)工或者手動(dòng)報(bào)工的方式,將生產(chǎn)加工信息(如合格數(shù)量、報(bào)廢數(shù)量等)實(shí)時(shí)地記錄在MES內(nèi)。在生產(chǎn)按計(jì)劃完工后，MES將生產(chǎn)績效信息反饋給SAP，SAP進(jìn)行完工入庫處理，以解決兩套系統(tǒng)報(bào)工信息不一致、分別多次報(bào)工的問題[6]。MES與SAP訂單完工匯報(bào)的中間表數(shù)據(jù)映射結(jié)構(gòu)如表4所示。

表4 MES與SAP訂單完工匯報(bào)的中間表數(shù)據(jù)映射結(jié)構(gòu)

(1) 業(yè)務(wù)說明：MES在生產(chǎn)按計(jì)劃完工時(shí)會自動(dòng)觸發(fā)，將信息傳遞到中間數(shù)據(jù)庫。

(2) 接口數(shù)據(jù)更新頻率：在生產(chǎn)按計(jì)劃完工后自動(dòng)傳遞。

(3) 接口數(shù)據(jù)傳遞范圍：按工廠提供成品的訂單號傳遞；MES在訂單完工時(shí)，將訂單號、合格數(shù)量、報(bào)廢數(shù)量等，實(shí)時(shí)傳遞給SAP。

(4) 接口數(shù)據(jù)傳遞方式：MES在生產(chǎn)按計(jì)劃完工后將數(shù)據(jù)推送到中間數(shù)據(jù)庫；SAP從中間數(shù)據(jù)庫拉動(dòng)數(shù)據(jù)，進(jìn)行生產(chǎn)績效的數(shù)據(jù)更新。

5 基于中間數(shù)據(jù)庫技術(shù)的集成應(yīng)用收益

相對其他集成方式而言，使用中間數(shù)據(jù)庫的集成方式，為企業(yè)后期的多系統(tǒng)集成奠定了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，有利于企業(yè)未來以數(shù)據(jù)倉庫形式對公共數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，節(jié)省了企業(yè)未來多系統(tǒng)應(yīng)用中對同一組數(shù)據(jù)利用時(shí)的重復(fù)整理資源，避免了數(shù)據(jù)冗余問題。

企業(yè)通過中間數(shù)據(jù)庫技術(shù)實(shí)現(xiàn)了MES與SAP兩套系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交互，解決了企業(yè)內(nèi)部的信息孤島問題，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)計(jì)劃上傳下達(dá)的一體化管理；通過數(shù)據(jù)交互，可實(shí)時(shí)查詢生產(chǎn)進(jìn)度，有效減輕車間匯報(bào)人員的工作負(fù)擔(dān)，實(shí)現(xiàn)工廠執(zhí)行層與企業(yè)管理層的一體化標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)作。

6 結(jié) 語

本文針對企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型過程存在的SAP與MES數(shù)據(jù)孤島問題，利用中間數(shù)據(jù)庫的交互方式實(shí)

現(xiàn)了企業(yè)運(yùn)營層與生產(chǎn)管理層的信息交互，解決了企業(yè)內(nèi)部縱向信息流的有效傳遞問題，打破了運(yùn)營層與管理層之間的信息壁壘，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)計(jì)劃的閉環(huán)管理，為企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型過程中的系統(tǒng)集成應(yīng)用提供了思路。