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MES与ERP在安钢信息化中的系统集成 |
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作者：路银北 王冰 张爱芳 付革红 |
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前言
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，必须从企业自身的经营机制、管理体制出发，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 概况简介
安钢目前已经形成100t转炉—中板轧机、35t转炉—线棒型材轧机、150t转炉—炉卷轧机、1780mm热连轧等高效生产线。就生产组织而言，目前是以库存生产和订单生产相结合的生产模式，就管理机制而言，属于职能型管理模式。实行两级核算、计划成本、资金集中、多级计划、多级仓库、分散采购的管理方式。在业务处理方式上，大量的手工业务处理加部分初级的计算机应用，两者交叉并存。
安钢集团内各二级单位已建成的信息系统是自成体系，建设时间跨度大，规模小，技术路线各异，编码、平台不统一，系统之间不互联。各主要生产系统已经实现设备控制和过程控制，实现一、二级自动化；计量系统能够做到进、出厂物资及能源量、厂际间物资及能源量的计量和网络化采集，部分工序实现投料计量；质量检化验数据部分实现自动采集存储，但基本都是单机应用或者局部信息共享。
由于当前的现状不适合市场的模式，为此对公司进行了企业信息化的总体规划，确定了用SAP的ERP套件实施企业信息化四级系统，计划在第一炼轧厂—第二轧钢厂、第二炼轧厂实施MES(即AT-MES和BX-MES)，其他生产厂通过实施广义计量质量系统(即RV-MES)支持ERP的业务功能实现。
2 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。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 信息化体系的五层系统架构
其中L5包括决策支持系统(DDS)，供应商管理系统(SRM)，供应链管理系统(SCM)，客户关系管理系统(CRM)等；L4 ERP包括销售与分销(SD)，采购供应(MM)，生产(PP)，质量(QM)，人力资源(HR)模块，财务成本(FL/CO)等。
这五层系统相互集成、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。
2.1 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十一个主要的功能模块。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把传统的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的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的系统集成
3.1 系统架构
安钢第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，第一期实施销售、采购、生产、质量、财务成本等功能模块。
2)第一期将在第一炼轧厂和第二轧钢厂、第二炼轧厂实施开发三级系统(即AT-MES和BX-MES)，支持ERP的流程及生产管理需求。3)其余的生产厂第一期实施广义计量质量系统(即RV-MES)，支持ERP与MES的流程及生产管理需求。
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2所示。
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 SOAP URL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，BX-MES只需要下达生产订单头。
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，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
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管理整个企业的内部价值链和供应链，强调所有这些业务的整合、计划的协调和控制。
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。
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系统根据销售订单和销售预测排出生产计划，同时根据质量标准进行质量设计，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上传了排产信息之后，相关生产订单将处于锁定状态，ERP不能再对其进行修改或删除。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，以便实时了解生产过程的实际情况，为生产调度管理和生产作业管理提供信息和依据，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、设备状况、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、能源消耗、产成品和副产品产量、各种损耗、辅助工具材料消耗等信息，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。由此可实现按订单组织生产，精确核算各种成本，并提高产品质量和客户满意度。
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、退货等指令，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。产品入库时，将向ERP报告入库信息，只有待人库产品数据与生产实际数据匹配并且信息完备时才能成功入库，没有质检信息或未匹配生产订单的产品不允许入库。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的库存保持一致。
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。
4 实施效果
通过MES与ERP系统集成应用，实现了按照订单生产的模式，根据市场来指导生产，达到了优化排产，减低库存，提高资金周转率。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，为企业进一步的信息化发展奠定了坚实的基础。通过对核心业务流程进行优化，在规划设计集成时明确了各级系统的功能分担，稳定可靠的数据通信机制确保了信息交互。使MES系统的生产计划更加合理，ERP系统的数据更及时有效，保证了企业在经营管理和生产控制、生产和销售之间的一体化衔接。
5 结语
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ERP的整合方案时，还要充分考虑企业产品结构的管理模式的特点，采用合适的方案。
MES与ERP的集成对于钢铁行业信息化的发展是一个必不可少的阶段，能大大提高企业的管理自动化水平。通过安钢信心化建设，研究MES与ERP的集成方法，为钢铁企业信息化的规划与实施提供了整体系统框架方面的参考，具有一定的推广和借鉴意义。(end)
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(11/17/2011) |
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