明基逐鹿MES在制造企业的应用

作者：畅享网

2009/3/5 17:53:37

MES在制造企业IT架构中处于中间层位置，与众多的IT系统有着千丝万缕的关系，因此在实施MES项目时首先进行系统定位及提供系统整合方案是MES项目成功的一个非常关键的因素。本文阐述了MES在IT系统中的定位，希望能对MES顾问起到抛砖引玉的作用。

MES处于计划系统与现场采集系统的中间位置，起着承上启下的桥梁作用。MES天生就需要与众多的IT系统打交道，这些系统主要包括ERP、供应商关系管理、WMS、PDM、CRM、现场设备、现场采集系统等，因此在项目开始时就必须对企业整体IT系统进行定位，明确系统之间的关系以及对应责任供应商，以防止在实施过程中出现由于各方对方案理解的差异而导致工作量大幅增加、由于系统边界不清楚导致耦合度过大、由于责任不明确互相推诿的现象。下图列出MES与其它关联系统之间的关系：

从上图中不难看出，MES在制造企业信息化的重要地位，如果一个企业不实施MES：

1) 生产计划及采购计划无法及时传递到车间，导致执行的误差；
2) 现场执行状况也无法及时向上层传递，导致计划无法及时调整；
3) 现场采集程序及测试设备犹如一个个信息孤岛，彼此之间缺乏联系，发挥不出整体效益。

实施MES将有助于打造实时型企业，在规划MES与其它IT系统关系时需要注意以下几点：

1) 遵循“高内聚低耦合”的设计原则，各系统之间既紧密相连又相互独立。

2) 确认每个系统与MES之间的数据关系，确认哪些系统需要与MES进行接口，如何接口，是否需要下载数据，是否需要上传数据，是手动交易还是自动交易，交易频率是多少。

3) 明确每个系统及接口的责任供应商，如果涉及到系统改造，由谁来负责改造。

4) 建立异常处理机制。

下面针对每个系统与MES之间的关系分别进行讲述。

1. MES与现场设备及测试程序的关系

在制造企业的车间现场一般都或多或少已经有一些采集设备及应用，如测试程序，测试设备，手持无线设备，手持离线设备，数据采集终端DCT，扫描平台等，这些设备及应用承载着MES的数据来源，因此与这些设备及应用的整合直接关系到数据的及时性及准确性。在与这些设备及应用整合时需要注意三方面内容：协议转换，指令解析及接口方式。下面分别介绍：

协议转换，车间设备广泛采用串行通讯方式，主要是由于串行通讯方式具有使用线路少、成本低，特别是在远程传输时，避免了多条线路特性的不一致，如PLC及CNC，其主要协议是RS232及RS485。而MES是运行在以太网上，因此需要将串口协议与TCP/IP协议进行互相转换，以进行数据通信：

当PC直接连接到设备时，可以通过串口程序直接从设备中读写数据；
当一台PC需要同时连接多台设备或者PC无法直接连接到设备时，可以通过TCP/IP Converter（TCP/IP转换器）分别连接到以太网及串口设备，以便进行通信。

指令解析，由于每台设备所起作用各不一致，有采集设备、测试设备、控制设备及充注设备等，在与设备建立了通讯之后，还需要根据按照设备的指令进行通讯，包括控制指令（如设备的显示、充注剂量等）及读取指令（如采集电流值、称重重量等）。在进行软件设计时一定要注意将不同厂家的设备接口模块化，这样当现场有不同型号或者不同厂家的设备时，只需要编写新的接口就行，而不需要大量修改业务相关代码，即保证了软件质量，又节省了二次开发成本，降低项目风险。

接口方式，接口方式是指MES系统与设备及应用进行对接的方法，下面对常见的几种接口方法进行阐述：

中间文件，即接口双方使用中间文件方式（如中间数据库表，中间文本文件，中间Access文件，中间XML等）来传递相关的指令及数据，双方各采用定时侦听器方式读取对方数据后解析成自己识别的格式，这是最常用的接口方式，这种接口方式简单、安全、易调试、责任明确、数据可以离线访问，缺点就是定时侦听器对数据处理不够及时，有延迟。

直接与设备及程序连线，即通过提供可执行接口供对方调用，如DLL，Jar包，Web Service等，必要时将程序植入对方硬件或者软件系统中进行实时通讯。这种接口方式数据反馈及时并且可以让执行者进行主动处理，缺点就是系统之间依赖度太高，出现问题后不易调试，会存在责任推诿现象。

2. MES与ERP的关系

ERP处于MES的上层，能很好地解决生产计划的问题，并且通过手工录入最终的执行结果，但由于反馈不及时，导致管理人员无法及时获取执行与计划之间产生的差异从而迅速作出决策。MES与ERP集成的目标包括下行目标及上行目标两类，下行目标是指将计划及变更迅速准确地向车间传达，指导车间生产；上行目标是指将车间的执行结果及执行差异及时传递给计划层，让计划层作出迅速准确的决策及调整。

一般而言，下行数据包括基础数据及生产数据两类，基础数据的整合包括工厂、车间、产线、质量数据（如不良现象、检验项、抽检方案、质量分类），基础数据的整合有利于数据的集中管理，提高数据管理的效率及准确性，尤其为多系统及多工厂的集成的环境下提供了统一的数据源；生产数据的整合包括机型、产品、物料、生产计划、BOM及各种分类类别等资料。

上行数据主要是指生产执行数据，包括生产计划的执行状况、在制品状况、现场物料消耗状况、生产计划的最终完工状况、计划差异状况（如尾数、调度差异等）等。

由于ERP本身定位于计划性系统，对数据实时性要求并不高，因此MES与ERP之间的整合可以采用上面所说的中间数据库方式。

3. MES与供应商关系管理系统的关系

制造行业由传统的批量生产逐渐转向个性化生产，客户交期越来越短，订单及生产计划变化频繁，客户服务意识要求却越来越高，导致车间及仓库的信息量呈几何级别增长，企业的管理及沟通成本非常高。因此企业越来越重视精细化管理，而对于ERP只偏向于计划的管理，无法满足企业日益迫切的精细化管理要求，因此制造企业的IT系统急需进行优化及扩充，重点聚焦在采购执行领域、供应商管理领域、制造执行领域及计划排产领域。

供应商关系管理系统（SRM）与外围系统的接口主要集中在ERP及WMS上，与MES的接口主要表现在物料的供应商信息、接收信息及物料的质量信息。MES采用这些信息来达到追溯及防错的目的。

4. MES与仓库管理系统的关系

ERP的物流管理只偏重于帐务的管理，对现场实物流的及时性和精细程度管理均不够，无法满足企业日益精细化管理的需求，WMS可以弥补这个缺陷，WMS采用条码技术及时反应物流过程中的变化，同时将存量细化到货架、货位、工单、产线、工位等，确保库存的透明性、可靠性与精细性，协同生产计划及实际生产状况，从而达到对仓库作业及生产的指导作用。

WMS与MES的整合效益主要体现在追溯链的打通、库存透明化及指导仓库作业和生产，下面进行介绍：
在分拣时，将配料标签与供应商的物料标签进行关联，也即把物料的供应商信息及仓库流转信息传递到配料标签上，当物料连同配料标签送到车间时通过配料标签达到精确追溯及防错目的。对于只需要模糊追溯的物料，则通过领料时将工单与物料的供应商信息及仓库流转信息进行关联即可；

WMS提供透明、及时、精细的库存信息，计划部门在WMS中根据库存及物料到货状况，在MES完成生产调度；同时现场仓管人员在MES中实时跟踪车间的执行状况，按需进行物料配送，构建采购、计划、物流、生产的高效协同体系。成品（半成品）下线后，MES需要向WMS提供下线产品信息及数量，完成自动入库动作。

综上所述，WMS与MES的整合应当是双向的，WMS向MES传递物料的供应商及仓库流转信息以及精细的仓库库存用以指导生产计划及执行；MES向WMS传递生产计划、作业调度及及时的物料耗用及成品下线状况，以指导物流按需配送及成品库存自动统计。

5. MES与PDM的关系

PDM是产品信息数据及产品流程数据的管理技术，管理包括客户信息、合同、供货商等营销信息；产品结构、设计BOM、配置信息、零部件、图档等生产加工技术信息；以及流程控制、项目管理等需要的组织管理信息等。

PDM是设计系统，ERP是计划系统，MES是执行系统，ERP处于PDM及MES的中间层，因此MES与PDM的整合并不多，主要集中的工艺资料及产品配置上，MES从PDM中下载工艺资料及产品配置，在现场通过电子SOP方式进行展示给作业人员，同时工艺变更资料也必须通过MES及时传达给车间现场，减少由于信息延迟及纸张传递而造成的损失。

6. MES与营销系统的关系

从广义上而言，营销系统(CRM)是ERP的一部分，专注于以客户为中心的市场营销、销售和客户服务。

MES与CRM整合的效益主要体现在追溯、防错及订单进度跟踪：