MES與ERP在安鋼信息化中的系統(tǒng)集成

路銀北 王 冰 張愛芳 付革紅

(安陽鋼鐵股份有限公司)

MES與ERP在安鋼信息化中的系統(tǒng)集成

路銀北 王 冰 張愛芳 付革紅

(安陽鋼鐵股份有限公司)

在冶金企業(yè)實現(xiàn)信息化的過程中，企業(yè)越來越強烈地意識到M ES與 ERP的有效集成是一個重要環(huán)節(jié)，是提高企業(yè)競爭力的重要技術(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)用中存在的問題和解決辦法。

MES ERP信息化 集成

0 前言

信息化是我國加快實現(xiàn)工業(yè)化和現(xiàn)代化的必然選擇，作為國家建設(shè)重要支柱的鋼鐵企業(yè)，必須從企業(yè)自身的經(jīng)營機制、管理體制出發(fā)，通過信息化來對企業(yè)內(nèi)部的流程再造和重組，實現(xiàn)生產(chǎn)管理模式和企業(yè)制度的創(chuàng)新，提升企業(yè)的核心價值，形成完善的現(xiàn)代化企業(yè)管理模式。

1 概況簡介

安鋼目前已經(jīng)形成100 t轉(zhuǎn)爐—中板軋機、35 t轉(zhuǎn)爐—線棒型材軋機、150 t轉(zhuǎn)爐—爐卷軋機、1780mm熱連軋等高效生產(chǎn)線。就生產(chǎn)組織而言，目前是以庫存生產(chǎn)和訂單生產(chǎn)相結(jié)合的生產(chǎn)模式，就管理機制而言，屬于職能型管理模式。實行兩級核算、計劃成本、資金集中、多級計劃、多級倉庫、分散采購的管理方式，在業(yè)務(wù)處理方式上，大量的手工業(yè)務(wù)處理加部分初級的計算機應(yīng)用，兩者交叉并存。

安鋼集團內(nèi)各二級單位已建成的信息系統(tǒng)是自成體系，建設(shè)時間跨度大，規(guī)模小，技術(shù)路線各異，編碼、平臺不統(tǒng)一，系統(tǒng)之間不互聯(lián)。各主要生產(chǎn)系統(tǒng)已經(jīng)實現(xiàn)設(shè)備控制和過程控制，實現(xiàn)一、二級自動化；計量系統(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量和網(wǎng)絡(luò)化采集，部分工序?qū)崿F(xiàn)投料計量；質(zhì)量檢化驗數(shù)據(jù)部分實現(xiàn)自動采集存儲，但基本都是單機應(yīng)用或者局部信息共享。

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

2 信息化的特點和體系結(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、資金流動頻繁[1]。生產(chǎn)經(jīng)營活動涉及的內(nèi)容從財務(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)計劃、實施全面質(zhì)量管理，還應(yīng)對生產(chǎn)過程進(jìn)行監(jiān)控、采集，全面詳盡地統(tǒng)計物料、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)，客戶關(guān)系管理系統(tǒng)(CRM)等；L4 ERP包括銷售與分銷(SD)，采購供應(yīng)(MM)，生產(chǎn)(PP)，質(zhì)量(QM)，人力資源 (HR)模塊，財務(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行信息，構(gòu)成一個完整的企業(yè)信息化管理系統(tǒng)。

2.1 MES

M ES國際聯(lián)合會 (M ESA)對M ES的定義是：“M ES能通過信息傳遞，對從訂單下達(dá)到產(chǎn)品完成整個的生產(chǎn)過程進(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主要的功能模塊。M ES是通向過程、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程信息的集成，而且要起到生產(chǎn)過程產(chǎn)生的信息與經(jīng)營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，是工廠綜合自動化信息系統(tǒng)的核心。

2.2 ERP

ERP把傳統(tǒng)的制造資源計劃拓展為圍繞市場需求而建立的企業(yè)內(nèi)、外部資源計劃系統(tǒng)，將客戶需求和企業(yè)內(nèi)部的經(jīng)營活動以及供應(yīng)商的資源融合在一起，ERP的核心管理思想就是對整個供應(yīng)鏈的管理，主要體現(xiàn)對整個供應(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制，更好地利用各種管理信息，提高管理效率、市場競爭力和快速響應(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目實施具體如下：

1)采用 SAP ERP商務(wù)套件實施企業(yè)管理層信息化，第一期實施銷售、采購、生產(chǎn)、質(zhì)量、財務(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、第二煉軋廠實施開發(fā)三級系統(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)廠第一期實施廣義計量質(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。

本次項目 SAP與外部系統(tǒng)的接口涉及三家M ES，每個系統(tǒng)均通過自己獨立的W EB SERV ICE與 SAP X I交換數(shù)據(jù)[4]，各M ES之間通過 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)、客戶主數(shù)據(jù)、供應(yīng)商主數(shù)據(jù)等由后臺作業(yè)每天自動下達(dá)新增或修改的。檢驗計劃只針對AT-M ES、RV-M ES下達(dá)，BX-M ES管理的生產(chǎn)廠的產(chǎn)品檢驗標(biāo)準(zhǔn)由M ES負(fù)責(zé)管理。

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

3)對于三個不同的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)訂單自動下達(dá)三級，M ES可以申請計劃和非計劃的訂單。

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

2)物料移動，物料移動負(fù)責(zé)處理所有有關(guān)物料存儲位置、庫存狀態(tài)、庫存性質(zhì)等的變化操作。不同的移動類型將導(dǎo)致不同的物料移動結(jié)果，每一次庫存移動，均會在系統(tǒng)中產(chǎn)生記錄該筆業(yè)務(wù)的系統(tǒng)憑證，被稱作“物料憑證”。

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

3.3 M ES與 ERP的分工

ERP是對整個企業(yè)或企業(yè)集團業(yè)務(wù)的管理，而M ES的管理是針對車間或生產(chǎn)分廠的。SAP與M ES系統(tǒng)功能的劃分如下：

ERP是對企業(yè)整個運營資源的管理，強調(diào)物流、資金流的統(tǒng)一；ERP管理整個企業(yè)的內(nèi)部價值鏈和供應(yīng)鏈，強調(diào)所有這些業(yè)務(wù)的整合、計劃的協(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)訂單與工序計劃、計質(zhì)量管理、生產(chǎn)實績反饋等。

3.4 M ES與 ERP的集成

ERP是面向公司級的，它根據(jù)人財物、產(chǎn)供銷的狀況，對企業(yè)資源進(jìn)行調(diào)配，據(jù)此制定出生產(chǎn)管理計劃。M ES將 ERP制定的生產(chǎn)管理計劃分解到執(zhí)行的操作層面，由此制定最優(yōu)的生產(chǎn)調(diào)度計劃。鋼鐵行業(yè)的信息化建設(shè)客觀上要求實現(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)計劃

在生產(chǎn)計劃階段，ERP系統(tǒng)根據(jù)銷售訂單和銷售預(yù)測排出生產(chǎn)計劃，同時根據(jù)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行質(zhì)量設(shè)計，M ES根據(jù)最大坯料原則，進(jìn)行母板的設(shè)計和優(yōu)化，并形成對煉鋼的要料需求，煉鋼根據(jù)生產(chǎn)需求進(jìn)行組爐排產(chǎn)。在編制生產(chǎn)計劃后，將排產(chǎn)信息上傳至 ERP，同時將排產(chǎn)信息轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)指令下達(dá)至二級計算機系統(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)實際情況對計劃進(jìn)行調(diào)整，及時將結(jié)果反饋至 ERP系統(tǒng)，以便 ERP系統(tǒng)掌握生產(chǎn)完成時間以及產(chǎn)品交貨時間。

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)過程中的物料、質(zhì)量、設(shè)備、能源等多方面信息，以便實時了解生產(chǎn)過程的實際情況，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，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)計劃、設(shè)備狀況、產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)實績和工藝參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)等信息，完成生產(chǎn)操作的過程。

生產(chǎn)實績采集主要涉及生產(chǎn)過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)實績信息后，最終與生產(chǎn)訂單匹配，根據(jù)生產(chǎn)實績歸并投料量和收貨量，觸發(fā) ERP記賬。如果沒有可匹配的生產(chǎn)訂單，則需向 ERP申請新的生產(chǎn)訂單。由此可實現(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)量和客戶滿意度。

3.4.3 銷售管理

產(chǎn)品下線時，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、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)行對產(chǎn)品的改判、降級、判廢等操作。產(chǎn)品入庫時，將向 ERP報告入庫信息，只有待人庫產(chǎn)品數(shù)據(jù)與生產(chǎn)實際數(shù)據(jù)匹配并且信息完備時才能成功入庫，沒有質(zhì)檢信息或未匹配生產(chǎn)訂單的產(chǎn)品不允許入庫。ERP銷售系統(tǒng)下達(dá)發(fā)貨指令計劃時指定產(chǎn)品批號，配貨人員根據(jù)發(fā)貨指令信息執(zhí)行配貨，并結(jié)合運輸系統(tǒng)提供的車輛信息指定車號，最后執(zhí)行發(fā)貨出庫，同時向 ERP上傳發(fā)貨實績，使 ERP和M ES的庫存保持一致。

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

圖3 三級與四級功能模型圖

4 實施效果

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

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

5 結(jié)語

實現(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)的長項，鋼鐵企業(yè)在決定M ES和 ERP的整合方案時，還要充分考慮企業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和管理模式的特點，采用合適的方案。

ERP與M ES的集成對于鋼鐵行業(yè)信息化的發(fā)展是一個必不可少的階段，能大大提高企業(yè)的管理自動化水平。通過安鋼信息化建設(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。

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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，高級工程師，碩士，河南.安陽(455004)，安陽鋼鐵股份有限公司計量控制處；

2010—1—22