ERP與MES數據交互中間件的設計

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）

隨著十二五制造業信息化建設的步伐加快，新疆各工業企業大多通過ERP來提升企業的競爭力及提高企業的管理水平。可隨著市場競爭的日趨激烈，處于上層的企業資源計劃管理（ERP）受市場波動的影響越來越大，系統的適應性問題逐漸展現出來，與底層的過程控制系統（PCS）之間數據不共享的矛盾也顯現出來。ERP系統得不到實時生產信息的支持、PCS缺乏合理的調度與協調，兩個系統數據獨立、無法進行良好的雙向數據交互與共享，大量的數據需要二次或多次重復錄入，生產數據的實時性得不到保證，最終導致企業的工作效率降低[1]。

由于各行業都有其自身的特點，不像財務軟件那樣有統一的標準，所以無法將工業制造執行系統（MES）做標準化處理，但ERP系統與MES系統之間或多或少又存在某些必然聯系。針對MES系統多樣性、ERP系統標準性的特點，我們必須通過與兩者都有緊密聯系的紐帶中間件來自動解決兩大系統間的數據交互問題，避免人為操作帶來的失誤，最終保證ERP系統和MES的系統之間的數據同步。

1 需求分析

最大程度的減少人為操作導致的數據錄入錯誤，提高數據錄入效率和準確性；最大程度的保持數據的同步，提高計劃的可行性、為生產提供實時而準確的數據。

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系。ERP系統的主要功能有系統管理、基礎資料、銷售管理、采購管理、生產管理、制造管理、發票管理、倉庫管理、統計報表等；MES的主要功能有訂單管理、工序管理、庫存管理、數據采集、產線跟蹤、統計報表等。數據交互中間件的設計首先基于MES系統接收ERP系統銷售管理模塊的訂單數據，訂單設計抓取ERP系統生產管理模塊數據，以ERP系統產品出庫信息為發貨指示，并從ERP系統抓取訂單分解信息、物料搬運單的處理信息、發票信息；其次ERP系統抓取MES系統的工序計劃、生產所消耗的物料信息，抓取產品數據存入ERP系統的成品庫、抓取半成品數據存入ERP系統的半成品庫。數據交互中間件的應用，在執行層與企業層之間搭起了兩個系統溝通的橋梁，保證了ERP系統與MES系統數據交互的暢通，實現了信息流、物流、資金流的統一，為企業的精細化、高效化管理提供了可能。隨著客戶對產品個性化的需求，企業的業務方向正朝著小訂單、多品種、個性化定制的方向發展，ERP系統與MES系統之間的數據交互將更加頻繁，實現二者連接關系的數據交互中間件，在滿足客戶需求、提高客戶滿意度、增強企業競爭力等方面將起到更加重要的作用。

2 總體設計

該系統總體結構如圖1所示[2]，通過個性化定制方式實現ERP數據和MES數據之間的交互，保持二者數據時時同步，MES系統可以為ERP系統提供與生產現場相關的很多關鍵數據，這些數據可以改進ERP的采購、生產、銷售等模塊的功能，提高ERP系統中數據的精確性與完整性[3]，ERP系統可以為MES提供生產排產數據，根據用戶訂單、銷售合同、產品庫存這些數據可以更加準確的將生產信息傳達到MES中去，更加自動化、高效率、準確、實時的完成生產任務目標。

ERP系統與MES系統數據交互中間件的設計重點主要是基于對兩個系統所使用的數據庫數據的抓取，當兩者使用的數據庫相同時（SQL Server或者Oracle），可以通過數據庫自帶的自定義函數、存儲過程或者視圖等方式使用SQL語句找出兩個系統物資編碼表的對應關系以建立兩個系統對應表的方式來建立二者的基礎數據交互關系，通過在ERP系統銷售訂單表建立觸發器的方法來實現當該表中有數據新增、修改或者刪除時，根據條件設定將訂單信息自動更新到MES系統的指定數據表中；兩個系統使用相同數據庫時，兩個系統之間的數據抓取交互相對容易，在后臺數據庫即可實現。而當兩個系統使用的數據庫不同時，則需要考慮不同數據庫之間SQL語句的差異，在后臺數據庫實現抓取難度較大，但可以通過Web Service技術實現，Web Service使用SOAP協議通訊，用XML封裝數據實現跨平臺，任何客戶端只要按照Web Service發布的格式發送數據就都可以得到結果，同時使用目前比較成熟的三層架構技術，利用表現層、業務邏輯層和數據層之間相互分離的特性，在改變數據層結構時不影響其它兩層的結構，當ERP系統使用SQL Server數據庫而MES系統使用Oracle數據庫時，Web Service分別調用現有成熟的SQL Helper類庫實現訪問SQL Server數據庫數據的目的，調用ORA Helper類庫實現訪問Oracle數據庫數據的目的，再通過編寫代碼來逐一實現兩者數據交互的各個功能函數，經過處理后對外提供標準的對外訪問接口，從兩個系統抓取到的數據信息以XML（Extensible Markup Language可擴展標記語言）格式保存，并提供XML數據讀取接口函數來實現ERP系統訪問MES系統的XML數據或者MES系統訪問ERP系統XML數據的功能，Web Service實現的接口調用函數除了需要提供讀取XML功能同時還需要提供增加、刪除、修改兩個系統XML數據的訪問接口來實現ERP系統與MES系統的數據交互功能；其數據處理的細節部分包括數據庫表字段數據類型定義的差別消除、數字型字段長度的統一等，業務邏輯處理的細節部分是需要分別對ERP系統與MES系統的業務流程非常熟悉，對利用中間件接口通過改變對方XML數據而最終修改兩個系統數據庫數據信息的各種可能發生的情形均加以考慮。

圖1 系統總體結構圖Fig.1 Structure diagram of the power control unit test system

3 業務流程

該軟件設計的流程圖如圖2所示，MES抓取ERP的BOM表單、生產排產訂單數據，對訂單、工序計劃進行設計，并按ERP的要求格式返回生產任務信息，由ERP作導入生產管理模塊處理，生成ERP的生產任務單信息。生產完工后，完工實績、投料信息、副產品信息應返回ERP系統，能源消耗數據信息也應一并返回。MES接到ERP的出庫指示后，進行產品出庫操作，MES出庫后將實際出庫信息返回ERP系統，ERP進行訂單的分解，庫存的沖減，發票的生成處理等相關業務[4]。

圖2 軟件設計的流程圖Fig.2 Flow chart the software design

4 ERP與MES中間件接口分析

ERP與MES在進行數據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）產量：將MES系統實時采集到的生產線中產品與半成品數據信息及時反饋到ERP系統倉庫管理模塊的產品庫及半成品庫中，以產品、半成品編碼作為兩者數據交互的紐帶。

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

4.2 從ERP到MES的接口

1）物資編碼：對于ERP系統和MES系統來說，物資編碼（原料、物料、BOM）是最重要最根本的基礎數據，只有在確保兩個系統中物資編碼一致性的基礎上，才有可能進行兩個系統之間的數據交互，物資編碼發揮著維系兩個系統數據交互的紐帶作用。首先將ERP系統中現有的物資編碼數據導人MES系統中，再將ERP系統中新增的物資編碼數據同步到MES系統中相對應的物資編碼表中。

2）工單信息：與客戶簽訂的銷售合同通過手動錄入到ERP系統中，根據用戶所需產品庫存情況以及根據所需產品BOM單所需原料情況經過計算形成銷售訂單信息，銷售訂單信息首先在ERP系統中被轉換成工單計劃或者生產任務單，然后通過Web Service接口功能將數據傳遞到MES系統中，MES系統由此生成工序詳細調度信息，詳細的工單信息可通過將ERP系統中在制品所包含的生產日期、時間、生產線、產品、工藝路線等數據信息導入MES系統完成。

5 ERP與MES中間件的應用

隨著制造業競爭的日益激烈，新疆某生產電工絕緣材料的企業在已有ERP系統[7]的基礎上根據企業MES系統[8]的實際情況，在MES系統端根據所需數據及ERP系統所定義數據接口設計了數據導入程序，該程序實現了ERP系統定期自動將數據導入到MES系統中的功能。該程序通過數據的及時交互較好地解決了ERP系統與MES系統無法進行良好的雙向數據交互的問題，同時提升了企業效率、提高了企業的管理水平和企業的實時反應能力。

6 結 論

ERP與MES數據交互對于信息集成和制造業信息化的發展來說是一個必不可少的階段，提高生產計劃調度的實時性已成為制造型企業信息化管理過程中核心關注的問題，將銷售目標轉化成生產目標，通過不斷調整、優化、整合和反饋信息，形成一個周期性的從銷售到生產運行和過程控制的高效循環系統。該數據交互中間件通過二者之間實時數據交互完全可以實現企業信息的全方位、高效率、高精度的集成[6]。

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[4]李歧強，丁然，李曉磊.流程工業生產調度優化方法[M].北京:科學出版社，2010.

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