流程型企業(yè)SCM、ERP、MES、PCS如何集成

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1、流程型企業(yè)SCM、ERP、MES、PCS如何集成？前言流程型生產(chǎn)企業(yè)是指被加工對(duì)象不間斷地通過生產(chǎn)設(shè)備，石化、冶金、電力、輕工、制藥、環(huán)保等在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占主導(dǎo)地位的行業(yè)，基本的生產(chǎn)特征是通過一系列的加工裝置使原材料進(jìn)行規(guī)定的化學(xué)反應(yīng)或物理變化，最終得到滿意的產(chǎn)品。流程工業(yè)在全球500強(qiáng)行業(yè)中大約70余家，占15%，其營(yíng)業(yè)收入占總收入的16.5%(據(jù)財(cái)富雜志1999年數(shù)據(jù))。我國(guó)流程企業(yè)年產(chǎn)值占全國(guó)企業(yè)年總產(chǎn)值的66%(據(jù)中國(guó)經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)年鑒1999年數(shù)據(jù))，流程工業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r直接影響國(guó)家的經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)。

2、流程型企業(yè)大多是重要的能源和原材料工業(yè)，產(chǎn)品品種穩(wěn)定，生產(chǎn)量大，工藝大多固定，一般是按庫(kù)存生產(chǎn)模式。連續(xù)工業(yè)的生產(chǎn)一般都伴隨著化學(xué)變化，通常是在高溫高壓等惡劣條件下進(jìn)行的，其生產(chǎn)長(zhǎng)年不間斷，停產(chǎn)常常會(huì)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失，企業(yè)的自動(dòng)化目標(biāo)是如何有效地監(jiān)測(cè)和控制生產(chǎn)過程，使生產(chǎn)過程處于最佳狀態(tài)，節(jié)省原材料，降低能耗與其它消耗，提高產(chǎn)品的優(yōu)質(zhì)品率，提高設(shè)備的壽命等。流程型企業(yè)普遍采用DCS、PLC等控制系統(tǒng)，自動(dòng)化程度較高。1.流程型企業(yè)ERP/MES/PCS的三層結(jié)構(gòu)1.1ERP/MES/PCS的三

3、層結(jié)構(gòu)20世紀(jì)80年代后期，全球市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，流程型企業(yè)通過實(shí)施MRPⅡ/ERP來提高管理水平提升企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。然而，企業(yè)上層的生產(chǎn)計(jì)劃管理(ERP)受市場(chǎng)影響越來越大，計(jì)劃的適應(yīng)性問題日漸顯露出來，與底層的過程控制系統(tǒng)(PCS)之間脫節(jié)的矛盾也日益突出。如何有效利用上層的ERP與下層的PCS之間的數(shù)據(jù)，提高計(jì)劃、調(diào)度的實(shí)時(shí)性和靈活性，已成為企業(yè)關(guān)心的問題。以MRPⅡ/ERP為代表的管理信息系統(tǒng)，以及以PLC、DCS為代表的自動(dòng)化技術(shù)，在流程型行業(yè)已經(jīng)大規(guī)模應(yīng)用。盡管這兩類系統(tǒng)的推廣取得了一

4、定效果，但卻忽略了兩者之間的有效配合，導(dǎo)致企業(yè)上層計(jì)劃缺乏有效的實(shí)時(shí)信息支持、下層控制環(huán)節(jié)缺乏優(yōu)化的調(diào)度與協(xié)調(diào)。計(jì)劃層與車間執(zhí)行層無法進(jìn)行良好的雙向信息流交互，企業(yè)就難以實(shí)時(shí)反應(yīng)。為解決這個(gè)問題，美國(guó)先進(jìn)制造研究機(jī)構(gòu)(AMR)提出了“制造執(zhí)行系統(tǒng)MES”的概念，MES是位于上層的計(jì)劃管理系統(tǒng)與底層的過程控制系統(tǒng)之間的面向車間層的管理信息系統(tǒng)。最下層的控制系統(tǒng)聚焦于生產(chǎn)過程的設(shè)備，以秒(s)為單位監(jiān)控生產(chǎn)設(shè)備的運(yùn)行狀況。控制整個(gè)生產(chǎn)過程。中間層的制造執(zhí)行系統(tǒng)著眼于整個(gè)生產(chǎn)過程管理，考慮生產(chǎn)過程的整

5、體平衡，注重生產(chǎn)過程的運(yùn)行管理，注重產(chǎn)品和批次，以分(min)小時(shí)(h)為單位跟蹤產(chǎn)品的制造過程。最上層的經(jīng)營(yíng)計(jì)劃系統(tǒng)以產(chǎn)品的生產(chǎn)和銷售為處理對(duì)象，聚焦于定貨、交貨期、成本和顧客的關(guān)系等，以月、周、日為單位。在流程工業(yè)現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)中，MES起著將從生產(chǎn)過程控制中產(chǎn)生的信息、從生產(chǎn)過程管理中產(chǎn)生的信息和從經(jīng)營(yíng)管理活動(dòng)中產(chǎn)生的信息進(jìn)行轉(zhuǎn)換、加工、傳遞的作用，是生產(chǎn)過程控制與管理信息集成的重要橋梁和紐帶。1.2ERP/MES/PCS間的數(shù)據(jù)傳遞MES的主要功能包括：生產(chǎn)調(diào)度、資源分配、工時(shí)管理、文

6、檔控制、數(shù)據(jù)采集、WIP跟蹤、質(zhì)量管理、設(shè)備管理等，是連接ERP與PCS的橋梁。一方面，MES為ERP系統(tǒng)提供及時(shí)、準(zhǔn)備的數(shù)據(jù)和信息，另一方面，通過PCS的底層數(shù)據(jù)采集與分析，為優(yōu)化、控制生產(chǎn)線的運(yùn)行提供依據(jù)和保證，以適應(yīng)企業(yè)對(duì)實(shí)時(shí)化的要求。從ERP→MES→PCS的信息傳遞：ERP經(jīng)過MRP運(yùn)算后，需要將產(chǎn)品的生產(chǎn)需求、BOM、企業(yè)生產(chǎn)資源、工作日歷、加工指令、庫(kù)存狀態(tài)等信息加工處理后，將工序和生產(chǎn)調(diào)度、零件清單、生產(chǎn)分析報(bào)告、物料短缺信息、生產(chǎn)優(yōu)化運(yùn)行參數(shù)等傳遞給PCS層，PCS層根據(jù)獲得的

7、數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的操作。從ERP→MES→PCS的信息傳遞：PCS接受到MES下達(dá)的工作指令完成相應(yīng)工作，在PCS層工作的同時(shí)將底層信息實(shí)時(shí)反饋給MES，這些信息包括：工序進(jìn)展信息、設(shè)備運(yùn)行參數(shù)、物料使用狀態(tài)、工件裝夾時(shí)間、實(shí)際工作時(shí)間、產(chǎn)品完成數(shù)量、廢品數(shù)量、作業(yè)狀態(tài)、任務(wù)狀態(tài)以及設(shè)備狀態(tài)等，MES層對(duì)信息作進(jìn)一步處理后，將工作訂單狀態(tài)、資源狀態(tài)、工時(shí)信息、物料消耗情況、實(shí)際的生產(chǎn)工藝、WIP信息、廢品信息、實(shí)際的庫(kù)存狀態(tài)、人員分配信息等反饋給ERP系統(tǒng)。信息流在三層系統(tǒng)中的傳遞、反饋保證了信息的

8、實(shí)時(shí)性，使企業(yè)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)實(shí)時(shí)計(jì)劃與調(diào)度、動(dòng)態(tài)成本管理成為可能。1.3ERP/MES/PCS的信息集成ERP/MES/PCS中，系統(tǒng)開發(fā)平臺(tái)、數(shù)據(jù)庫(kù)可能是異構(gòu)的，在三層中要實(shí)現(xiàn)信息共享與集成，必須實(shí)現(xiàn)跨平臺(tái)。采用W3C制定的XML可以實(shí)現(xiàn)跨平臺(tái)，XML文件是文本文件，使異構(gòu)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)信息統(tǒng)一進(jìn)行定義、組織和表示成為可能，目前主要的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)都具備讀取和生成XML數(shù)據(jù)的能力，在各行業(yè)XML得到了普遍的支持。在ERP/MES/PCS三層結(jié)構(gòu)中，ERP與MES的信息的交互、共享均通過XML實(shí)現(xiàn)。底層控制