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)競爭力的重要技術之一。本文論述了現(xiàn)代鋼鐵企業(yè)信息化建設的整體架構和 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的集成和應用，最后指出在應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，作為國家建設重要支柱的鋼鐵企業(yè)，必須從企業(yè)自身的經營機制、管理體制出發(fā)，通過信息化來對企業(yè)內部的流程再造和重組，實現(xiàn)生產管理模式和企業(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

安鋼目前已經形成100 t轉爐—中板軋機、35 t轉爐—線棒型材軋機、150 t轉爐—爐卷軋機、1780mm熱連軋等高效生產線。就生產組織而言，目前是以庫存生產和訂單生產相結合的生產模式，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)務處理方式上，大量的手工業(yè)務處理加部分初級的計算機應用，兩者交叉并存。

安鋼集團內各二級單位已建成的信息系統(tǒng)是自成體系，建設時間跨度大，規(guī)模小，技術路線各異，編碼、平臺不統(tǒng)一，系統(tǒng)之間不互聯(lián)。各主要生產系統(tǒng)已經實現(xiàn)設備控制和過程控制，實現(xiàn)一、二級自動化；計量系統(tǒng)能夠做到進、出廠物資及能源量、廠際間物資及能源量的計量和網絡化采集，部分工序實現(xiàn)投料計量；質量檢化驗數(shù)據部分實現(xiàn)自動采集存儲，但基本都是單機應用或者局部信息共享。

由于當前的現(xiàn)狀不適合市場的模式，為此對公司進行了企業(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)，其他生產廠通過實施廣義計量質量系統(tǒng)(即RV-M ES)支持 ERP的業(yè)務功能實現(xiàn)。

2 信息化的特點和體系結構

鋼鐵企業(yè)一般涉及多段生產，工序多、設備復雜、企業(yè)投資大、資金流動頻繁[1]。生產經營活動涉及的內容從財務、人事等傳統(tǒng)信息管理領域延伸到生產管理領域。不僅要根據訂單制定合理的生產計劃、實施全面質量管理，還應對生產過程進行監(jiān)控、采集，全面詳盡地統(tǒng)計物料、產品等信息。信息化體系結構的五層模型[2]如圖1所示。其中 L5包括決策支持系統(tǒng) (DDS)，供應商管理系統(tǒng)(SRM)，供應鏈管理系統(tǒng) (SCM)，客戶關系管理系統(tǒng)(CRM)等；L4 ERP包括銷售與分銷(SD)，采購供應(MM)，生產(PP)，質量(QM)，人力資源 (HR)模塊，財務成本(FI/CO)等。

圖1 信息化體系的五層系統(tǒng)架構

這五層系統(tǒng)相互集成、相互協(xié)調，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，對從訂單下達到產品完成整個的生產過程進行優(yōu)化管理”[3]。包括工序詳細調度、資源分配和狀態(tài)管理、質量管理、產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，而且要起到生產過程產生的信息與經營管理信息之間的相互轉化作用，體現(xiàn)傳遞、加工和轉換等功能，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、外部資源計劃系統(tǒng)，將客戶需求和企業(yè)內部的經營活動以及供應商的資源融合在一起，ERP的核心管理思想就是對整個供應鏈的管理，主要體現(xiàn)對整個供應鏈資源進行管理的思想、精益生產和敏捷制造的思想、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能力。

3 安鋼M ES與 ERP的系統(tǒng)集成

3.1 系統(tǒng)架構

安鋼第一期信息化項目實施具體如下：

1)采用 SAP ERP商務套件實施企業(yè)管理層信息化，第一期實施銷售、采購、生產、質量、財務成本等功能模塊。

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的流程及生產管理需求。

3)其余的生產廠第一期實施廣義計量質量系統(tǒng)(即RV-M ES)，支持 ERP與M ES的流程及生產管理需求。

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[4]，各M ES之間通過 SOAP方式直接交換數(shù)據，系統(tǒng)架構如圖2所示。

圖2 安鋼第一期信息化系統(tǒng)架構

3.2 通訊方式和內容

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技術調用方式，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進行相應數(shù)據格式和內容轉換，然后使用ABAP Proxy將數(shù)據發(fā)送至 SAP。

從 ERP到M ES的主要數(shù)據：

1)物料主數(shù)據、客戶主數(shù)據、供應商主數(shù)據等由后臺作業(yè)每天自動下達新增或修改的。檢驗計劃只針對AT-M ES、RV-M ES下達，BX-M ES管理的生產廠的產品檢驗標準由M ES負責管理。

2)RV-M ES不接受銷售訂單，業(yè)務人員在 SAP系統(tǒng)中創(chuàng)建經過質量評審后的銷售訂單，接口程序把業(yè)務人員選擇的銷售訂單下達給M ES；M ES排產后反饋排產信息。

3)對于三個不同的M ES和不同產品，生產訂單的產生有不同的方式，有面向庫存和面向訂單生產模式，BX-M ES只需要下達生產訂單頭。

從M ES到 ERP的主要數(shù)據：

1)生產訂單申請和確認，M ES觸發(fā) SAP創(chuàng)建生產訂單，創(chuàng)建后的生產訂單自動下達三級，M ES可以申請計劃和非計劃的訂單。

當M ES完成所有的生產必要工序后，需要對生產訂單進行產出確認，并按照財務的要求本次項目按最后機組產出的量作為每道工序的報工產量。

2)物料移動，物料移動負責處理所有有關物料存儲位置、庫存狀態(tài)、庫存性質等的變化操作。不同的移動類型將導致不同的物料移動結果，每一次庫存移動，均會在系統(tǒng)中產生記錄該筆業(yè)務的系統(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)務的管理，而M ES的管理是針對車間或生產分廠的。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，強調物流、資金流的統(tǒng)一；ERP管理整個企業(yè)的內部價值鏈和供應鏈，強調所有這些業(yè)務的整合、計劃的協(xié)調和控制。

M ES的管理則更集中于生產現(xiàn)場資源。M ES主要管理生產的執(zhí)行，包括生產訂單與工序計劃、計質量管理、生產實績反饋等。

3.4 M ES與 ERP的集成

ERP是面向公司級的，它根據人財物、產供銷的狀況，對企業(yè)資源進行調配，據此制定出生產管理計劃。M ES將 ERP制定的生產管理計劃分解到執(zhí)行的操作層面，由此制定最優(yōu)的生產調度計劃。鋼鐵行業(yè)的信息化建設客觀上要求實現(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 生產計劃

在生產計劃階段，ERP系統(tǒng)根據銷售訂單和銷售預測排出生產計劃，同時根據質量標準進行質量設計，M ES根據最大坯料原則，進行母板的設計和優(yōu)化，并形成對煉鋼的要料需求，煉鋼根據生產需求進行組爐排產。在編制生產計劃后，將排產信息上傳至 ERP，同時將排產信息轉化為生產指令下達至二級計算機系統(tǒng)。M ES上傳了排產信息之后，相關生產訂單將處于鎖定狀態(tài)，ERP不能再對其進行修改或刪除。M ES與 ERP相互協(xié)調，根據生產實際情況對計劃進行調整，及時將結果反饋至 ERP系統(tǒng)，以便 ERP系統(tǒng)掌握生產完成時間以及產品交貨時間。

3.4.2 生產執(zhí)行

在生產執(zhí)行階段，需要采集和監(jiān)控生產過程中的物料、質量、設備、能源等多方面信息，以便實時了解生產過程的實際情況，為生產調度管理和生產作業(yè)管理提供信息和依據，同時記錄產成品信息與生產任務單進行匹配，并進行質量控制和檢驗，把質量結果反饋給 ERP系統(tǒng)的質量管理模塊。生產作業(yè)管理是生產操作崗位根據生產計劃、設備狀況、產品質量、生產實績和工藝參數(shù)標準等信息，完成生產操作的過程。

生產實績采集主要涉及生產過程中的各種原料投入、能源消耗、產成品和副產品產量、各種損耗、輔助工具材料消耗等信息，在匯總生產實績信息后，最終與生產訂單匹配，根據生產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訂單，則需向 ERP申請新的生產訂單。由此可實現(xiàn)按訂單組織生產，精確核算各種成本，并提高產品質量和客戶滿意度。

3.4.3 銷售管理

產品下線時，M ES負責執(zhí)行 ERP發(fā)出的各種物流轉移指令，如入庫、配貨、退貨等指令，此外，還與質量管理系統(tǒng)相結合，執(zhí)行對產品的改判、降級、判廢等操作。產品入庫時，將向 ERP報告入庫信息，只有待人庫產品數(shù)據與生產實際數(shù)據匹配并且信息完備時才能成功入庫，沒有質檢信息或未匹配生產訂單的產品不允許入庫。ERP銷售系統(tǒng)下達發(fā)貨指令計劃時指定產品批號，配貨人員根據發(fā)貨指令信息執(zhí)行配貨，并結合運輸系統(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功能分擔的側重點有所不同，但其功能組合支持完整的生產業(yè)務過程循環(huán)，共同構成計劃、控制、反饋、調整的完整閉環(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)集成應用，實現(xiàn)了按照訂單生產的模式，根據市場來指導生產，達到了優(yōu)化排產，減低庫存，提高資金周轉率。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)進一步的信息化發(fā)展奠定了堅實的基礎。

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

5 結語

實現(xiàn)M ES與 ERP的整合，關鍵在于業(yè)務流程的優(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)產品結構和管理模式的特點，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，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)框架結構方面的參考，具有一定的推廣和借鑒意義。

[1]何永剛，黃麗華.我國鋼鐵企業(yè)信息系統(tǒng)應用研究[J].情報雜志.2007，7：52-54.

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[5]施燦濤，尹靜，李鐵克.鋼鐵企業(yè) ERP與MES集成方法研究及應用[J].冶金自動化，2008，32(2)：20-24.

[6]叢培勇，范玉青，劉忠獻.ERP與MES集成關系研究[J].制造業(yè)自動化，2007，29(8)8：30-35.

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