何 船，陳 威，潘克強(qiáng)，陳興燕

（1.貴州理工學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院，貴州 貴陽(yáng) 550000；2.中國(guó)航發(fā)黎陽(yáng)航空動(dòng)力有限公司，貴州 貴陽(yáng) 550000）

1 引言

2011 年德國(guó)提出工業(yè)4.0 的概念，2015 年中國(guó)發(fā)布“智能制造2025”白皮書(shū)，其主要目的就是推動(dòng)信息化和工業(yè)化的融合，將信息技術(shù)更深層次的融入到生產(chǎn)制造過(guò)程中，推動(dòng)制造企業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)制造過(guò)程中管理的信息化、數(shù)字化、智能化[1]。

在這個(gè)大背景下，企業(yè)通過(guò)實(shí)施信息化來(lái)提升生產(chǎn)制造水平的愿望越來(lái)越強(qiáng)烈，目前大部分離散制造企業(yè)已實(shí)施很多信息系統(tǒng)，包括PDM、ERP、MES、質(zhì)量管理系統(tǒng)、DNC、SCADA 等，通過(guò)這些系統(tǒng)的實(shí)施，在一定程度上對(duì)企業(yè)的經(jīng)營(yíng)管理、工程管理、生產(chǎn)管理各自起到了促進(jìn)作用，但如果各信息系統(tǒng)只負(fù)責(zé)本系統(tǒng)的功能，不與其他信息系統(tǒng)互聯(lián)，就會(huì)形成一個(gè)個(gè)“信息孤島”[2-3]，例如財(cái)務(wù)上一套財(cái)務(wù)管理系統(tǒng)，車(chē)間上一套生產(chǎn)管理系統(tǒng)，系統(tǒng)間沒(méi)有集成，核算成本還是需要車(chē)間將生產(chǎn)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)導(dǎo)出，通過(guò)EXECL 表格上報(bào)財(cái)務(wù)部門(mén)，納入財(cái)務(wù)系統(tǒng)管理，不僅造成大量人力、物力的浪費(fèi)，而且不利于企業(yè)的統(tǒng)一管理。所以，如何實(shí)現(xiàn)各應(yīng)用系統(tǒng)的有效互聯(lián)，通過(guò)系統(tǒng)集成打通科研、經(jīng)營(yíng)、生產(chǎn)管理全流程，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)更高效的管理是離散制造企業(yè)的迫切需求。通過(guò)對(duì)制造企業(yè)的兩大主流系統(tǒng)MES、ERP 的系統(tǒng)功能及業(yè)務(wù)機(jī)構(gòu)進(jìn)行研究，對(duì)系統(tǒng)集成采用的技術(shù)進(jìn)行介紹，通過(guò)實(shí)際業(yè)務(wù)集成接口使企業(yè)的各項(xiàng)業(yè)務(wù)能夠有效的串聯(lián)在一起，從而提升工作效率，提高企業(yè)的生產(chǎn)制造水平[4]。

2 系統(tǒng)集成關(guān)系

2.1 MES 系統(tǒng)業(yè)務(wù)

MES 系統(tǒng)是溝通企業(yè)上層資源管理層和車(chē)間控制層之間的橋梁，通過(guò)實(shí)現(xiàn)上下游系統(tǒng)的集成，消除數(shù)據(jù)斷層，全面打通數(shù)據(jù)流、業(yè)務(wù)流、信息流，為管理決策提供科學(xué)合理的數(shù)據(jù)分析支撐，提高生產(chǎn)管理及質(zhì)量預(yù)控[5]。MES 系統(tǒng)主要面向車(chē)間制造執(zhí)行過(guò)程的研究，其系統(tǒng)涵蓋車(chē)間生產(chǎn)制造過(guò)程中的所有業(yè)務(wù)，包括計(jì)劃管理、物料管理、調(diào)度管理、工藝管理、工區(qū)作業(yè)管理、質(zhì)量管理、工時(shí)管理等[6]。具體，如圖1 所示。

圖1 MES 系統(tǒng)功能架構(gòu)圖Fig.1 MES System Functional Architecture Diagram

其中，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理包括：企業(yè)、工廠、工區(qū)、班組、計(jì)量單位、設(shè)備、產(chǎn)品、BOM、工種、工序、工藝路線、員工、角色、菜單、用戶(hù)代碼等；計(jì)劃管理包括：流水卡預(yù)覽、生產(chǎn)訂單接收、流水卡創(chuàng)建、月計(jì)劃編制、流水卡校對(duì)、到料確認(rèn)、流水卡打印、集件管理、組合件換件等；調(diào)度管理包括：工區(qū)長(zhǎng)派工、班組派工、派工修改、分批管理、批次狀態(tài)管理、批次數(shù)量變更、工區(qū)協(xié)作管理；現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)管理包括：任務(wù)接收、生產(chǎn)報(bào)工、生產(chǎn)準(zhǔn)備、裝配管理、批次缺件信息查看、工具庫(kù)存信息查看、問(wèn)題上報(bào)管理、個(gè)人工時(shí)、工時(shí)統(tǒng)計(jì)；調(diào)度管理包括：臨時(shí)轉(zhuǎn)工管理、轉(zhuǎn)工轉(zhuǎn)出、轉(zhuǎn)工轉(zhuǎn)入、外委管理；質(zhì)量管理包括：檢測(cè)項(xiàng)維護(hù)、檢驗(yàn)任務(wù)接收、首件檢驗(yàn)、工序檢驗(yàn)、成品檢驗(yàn)、入庫(kù)申請(qǐng)、返工返修、成品檢驗(yàn)、各類(lèi)檢驗(yàn)單據(jù)打印、不合格品審理、報(bào)廢管理等[7-9]。

2.2 ERP 系統(tǒng)業(yè)務(wù)

ERP 系統(tǒng)作為企業(yè)的資源管理平臺(tái)通過(guò)整合公司的各種資源，提高資源運(yùn)作效率，降低生產(chǎn)成本，梳理企業(yè)內(nèi)部的業(yè)務(wù)流程、活動(dòng)、崗位與制度等，優(yōu)化或規(guī)范基礎(chǔ)管理。平臺(tái)主要包括銷(xiāo)售管理、生產(chǎn)計(jì)劃管理、采購(gòu)管理、庫(kù)存管理、質(zhì)量管理、設(shè)備管理、工裝工具管理、成本管理等，系統(tǒng)功能架構(gòu)，如圖2 所示。

圖2 ERP 系統(tǒng)功能架構(gòu)圖Fig.2 ERP System Functional Architecture Diagram

通過(guò)對(duì)上面兩個(gè)系統(tǒng)的業(yè)務(wù)流程可以得出，在MES、ERP 系統(tǒng)中分別都涉及到計(jì)劃管理、物料管理、設(shè)備資源管理、生產(chǎn)準(zhǔn)備管理、生產(chǎn)任務(wù)管理、質(zhì)量管理、入庫(kù)管理等功能管理，兩個(gè)系統(tǒng)涉及到的業(yè)務(wù)很多都是交叉和聯(lián)系的，如果兩個(gè)系統(tǒng)間沒(méi)有實(shí)現(xiàn)有效集成，不僅造成系統(tǒng)使用人員工作量的增加，而且無(wú)法實(shí)現(xiàn)信息間的有效傳遞，造成“信息孤島”現(xiàn)象，更無(wú)法達(dá)到車(chē)間管理信息化、數(shù)字化的目的。

2.3 系統(tǒng)業(yè)務(wù)集成

從ERP 系統(tǒng)開(kāi)始創(chuàng)建生產(chǎn)訂單到MES 創(chuàng)建生產(chǎn)任務(wù)計(jì)劃直到最后產(chǎn)品入庫(kù)，ERP 和MES 涉及的業(yè)務(wù)緊密聯(lián)系在一起，在企業(yè)信息化建設(shè)過(guò)程中，它們之間需要相互依賴(lài)于對(duì)方而存在，在計(jì)劃管理、質(zhì)量管理、生產(chǎn)管理、物料管理等方面，MES 和ERP系統(tǒng)的功能可以相互延伸和對(duì)接，共同構(gòu)建更為完善的現(xiàn)代企業(yè)信息管理體系，更加有力的保證商業(yè)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。整體業(yè)務(wù)流程具體，如圖3 所示。通過(guò)圖可以看出，通過(guò)ERP 和MES 的集成，將整個(gè)生產(chǎn)制造過(guò)程形成一個(gè)閉環(huán)，打通制造過(guò)程的數(shù)據(jù)流、業(yè)務(wù)流，從而提高生產(chǎn)效率。

圖3 ERP 與MES 集成業(yè)務(wù)流程圖Fig.3 ERP and MES Integrated Business Flow Chart

3 ERP 與MES 集成技術(shù)

圖4 生產(chǎn)訂單集成流程圖Fig.4 Production Order Integration Flow Chart

目前系統(tǒng)間集成主要中間表、中間庫(kù)、WEBSERVICE 等幾種方式，ERP 與MES 之間的集成由于不同的業(yè)務(wù)需求，集成方式也不一樣，例如生產(chǎn)訂單的集成講究實(shí)時(shí)性，就采用WEBSERVCIE 技術(shù)，集成流程，如圖4 所示。集成場(chǎng)景如下：（1）工廠計(jì)劃員在ERP 系統(tǒng)創(chuàng)建生產(chǎn)訂單并在保存時(shí)調(diào)用MES 生產(chǎn)訂單集成接口傳送生產(chǎn)訂單信息到MES系統(tǒng)。（2）車(chē)間計(jì)劃員在MES 系統(tǒng)中根據(jù)接收的生產(chǎn)訂單信息創(chuàng)建車(chē)間的生產(chǎn)任務(wù)計(jì)劃。涉及到的集成字段，如表1 所示。

表1 生產(chǎn)訂單集成表Tab.1 Production Order Integration Table

目前系統(tǒng)間集成的主流方式是通過(guò)ESB（Enterprise Service Bus 企業(yè)服務(wù)總線）進(jìn)行，兩個(gè)系統(tǒng)間通過(guò)SOAP（Simple Object Access Protocol 簡(jiǎn)單對(duì)象訪問(wèn)協(xié)議）代理WEB 服務(wù)來(lái)調(diào)用數(shù)據(jù)，調(diào)用過(guò)程，如圖5 所示。

圖5 系統(tǒng)集成調(diào)用過(guò)程Fig.5 System Integration Call Process

調(diào)用過(guò)程：

（1）MES 系統(tǒng)通過(guò)ESB 服務(wù)目錄查詢(xún)到代理服務(wù)的代理地址并調(diào)用代理服務(wù)；

（2）代理服務(wù)根據(jù)配置與業(yè)務(wù)需要，進(jìn)行流程控制和消息轉(zhuǎn)換，將服務(wù)請(qǐng)求路由至業(yè)務(wù)服務(wù)；

（3）ESB 調(diào)用注冊(cè)的業(yè)務(wù)服務(wù)，并接收ERP 系統(tǒng)服務(wù)的返回值，ESB 將接收到返回值按要求封裝，并返回MES 系統(tǒng)。

以MES、ERP 系統(tǒng)的生產(chǎn)派工及生產(chǎn)準(zhǔn)備集成為例進(jìn)行說(shuō)明，首先業(yè)務(wù)集成流程圖，如圖6 所示。

圖6 派工及生產(chǎn)準(zhǔn)備信息集成Fig.6 Delivery and Production Preparation Information Integration

集成場(chǎng)景：

（1）工區(qū)長(zhǎng)或班組長(zhǎng)對(duì)生產(chǎn)工序任務(wù)進(jìn)行派工時(shí)，指定開(kāi)工時(shí)間；

（2）MES 系統(tǒng)將派工信息發(fā)送至ERP 系統(tǒng)，ERP 系統(tǒng)接收派工信息后，根據(jù)工藝信息中定義的該工序所需的工裝、夾具、刀具等信息，同時(shí)根據(jù)開(kāi)工時(shí)間要求，查詢(xún)ERP 系統(tǒng)的庫(kù)存情況形成配送清單（包括是否滿(mǎn)足開(kāi)工條件以及缺件信息），進(jìn)行配送準(zhǔn)備，ERP 系統(tǒng)將配送清單狀態(tài)信息發(fā)送給MES 系統(tǒng)；

（3）MES 系統(tǒng)接收配送清單狀態(tài)供生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)查看。

具體集成接口技術(shù)如下：

服務(wù)提供者ESB系統(tǒng) AIX 系統(tǒng)類(lèi)型 B/S 架構(gòu) 服務(wù)技術(shù) ESB操作方式 WebService 編程語(yǔ)言 JAVA 數(shù)據(jù)格式 XML封裝數(shù)據(jù)源 MES 系統(tǒng) 目標(biāo)源 ERP 系統(tǒng)描述 派工信息 訪問(wèn)方式 http：//總線IP：端口號(hào)方法說(shuō)明 調(diào)用ERP 系統(tǒng)RFC 函數(shù)通用接口方法名ERPAndAppSyncData（String ReqMsg）派工單信息同步輸入?yún)?shù)描述＜?xml version=”1.0”encoding=”UTF-8”?＞＜ReqMsg＞＜header＞＜sendSysName＞APP_MES＜/sendSysName ＞＜rcvSysName＞APP_ERP＜/rcvSysName ＞＜extConfig＞＜isReTry＞false＜/isReTry＞＜FunName＞ZPPF_MES＜/FunName ＞＜/extConfig＞＜/header＞＜document＞＜! [CDATA[＜ALCNRINFO＞＜RQDAT＞需求日期＜/RQDAT＞＜RQTIM＞需求時(shí)間＜/RQTIM＞＜SHIFT＞班組＜/SHIFT＞＜ZUSER＞使用人＜/ZUSER＞＜AUFNR＞生產(chǎn)訂單號(hào)＜/AUFNR＞＜ALCNR＞派工單號(hào)＜/ALCNR＞＜VORNR＞工序號(hào)＜/VORNR＞……＜UVORN＞配送狀態(tài)＜/UVORN＞＜/ALCNRINFO＞]]＞＜/document＞＜/ReqMsg＞

序號(hào) 字段 數(shù)據(jù)類(lèi)型及長(zhǎng)度MES 字段名稱(chēng)ERP 字段名稱(chēng) 備注1 需求日期 DATE（8） NEEDDATE RQDAT MES 提供2 需求時(shí)間 TIME（6） NEEDDATE RQTIM MES 提供3 班組 VARCH AR（20） TEAMNAME SHIFT MES 提供4 使用人 VARCH AR（20） FULLNAME ZUSER MES 提供派工單信息同步輸入?yún)?shù)字段詳細(xì)描述5 生產(chǎn)訂單號(hào)VARCH AR（12）MAGORDE RNAME AUFNR MES 提供6 派工單號(hào)VARCH AR（18）STEPDISP ATCHID ALCNR MES 提供7 工序號(hào) VARCH AR（4） SPECNO VORNR MES 提供8 子工序號(hào)VARCH AR（4）PARENTS PECNO UVORN MES 提供9 工裝工具編碼VARCH AR（18） TOOLNO MATNR MES 提供10 名稱(chēng) VARCV HAR（40） TOOLNAME MAKTX MES 提供11 數(shù)量 VARCH AR（12） QTY MENGE MES 提供12 工裝工具狀態(tài)VARCH AR（10） TOOLTYPE MATKL MES 提供13 準(zhǔn)備狀態(tài)VARCH AR（10）TOOLST ATUS DPSZA MES 提供輸出參數(shù)描述＜?xml version=”1.0”emcpdomg=”UTF-8”?＞＜ReqMsg＞＜header＞＜sysName＞APP_ERP＜/sysName＞＜isSuccess＞true＜/isSuccess＞＜message＞配送狀態(tài)＜/message＞＜/header＞＜document＞＜! [CDATA[]]＞＜/document＞＜/RespMsg＞字段名 含義 數(shù)據(jù)類(lèi)型及長(zhǎng)度是否必填 備注SysName 響應(yīng)系統(tǒng)編碼 String（32） 必填 如：APP_ERP輸出參數(shù)字段isSuccess 是否成功 Boolean（12） 必填 調(diào)用成功返回true調(diào)用失敗返回false Message成功/失敗原因說(shuō)明String（500） 選填調(diào)用成功或失敗的消息，用于服務(wù)日志記錄查詢(xún)，建議填寫(xiě)

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)實(shí)現(xiàn)MES 與ERP 系統(tǒng)的集成，梳理生產(chǎn)業(yè)務(wù)流程，找到長(zhǎng)期以來(lái)制約生產(chǎn)的問(wèn)題點(diǎn)，大膽提出改革措施，將新業(yè)務(wù)流程投入生產(chǎn)實(shí)際加以驗(yàn)證，形成可落地，好執(zhí)行，且能保證生產(chǎn)業(yè)務(wù)順暢運(yùn)轉(zhuǎn)的優(yōu)化流程。讓電腦管理細(xì)節(jié)過(guò)程，讓人的工作簡(jiǎn)單化，盡量減少人為參與帶來(lái)的不可控因素來(lái)擾亂管理秩序，從而減少人力資源和時(shí)間的浪費(fèi)，減少各類(lèi)會(huì)議召開(kāi)和提高會(huì)議效率。

最終通過(guò)實(shí)施各類(lèi)信息系統(tǒng)和系統(tǒng)間的集成建立起規(guī)范的生產(chǎn)管理信息平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)內(nèi)部現(xiàn)場(chǎng)控制層與管理層之間的信息互聯(lián)互通，加強(qiáng)各業(yè)務(wù)部門(mén)的協(xié)同辦公能力，提高工作效率，降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析的及時(shí)性、準(zhǔn)確性，避免人為干擾，促使管理標(biāo)準(zhǔn)化，從而提升企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力[10]。