鋼鐵企業(yè)ERP與MES集成方法研究和應(yīng)用

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日趨多變的市場環(huán)境對鋼鐵企業(yè)的管理系統(tǒng)提出了更高的要求，企業(yè)需要全面實(shí)時(shí)地掌握和處理各種信息，實(shí)現(xiàn)物流、資金流和信息流的三流合一。為此，企業(yè)要在經(jīng)營管理和生產(chǎn)控制之間，在生產(chǎn)和銷售之間做到一體化銜接。這要求企業(yè)對核心業(yè)務(wù)流程進(jìn)行優(yōu)化，明確各級系統(tǒng)（尤其是MES與ERP）的功能分擔(dān)，通過穩(wěn)定可靠的數(shù)據(jù)通信機(jī)制確保MES與ERP及其他子系統(tǒng)之間的信息交互。

為了建設(shè)具有國際領(lǐng)先水平的優(yōu)質(zhì)板材基地，邯鄲鋼鐵集團(tuán)公司進(jìn)行了信息化改造工程的建設(shè)。該項(xiàng)目分三期逐步實(shí)施，首先實(shí)施的是鋼鐵主流程一期工程，主要包括在總體規(guī)劃的基礎(chǔ)上完成財(cái)務(wù)、銷售、物料、生產(chǎn)、質(zhì)量、設(shè)備6個模塊的實(shí)施，基于供應(yīng)鏈管理技術(shù)，構(gòu)建邯鋼的整體信息平臺，實(shí)現(xiàn)廠際間物料優(yōu)化和板材生產(chǎn)優(yōu)化，完善工序計(jì)量設(shè)施，建立基本數(shù)據(jù)庫。二期工程主要包括優(yōu)化一期系統(tǒng)平臺的管理模式，實(shí)施人力資源管理、項(xiàng)目管理等模塊，進(jìn)一步深化供應(yīng)鏈管理模式，實(shí)現(xiàn)設(shè)備產(chǎn)能優(yōu)化和生產(chǎn)線排產(chǎn)的一體化。三期工程主要包括實(shí)施客戶關(guān)系管理和供應(yīng)商管理系統(tǒng)，全面優(yōu)化供應(yīng)鏈管理模式，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的交貨承諾，同時(shí)充分利用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，建立企業(yè)戰(zhàn)略管理決策的支持系統(tǒng)。項(xiàng)目采用德國SAP公司的erp系統(tǒng)，為了滿足一期工程ERP產(chǎn)銷系統(tǒng)需求，需要在充分調(diào)研的基礎(chǔ)上，與ERP系統(tǒng)同步規(guī)劃設(shè)計(jì)并實(shí)施MES。本文以SAP ERP環(huán)境下的邯鋼薄板坯連鑄連軋（CSP）生產(chǎn)線制造執(zhí)行系統(tǒng)為例，探討鋼鐵企業(yè)ERP與MES的集成方法。

1 ERP與MES的功能集成

從軟件系統(tǒng)功能的角度來看，SAP公司的ERP系統(tǒng)包含生產(chǎn)計(jì)劃與管理（PP）、物料管理（MM）、銷售與分銷（SD）、財(cái)務(wù)管理（FI）、質(zhì)量管理（QM）等模塊。另一方面，對鋼鐵企業(yè)而言，MES可以包含作業(yè)計(jì)劃、生產(chǎn)調(diào)度、物料跟蹤、設(shè)備管理、質(zhì)量管理、工藝管理、庫存管理等功能。從生產(chǎn)過程的角度來看，鋼鐵生產(chǎn)包括燒結(jié)、焦化、煉鐵、煉鋼、軋鋼等階段，各階段所采用的生產(chǎn)管理系統(tǒng)功能側(cè)重不同，具體的功能實(shí)現(xiàn)取決于生產(chǎn)環(huán)境的特點(diǎn)。也就是說，針對不同生產(chǎn)過程的MES在功能上不是統(tǒng)一的。生產(chǎn)過程的特點(diǎn)不同，ERP與MES功能分擔(dān)的側(cè)重點(diǎn)也有所不同。但是，從整體而言，ERP和MES的功能組合應(yīng)能支持完整的生產(chǎn)業(yè)務(wù)過程循環(huán)。

在面向訂單生產(chǎn)模式的CSP生產(chǎn)線背景下，生產(chǎn)計(jì)劃、生產(chǎn)執(zhí)行以及成品庫管理這3個關(guān)鍵業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)的ERP與MES的功能分擔(dān)如下。

（1）生產(chǎn)計(jì)劃

訂單排產(chǎn)階段的工作由ERP完成，主要包括可用量承諾（ATP）和可用生產(chǎn)能力承諾（CTP）。根據(jù)訂單排產(chǎn)結(jié)果，由MES制定冷軋批量計(jì)劃。冷軋對熱軋的物料需求同板坯設(shè)計(jì)結(jié)果一起形成熱軋階段的批量計(jì)劃。然后根據(jù)熱軋階段的生產(chǎn)計(jì)劃，將熱軋與煉鋼一連鑄銜接起來。最后，形成煉鋼一連鑄階段的鋼水需求計(jì)劃。MES要能夠與ERP相協(xié)調(diào)，并能根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際情況對計(jì)劃進(jìn)行調(diào)整，及時(shí)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(shí)間以及產(chǎn)品交貨時(shí)間。

（2）生產(chǎn)執(zhí)行

生產(chǎn)執(zhí)行階段的任務(wù)主要包括生產(chǎn)過程監(jiān)控、生產(chǎn)作業(yè)管理和生產(chǎn)實(shí)績采集等，在MES層實(shí)現(xiàn)，由MES收集、匯總并向ERP上傳所需信息。生產(chǎn)過程監(jiān)控獲取生產(chǎn)過程的各種信息，以便實(shí)時(shí)了解生產(chǎn)過程的實(shí)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)，包括設(shè)備管理、物料跟蹤和質(zhì)量管理等。生產(chǎn)作業(yè)管理是生產(chǎn)操作崗位根據(jù)生產(chǎn)計(jì)劃、設(shè)備狀況、產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)實(shí)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(shí)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，并將其與實(shí)際生產(chǎn)過程相匹配，最終上傳至ERP系統(tǒng)，以便ERP系統(tǒng)進(jìn)行工序成本核算。

（3）成品庫管理

成品庫管理涉及ERP和MES兩方面。MES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。MES分擔(dān)的主要功能有：入庫管理、發(fā)運(yùn)管理、出庫管理、庫位管理、庫存盤點(diǎn)等。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。從信息集成的角度來看，成品庫管理的重點(diǎn)是使ERP和MES的庫存保持一致，從ERP的銷售子系統(tǒng)中應(yīng)能看到各庫房中的實(shí)時(shí)庫存情況，并可監(jiān)控違規(guī)操作。

2 ERP與MES的信息集成

上述ERP與MES的功能集成在實(shí)現(xiàn)過程中表現(xiàn)為系統(tǒng)之間的信息集成。SAP ERP環(huán)境下的CSP MES整體架構(gòu)如圖l所示，與SAP ERP之間通過SAP XI（Exchange Infrastructure）進(jìn)行集成；與上游煉鋼MES、下游冷軋MES以及質(zhì)檢、計(jì)量、運(yùn)輸?shù)认到y(tǒng)之間通過三級系統(tǒng)通信中間件進(jìn)行集成；與二級過程控制系統(tǒng)之間通過相應(yīng)的通信中間件進(jìn)行集成。由此，可以實(shí)現(xiàn)ERP－MES－PCS的管理控制一體化，以及冷軋－熱軋－連鑄－煉鋼一體化的“拉式”生產(chǎn)計(jì)劃與調(diào)度。CSP MES與SAP ERP之間的信息交互分為生產(chǎn)計(jì)劃、生產(chǎn)執(zhí)行和銷售發(fā)送3個階段。

圖1 CSP MES與SAP ERP及其他子系統(tǒng)之間的信息交互

2.1 生產(chǎn)計(jì)劃階段

在生產(chǎn)計(jì)劃階段，ERP系統(tǒng)對銷售訂單和庫存進(jìn)行平衡（即ATP和CTP處理）后形成生產(chǎn)訂單。MES接收到生產(chǎn)訂單后，首先將生產(chǎn)訂單拆分為生產(chǎn)任務(wù)單，在編制生產(chǎn)計(jì)劃后，將排產(chǎn)信息上傳至ERP，同時(shí)將排產(chǎn)信息轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)指令下達(dá)至二級計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。MES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。冷軋MES編制生產(chǎn)計(jì)劃后將發(fā)送至CSP MES，后者據(jù)此編制相應(yīng)的生產(chǎn)計(jì)劃，并發(fā)送至煉鋼MES，構(gòu)成“拉式”生產(chǎn)計(jì)劃。