定義、整合並實施帶有控制元件的MES和ERP

　現代 可以提供靈活性，使製造商能夠定義滿足其戰略需求的解決方案。MES就是您要做的事情：定義所需的 ，使用標準，考慮模組化，並根據需要將控制元件與MES和MES與企業資源計劃(ERP)整合在一起。

　　在過去的二十年中，戰略性企業整合一直在進行中。儘管有很多技術可以實現這種整合，但實際上聲稱實現了任何大型整合的公司數量卻很少。第一代製造執行系統(MES)實施方案是第一個技術類別，其任務是提供將企業各個部分整合在一起並確定該類別潛力的膠水。但是，它們的成功受到限制，部分原因是對MES範圍和功能的定義範圍狹窄且經常相互衝突。如今，新一代更開放，更靈活的系統使製造商能夠以最適合其運營的方式定義MES。

　　定義MES

　　MES是動態資訊系統，可推動製造操作的有效執行。當事件發生時，MES使用最新的準確資料指導，觸發和報告工廠活動。理想情況下，MES由一組功能組成，這些功能管理從訂單釋出到生產再到產品交付的整個生產過程，描述了整個生產過程的所有階段。

　　定義MES技術及其在提高製造卓越性中的作用的最重要的計劃之一是由國際自動化協會(ISA)與製造界和系統供應商合作開發的ISA-95標準，包括控制，企業資源計劃(ERP)和MES提供商。ISA-95使用製造運營管理(MOM)稍寬的術語來解決MES概念，但兩者都試圖對模型進行建模。商業物流軟體和製造運營軟體之間的資訊交換。他們還可以對軟體可以進行哪些活動進行建模，以及如何在製造作業系統中交換資訊。

　　製造決策級別的ISA-95功能層次結構顯示，在級別4，有業務計劃和物流決策，這些決策由ERP和供應鏈管理(SCM)系統支援。傳統的MES生活在3級環境中，它提供跟蹤和趨勢資訊以支援工作流程，配 方控制和維護等領域的決策。級別0、1和2是與實時生產事件相關的決策，例如過程感測，監督控制的操作和過程自動化技術。這是分散式控制，監督控制和資料採集(SCADA)和可程式設計邏輯控制器(PLC)系統的領域。

　　ISA-95除了規劃製造操作的層次結構外，還旨在改善它們之間的互操作性，尤其是ERP和MES系統之間的互操作性。在最典型的流程中，計劃的訂單傳遞到控制層，然後控制層返回生產響應和功能資訊。該標準描述了有效排程模型所需的材料，人員，裝置和其他資訊。但必須指出的是，該標準無意確切規定在哪種情況下使用哪種系統。它僅提供了期望公司適應其自身情況的中性準則和資料交換結構。

　　ISA-95標準還提供了用於定義製造運營管理活動功能範圍的指南。這包括定義管理，資源管理，詳細的計劃，排程，執行管理，資料收集，跟蹤和分析，因為它們適用於生產，維護，質量和庫存區域。傳統上，MES被視為ERP(第4級)與控制元件和自動化層(第2級)之間的轉換層。在這個角色中，MES系統的目的是幾乎實時地註冊和控制來自ERP級別的所有生產訂單。它透過與控制級別介面來收集和提供實時生產資料，並將所有必要的物流和財務相關資料返回給ERP來實現。但是，僅以這種方式定義MES的功能並不能使MES具有極大的潛力來提高製造生產率，質量和靈活性。它具有處理實時資料，執行業務規則並將其與工程，質量和生產工作流程整合的能力，使其成為持續改進的理想平臺。

　　鬆開類別

　　為了實現MES的真正潛力，需要將重點從試圖定義適合類別的位置轉移到尋找為終端使用者最大化生產價值所需的內容。自制造企業解決方案協會(MESA)建立第一個模型以來，MESA和整個行業都已經認識到，製造公司中 共存的不同系統之間的界限是可變的，而不是固定的。例如，當檢視ERP和MES軟體之間的障礙時，規劃，訂單控制，人力資源(HR)和維護管理等許多功能之間存在明顯的重疊。同樣，在MES級別和監督控制級別(第2級別)的活動構成之間可能存在重疊。

　　現代的分析框架可以幫助我們確定在企業的各個級別上部署系統的可行性，工作量和成本，靈活性以及可維護性。例如，由CGI / Logica建立的框架對15個問題進行了分類，可以幫助製造商確定其軟體需求

　　以下是可以在部署中使用的條件的示例：

　　解析度：跟蹤和追蹤需要什麼資料解析度?

　　響應：該操作是否需要實時資料，或者可以以批處理模式進行處理?

　　可配置性：是否可以透過開箱即用的產品功能進行配置，還是需要定製開發?

　　可變性：製造過程是否應在給定的時間內保持穩定，還是需要經常進行更改和適應?

　　回答此類問題可指導確定實施每個MES功能的正確系統。儘管ISA-95標準明確指出了此類3級功能適用於整個MOM範圍，但並不表示所有功能都必須由給定的MES解決方案來實現。實際上，對於某些細分市場和某些行業環境，ERP甚至可以更好地實現其中一些功能。

　　模組化MES的情況

　　要獲得最佳生產率，需要混合使用ERP或MES軟體選擇性執行的功能。ISA-95標準透過對企業物流系統和製造運營系統之間的資訊交換建模以及對在製造運營系統3級內交換的資訊進行建模來幫助定義這樣的解決方案。但是，這種實施策略取決於一個關鍵因素：是否存在真正的模組化MES。更準確地說，必須能夠在不實現完整應用程式的情況下執行特定模組。並且必須有可能輕鬆地將那些模組與包含在不同應用程式中的功能模組整合在一起，這些功能模組包括ERP軟體以及其他軟體。

　　MES不能是覆蓋所有可能功能的整體元件，而必須是一組模組化構建塊，特定工廠可以根據其業務狀況從中選擇實施或不實施。除了使終端使用者能夠構建理想的解決方案之外，這種模組化還透過以下方式提供幫助：

　　擴充套件：製造商出於方法論原因或根據其人力或財務資源能力，希望逐步實現功能。

　　遷移：與擴充套件類似，功能模組需要逐步引入，同時與遺留解決方案進行強烈互動。

　　領域專業化：儘管MES提供了廣泛的功能集，但它可能不包括某些行業所需的非常專業化的要求。

　　但是，模組化並不是可以新增到現有軟體產品中的東西。該解決方案必須從一開始就透過模組化或基於解決方案的框架進行模組化設計，該框架仍對以後新增各種解決方案開放。

　　這種更加模組化和系統化的軟體開發方法的另一個優點是，更加通用的系統可以更廣泛地應用於一系列不同行業中的製造挑戰。這也意味著人們能夠對包含非常不同的過程的更復雜的場景進行建模。

　　實踐中的模組化MES

　　ERP和MES之間的介面是為大型積體電路(IC)基板製造商實現的。儘管該專案包括大型工廠的全方位MES和自動化方面，但關鍵領域之一是SAP ERP軟體的介面。該公司將SAP R / 3用於計劃，將SAP APO-高階計劃最佳化用於中長期計劃。

　　考慮的第一個方面是介面的可靠性。該介面是雙向的並且由同步和非同步呼叫組成，是幾個功能區域所必需的。但是，考慮到整合系統的不同性質，特別是在實時性和關鍵性方面，安裝需要先進的緩衝和錯誤管理技術。

　　緩衝是必不可少的，因為兩個系統的正常執行時間相關的服務級別協議(SLA)存在顯著差異。如果ERP出於某種原因離線，則MES不會停頓，因為它透過緩衝呼叫並在ERP系統重新聯機時執行呼叫來保護所需的24/7操作。高階錯誤管理也是必須的，因為系統由組織內的不同小組控制並且分散在不同的地理位置。

　　可以進行ERP級別的更改，有時不能完全考慮不同製造設施中的所有影響，因此高階錯誤管理程式也至關重要。

　　從功能上講，資料整合已在不同領域進行，以下是最關鍵的：

　　同步來自ERP的物料主資料：客戶的ERP系統維護了主檔案，包括產品資訊，物料清單，流程，裝置和生產步驟。目標是使其成為此類資訊的唯一來源，以便所有所做的更改將立即與MES同步。

　　生產訂單：同樣，生產訂單也從ERP同步到MES，而MES應用程式則透過定期更新和基於事件的任何更新報告給ERP系統，這些更新會影響到訂單狀態。

　　工程訂單：工程訂單是在MES級別建立的，並與ERP系統共享。

　　維護訂單：由於MES應用程式密切跟蹤製造裝置的實際使用情況，因此在MES級別執行維護管理功能(包括基於時間和使用情況的事件)最有效。維護相關資訊已傳送到ERP。

　　物料清單：物料清單定期從MES更新到ERP。

　　倉庫管理：倉庫管理是在ERP級別實施的，但是車間中影響倉庫庫存的請求已與MES同步。

　　人力資源(HR)：多個MES功能需要最新的HR資訊。其中包括有關員工培訓，證書，角色和授權等方面的潛在關鍵資訊，這些資訊必須與ERP和MES的HR資料定期同步。

　　ISA-95指定的最常用的功能區域之一是將生產計劃從ERP系統傳送到MES，並將實際生產狀態和效能資訊同步回ERP。這樣可以在公司級計劃和計劃之間進行雙向通訊，以提高生產車間的可見性。

　　除了上述介面之外，還為此客戶端實現了排程介面。在此模型中，計劃和排程是在ERP和MES的不同級別上完成的，從而實現了戰 術和運營級別排程功能的組合。ERP系統提供了基於船期和開始日期的無限容量計劃。然後將其傳送到SAP高階計劃和最佳化器(APO)，後者根據容量和發貨日期進行有限計劃，而不是在資源/裝置級別，而是在工作中心級別。

　　然後，將此高階別的粗略計劃傳送到MES，然後考慮到其他運營因素，將其轉換為MES的運營計劃。這些包括資源可用性和功能，配 方和持久依賴性，輪班管理(員工可用性，資格和證書)，庫存水平，設定時間，消耗品的準備和適應時間以及產品和消耗品的時間限制(手動優先順序劃分除外)。

　　MES級別的操作計劃具有更高的粒度，並且基於附加資訊，可以微調先前由ERP級別的更高階別計劃所確定的序列。此外，由於條件可能會在車間一級發生變化，因此係統會比戰 術計劃的頻率高得多地重新安排執行計劃。

　　戰略性企業整合仍然很重要

　　除了簡單的翻譯層之外，檢視MES / MOM空間還遠遠超出了戰略企業管理的範圍。作為控制和持續改進的平臺，它至少可以實現以下功能，從而提高生產力，質量和靈活性，這些對於當今全球市場中的超動態競爭的生存至關重要。

　　同步供應鏈中的製造操作;

　　增加生產計劃對運營和所有其他利益相關者的可見性;

　　提高決策信心，幫助每個人都知道情況變化時該怎麼辦。

　　這些對於提高生產率，質量和響應能力至關重要。MES可以透過提高產量，減少維護和人工成本來提高生產率。它透過監視和控制生產過程並適當管理製造異常過程來提高質量，同時提供對既定規範和準則的系統實施。而且，它可以更快地響應市場變化和突發事件，並可以更快地推出新產品。