流程型企業SCM/ERP/MES/PCS集成系統
前言
流程型生產企業是指被加工對象不間斷地通過生產設備，石化、冶金、電力、輕工、制藥、環保等在國民經濟中占主導地位的行業，基本的生產特征是通過一系列的加工裝置使原材料進行規定的化學反應或物理變化，最終得到滿意的產品。流程工業在全球500強行業中大約70余家，占15%，其營業收入占總收入的16.5%（據財富雜志1999年數據）。我國流程企業年產值占全國企業年總產值的66%（據中國經濟統計年鑒1999年數據），流程工業的發展狀況直接影響國家的經濟基礎。 流程型企業大多是重要的能源和原材料工業，產品品種穩定，生產量大，工藝大多固定，一般是按庫存生產模式。連續工業的生產一般都伴隨著化學變化，通常是在高溫高壓等惡劣條件下進行的，其生產長年不間斷，停產常常會帶來巨大的經濟損失，企業的自動化目標是如何有效地監測和控制生產過程，使生產過程處于最佳狀態，節省原材料，降低能耗與其它消耗，提高產品的優質品率，提高設備的壽命等。流程型企業普遍采用dcs、plc等控制系統，自動化程度較高。 1流程型企業erp/mes/pcs的三層結構 1.1 erp/mes/pcs的三層結構 20世紀80年代后期，全球市場競爭日趨激烈，流程型企業通過實施mrpⅱ/erp來提高管理水平$提升企業的競爭力。然而，企業上層的生產計劃管理（erp）受市場影響越來越大，計劃的適應性問題日漸顯露出來，與底層的過程控制系統（pcs）之間脫節的矛盾也日益突出。如何有效利用上層的erp與下層的pcs之間的數據，提高計劃、調度的實時性和靈活性，已成為企業關心的問題。 以mrpⅱ/erp為代表的管理信息系統，以及以plc、dcs為代表的自動化技術，在流程型行業已經大規模應用。盡管這兩類系統的推廣取得了一定效果，但卻忽略了兩者之間的有效配合，導致企業上層計劃缺乏有效的實時信息支持、下層控制環節缺乏優化的調度與協調。計劃層與車間執行層無法進行良好的雙向信息流交互，企業就難以實時反應。為解決這個問題，美國先進制造研究機構（amr）提出了“制造執行系統mes”的概念，mes是位于上層的計劃管理系統與底層的過程控制系統之間的面向車間層的管理信息系統。根據流程型企業的特點，結合過程控制技術與管理技術，流程型企業erp/mes/pcs三層結構總體結構見圖1所示。 最下層的控制系統聚焦于生產過程的設備，以秒（s）為單位監控生產設備的運行狀況。控制整個生產過程。中間層的制造執行系統著眼于整個生產過程管理，考慮生產過程的整體平衡，注重生產過程的運行管理，注重產品和批次，以分（min）小時（h）為單位跟蹤產品的制造過程。最上層的經營計劃系統以產品的生產和銷售為處理對象，聚焦于定貨、交貨期、成本和顧客的關系等，以月、周、日為單位。 在流程工業現代集成制造系統中，mes起著將從生產過程控制中產生的信息、從生產過程管理中產生的信息和從經營管理活動中產生的信息進行轉換、加工、傳遞的作用，是生產過程控制與管理信息集成的重要橋梁和紐帶。 1.2 erp/mes/pcs間的數據傳遞 mes的主要功能包括：生產調度、資源分配、工時管理、文檔控制、數據采集、wip跟蹤、質量管理、設備管理等，是連接erp與pcs的橋梁。一方面，mes為erp系統提供及時、準備的數據和信息，另一方面，通過pcs的底層數據采集與分析，為優化、控制生產線的運行提供依據和保證，以適應企業對實時化的要求。 從erp→mes→pcs的信息傳遞：erp經過mrp運算后，需要將產品的生產需求、bom、企業生產資源、工作日歷、加工指令、庫存狀態等信息加工處理后，將工序和生產調度、零件清單、生產分析報告、物料短缺信息、生產優化運行參數等傳遞給pcs層，pcs層根據獲得的數據進行相應的操作。 從erp→mes→pcs的信息傳遞：pcs接受到mes下達的工作指令完成相應工作，在pcs層工作的同時將底層信息實時反饋給mes，這些信息包括：工序進展信息、設備運行參數、物料使用狀態、工件裝夾時間、實際工作時間、產品完成數量、廢品數量、作業狀態、任務狀態以及設備狀態等，mes層對信息作進一步處理后，將工作訂單狀態、資源狀態、工時信息、物料消耗情況、實際的生產工藝、wip信息、廢品信息、實際的庫存狀態、人員分配信息等反饋給erp系統。 信息流在三層系統中的傳遞、反饋保證了信息的實時性，使企業實現生產實時計劃與調度、動態成本管理成為可能。 1.3 erp/mes/pcs的信息集成 erp/mes/pcs中，系統開發平臺、數據庫可能是異構的，在三層中要實現信息共享與集成，必須實現跨平臺。采用w3c制定的xml可以實現跨平臺，xml文件是文本文件，使異構系統中的數據信息統一進行定義、組織和表示成為可能，目前主要的關系數據庫都具備讀取和生成xml數據的能力，在各行業xml得到了普遍的支持。 在erp/mes/pcs三層結構中，erp與mes的信息的交互、共享均通過xml實現。底層控制系統與mes的通訊采用opc（ole for process control）標準。opc采用client/server的通信模式，opc定義了一套應用于支持過程數據訪問、報警、事件、過程歷史數據訪問等功能的com接口，opc服務器一方面負責與現場設備的通信，另一方面將獲取的數據通過標準的opc接口（opc server對外接口的一致性）供調用方調用。制造執行系統與底層控制系統的通信模式見圖所示。 2流程型企業scm/erp/mes/pcs集成框架
對于不斷變化的市場需求和不斷變化的全球競爭環境，過去那種以生產為核心的企業經營管理模式不再適應當前形勢，必須從整體上考慮企業運作，把原料供應、運輸、倉儲、生產制造、產品運輸、銷售，客戶及客戶需求作為一個整體來對待，通過供應鏈的管理和優化，實現降低成本，提高產品質量，提高生產柔性、改善客戶服務等競爭優勢。 在整個供應鏈上，企業的收益不僅取決于企業內部流程的加速運轉和自動化，還取決于企業將這種效率傳遞給由它的供應商和客戶組成的整個供應鏈系統的能力。供應鏈上的各節點企業通過協作經營和協調運作，將各節點企業的分散計劃納入整個供應鏈的計劃中，大大增強該供應鏈在大市場環境中的整體優勢，同時也使各企業之間均實現以最小的個別成本和轉換成本來獲得成本優勢。有效的供應鏈管理能夠使上下游企業可最大限度地減少庫存，使所有上游企業的產品能夠準確。及時地到達下游企業，這樣既加快了供應鏈上的物流速度，又減少了各企業的庫存量和資金占用。通過這種整體供應鏈管理的優化作用，實現了整個價值鏈的增值。 通過計算機網絡技術，利用電子商務將上、下游企業組成整個產業系統的供應鏈，實現了供應鏈節點企業間的無縫聯結，組成一個動態的、全球網絡化的供應鏈網絡，通過這種整體供應鏈管理的優化作用，實現了整個價值鏈的增值，真正提升企業的核心競爭力。通過電子商務系統可以使企業與供應商、經銷商、顧客緊密聯系起來，將經銷商每天的經營情況，包括訂單、計劃、匯票等及時，準確地匯總到企業的數據庫中，同時通過電子商務系統供應商、代理商可以了解訂貨、發貨情況，通過企業的相應的數據庫可以查詢企業的產品的生產銷售和庫存等情況。 在供應鏈中實現企業內部獨立的信息系統之間的信息交換，需要解決以下問題：異構數據庫的相互訪問、不同體系結構應用軟件之間的數據交換、不同的企業采用不同的通訊協議等。 web服務是近年發展起來的新一代web技術，v服務是一種過程和一組協議集，通過soap、wsdl、uddi 3個組件，web服務按照服務提供者、服務注冊者、服務使用者的三角關系開始運作。服務提供者把能提供的服務向第三方代理機構登記注冊，服務中介者把供給者的服務項目制成名錄（directory），服務使用者需要服務時，先搜尋注冊目錄，找到合適的供應者，然后通過soap標準直接與供給者聯系，信息以wsdl的xml格式傳輸。 web服務能夠很好地解決企業間信息集成問題，與傳統的web應用方式比較，web服務是松耦合，可靈活實現跨廠商、跨平臺、跨語言。基于web服務的scm/erp/mes/pcs信息集成框架見圖3所示。 在供應鏈中，制造商、供應商、經銷商、顧客之間可以為經過授權的合作伙伴提供實時的信息，如庫存、價格信息、訂單執行情況等。如果經銷商要查詢訂單的執行情況，經銷商需要通過uddi注冊服務器查詢所有服務的wsdl描述，并將得到的wsdl描述生成soap請求消息，綁定服務提供者，soap請求被作為一條http post請求發出，交由web服務器處理。web服務器分析http信息并找到soap路由器的名稱，然后將請求消息傳遞到指定的soap路由器。soap路由器分析http頭找出某個web服務適配器的位置，通過web服務適配器依次將該請求傳送到erp/mes/pcs系統，底層控制系統將產品完成情況實時反饋給上層的erp系統，erp系統將結果返回給web服務適配器。適配器將得到的結果通過soap消息，返回給soap路由器。最終服務請求者（經銷商）收到包含執行結果的soap數據包，利用xml解析器對xml數據進行解析，取出所需的數據。 3結束語 流程型行業是國民經濟發展的重要支柱性產業，流程企業如何將先進的工藝制造技術、現代管理技術以及先進的過程控制技術相結合，如何將企業的經營管理、生產過程控制、運行與管理作為一個有機整體進行管理與控制，以實現企業的優化控制、優化運行與優化管理，是流程型企業迫切需要解決的問題。 流程企業scm/erp/mes/pcs集成系統的實施，不僅可實現企業的綜合自動化，而且促使企業管理從以職能為中心向以過程為中心轉變，實現扁平化的管理模式，使企業能適應多變的市場，實現敏捷制造和一體化過程控制的要求；使流程企業的生產過程處于最佳狀態，節省原材料，降低能耗與其它消耗，提高產品的優質品率，提高設備的壽命與利用率。 該文章在 2010/7/25 0:44:45 編輯過 |
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