摘要：文章分别论述了智能制造的两大关键软件ERP和MES，论述了ERP和MES的功能、特点和作用，为其成功集成打好了基础，并分析了ERP与MES集成的原理、论述了ERP与MES的集成模式和集成方法。
关键词：ERP；MES；集成模式；集成方法
在智能工厂建设过程中，有两大关键软件，ERP系统与MES系统，这两大软件是实现企业数字化、网络化、智能化的关键软件，建设智能工厂，这两大软件不可缺少且相互集成，是企业实现工业化与信息化融合的重要抓手，是衡量一个企业是否是智能工厂的一个重要指标。
一、企业资源计划
企业资源计划（ERP）是MRP（企业制造资源计划）下一代的制造业系统和资源计划软件。除了MRP已有的生产资源计划、制造、财务、销售、采购等功能外，还有质量管理、人力资源管理、实验室管理、业务流程管理、产品数据管理、存货管理、分销与运输管理和定期报告系统。目前，我国的ERP已经跳出了传统企业边界，从供应链范围去优化企业的资源，是基于网络经济时代的新一代信息系统。它主要用于改变企业业务流程，以提高企业的核心竞争力。
ERP汇合了离散型生产和流程型生产的特点，面向全球市场，包罗了供应链上所有的主导和支持能力，协调企业各管理部门围绕市场导向，更加灵活或“柔性”地开展业务活动，实时地响应市场需求。为此，我们需要重新定义供应商、分销商和制造商之间的业务关系，重新构建企业的业务、信息流程及组织结构，使企业在市场竞争中有更大的能动性。ERP是一个以管理会计为核心，可以提供跨地区，跨部门甚至跨公司整合实时信息的企业管理软件，也是针对物流、财流、人流、信息流集成一体化的企业管理软件。
ERP把客户需求和企业内部的制造活动以及供应商的制造资源整合在一起，形成一个完整的供应链，其核心管理思想主要体现在以下三个方面：对整个供应链资源进行管理，精益生产、敏捷制造和同步工程，事先计划与事前控制。
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图1，ERP内容
二、生产制造执行系统
生产制造执行系统（MES）是通过信息传递对从订单下达到产品完成的整个生产过程进行优化管理，当工厂发生实时事件时，MES能对此及时作出反应、报告，并用当前的准确数据对它们进行指导和处理。这种对状态变化的迅速响应使MES能够减少企业内部都没有附加值的活动，有效指导工厂的生产运作，从而既能提高工厂的及时交付能力，改善物料的流通性，又能提高物料的流通性，还能提高生产的回报率。MES还通过双向的直接通信在企业内部和整个产品的供应链中提供有关产品行为的关键任务信息。
MES的关键作用是优化整个生产过程，它需要收集生产过程中大量的实时数据，并对实时事件进行即时处理，同时双与计划层与控制层保持双向通信能力，从上下两层接收相应的数据并反馈处理结果和生产指令。
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图2，MES在企业中的数据流图
三、ERP与MES集成优点与模式
在大多数同时实施ERP与MES的制造企业中，其最上层为管理决策层（ERP层），中间层为计划调度层（MES层），底层为控制层。这种典型的三层结构在实际生产中也会存在一些不可忽视的问题，主要原因是ERP本身并不能对工厂生产瓶颈进行分析，无法改进和控制产品的质量，无法对具体的产品进行排产。此外，MES解决方案为企业提供的是一个相对狭窄的视野，从企业角度看，管理层在广度和深度上缺乏为进行决策支持所需要的生产执行数据。因此，对ERP与MES系统进行集成，可以不断完善ERP与MES的自身功能，同时为制造业信息化提供有效手段。
ERP与MES集成的优点主要有：（1）生产计划以实时数据为依据，能够及时准确地反应整个生产情况；（2）可以有效地改善信息技术基础设施，帮助企业实现内部信息和数据的集中管理，从而从根本上减少信息和数据在内部流通的时间；（3）可以实现财务数据当日更新和管理报表能够及时统计的功能；（4）可以配合供应链管理系统，从而减少供应链成本，对顾客需求具有快速反应能力；（5）可以改进现有的操作流程，对企业管理层和车间管理层进行一体化标准化运作，有效地缩短产品生产周期，大幅度提高劳动效率。
ERP与MES集成有三种模式：封装调用集成模式，间接集成模式和直接集成模式。
四、ERP与MES的集成分析
作为管理决策层与控制层之间的一个中间层，MES起到为ERP层和控制层传递相关计划与控制信息的作用。
1）ERP系统自上而下的驱动数据主要来源于客户订单和销售预测两个方面，在ERP进行处理后将生成采购订单和自制的工作订单。生成的采购订单可以直接下达给相关采购部门，或者可以与SCM系统进行集成，从而可以及时跟踪、监控相关物流状态。生成的自制件的工作订单一般会下达到相关车间的MES中，工作订单中包含物料、生产数量、完工时间等相关信息。
与自制件的工作订单同时下达到MES中的还会有相关的标准物流BOM、标准生产工艺、相关设计文档等，MES根据这些相关信息，对相关资源进行分配，对相关工序进行梳理，对生产调度进行安排，并将产生的工作指令下达给底层控制的工人、设备或控制系统，同时将控制系统需要的控制系统参数发送给控制层。
2）自下而上的信息流将底层控制系统的相关信息实时传送到MES层，再经MES处理后传送到ERP层，控制层会在工作的同时或者工作完成后将底层的相关信息实时传输给MES。MES在得到底层信息后，将对某些信息进行处理，并将处理结果反馈给ERP系统，这些反馈信息对ERP系统至关重要。
由此可见，MES、ERP以及底层控制系统的信息流是整个制造业信息化的基础。
五、ERP与MES集成方法
封装调用集成模式，ERP与MES封装以后通过接口调用就可以有效地实现ERP与MES系统的集成，比较典型的方法有：基于API的函数调用方法，JDBC-ODBC方法等。
基于API的函数调用方法，在这个集成系统中，ERP中的BAPI函数可以将MES想要访问的数据从ERP系统中提取出来，并转换成数据文件，再将数据文件转换成符合MES API函数的数据结构传递到MES中。一般的ERP产品并不提供API的封装调用集成模式。
间接集成模式主要是通过中间文件，中间数据库以及XML数据流等实现ERP与MES之间的集成。这种集成方法主要是通过将ERP及MES的数据格式统一为相同的文件格式来实现。系统通过数据输出程序将MES中的相关数据读入文件库中，再由数据读入程序将文件库中想要的相关数据读入ERP中，从而实现ERP与MES的集成。反之亦然，最终实现数据的双向输入输出，以及系统的完成集成。这种系统集成比较适合于完整的ERP与MES的自行开发与实施。其关键是多数据库集成技术的应用。
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图3，间接集成模式
实现直接集成模式的最好方法是将MES的数据存放在ERP数据库中，从而实现两个系统数据库的真正共享。由于这种集成方法紧密度较高，故将ERP与MES作为整体系统开发是比较好的，但大多数公司一般均采用不同公司的软件，因此，这种集成方法有局限性。
六、结语
ERP与MES是智能工厂建设的两个重要软件，既相互独立，又相互集成，相互交付，只有深入研究ERP与MES的特点与规律，才能用好ERP与MES集成的模式与方法，更好地为智能工厂建设服务。
参考文献：
[1]陈明，梁乃明.智能制造之路，数字化工厂.机械工业出版社，2017年12月.
[2]汪伟，ERP系统应用教程.中国科学技术出版社，2011年2月.
论文作者:李淑锋1,陈淘2,易鑫2,刘骁2,刘建新2
论文发表刊物:《电力设备》2019年第19期
论文发表时间:2020/1/15
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