以MRPⅡ、ERP為代表的管理信息系統(tǒng)，以及以數(shù)控加工、DNC單元和柔性制造為代表的自動化技術，在制造業(yè)行業(yè)已經(jīng)大規(guī)模應用。盡管這兩類系統(tǒng)的推廣取得了一定效果，但卻因為忽略了兩者間的有效配合，導致企業(yè)上層計劃缺乏有效的實時信息支持、下層控制環(huán)節(jié)缺乏優(yōu)化的調(diào)度與協(xié)調(diào)。
通過對大量企業(yè)的調(diào)查，美國AMR(先進制造研究機構(gòu))于1992年提出了三層的企業(yè)集成模型：計劃層、執(zhí)行層、控制層(如圖1)。計劃層與車間執(zhí)行層無法進行良好的雙向信息流交互，企業(yè)就難以實時反應。十多年前誕生的MES直指這一問題，目前在發(fā)達國家已經(jīng)普遍推廣，在我國，對MES的認識和應用還處于剛剛起步階段。
圖1 AMR三層企業(yè)集成模型
企業(yè)資源計劃(ERP：EntERPrise Resources Planning)是一個有效地組織、計劃和實施企業(yè)的“人”、“財”、“物”管理的系統(tǒng)，它依靠IT的技術和手段以保證其信息的集成性、實時性和統(tǒng) 一性。它的基本思想是將企業(yè)的業(yè)務流程看作是一個緊密聯(lián)接的供應鏈，將企業(yè)內(nèi)部劃分成幾個相互協(xié)同作業(yè)的支持子系統(tǒng)，如財務、市場營銷、生產(chǎn)制造、質(zhì)量控制、服務維護、工程技術等。
制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES：Manufacturing Execution System)是處于計劃層和車間層操作控制系統(tǒng)SFC之間的執(zhí)行層，主要負責生產(chǎn)管理和調(diào)度執(zhí)行。它通過控制包括物料、設備、人員、流程指令和設施在內(nèi)的所有工廠資源來提高制造競爭力，提供了一種系統(tǒng)地在統(tǒng)一平臺上集成諸如質(zhì)量控制、文檔管理、生產(chǎn)調(diào)度等功能的方式。
倉庫管理系統(tǒng)(WMS：Warehouse Manage System)是一套位于上層計劃管理系統(tǒng)之下、面向倉庫現(xiàn)場業(yè)務的管理信息系統(tǒng)。它為操作人員/管理人員提供倉庫庫存情況、庫存占用資金狀況和貨物的跟蹤追溯等。
信息系統(tǒng)總體架構(gòu)
企業(yè)信息系統(tǒng)總體架構(gòu)(見圖2)，包括計劃層應用系統(tǒng)——ERP，包括財務管理、銷售管理、采購管理、物料管理等模決執(zhí)行層應用系統(tǒng)——MES & WMS；控制層應用系統(tǒng)——SFC。
圖2 企業(yè)信息系統(tǒng)架構(gòu)
由企業(yè)信息系統(tǒng)架構(gòu)圖可以看出，同為執(zhí)行層信息系統(tǒng)MES & WMS，也存在著大量的信息交互：物料倉庫依據(jù)制造執(zhí)行系統(tǒng)生產(chǎn)計劃領料單向半成品加工和成品裝配提供物料，制造執(zhí)行系統(tǒng)半成品加工完成入庫到物料倉庫，制造執(zhí)行系統(tǒng)成品裝配完成入庫到成品倉庫。
在國內(nèi)，ERP系統(tǒng)經(jīng)過十多年的發(fā)展，ERP對企業(yè)的應用范圍及在信息、系統(tǒng)中作用，都比較明確，這此就不進行詳細闡述。下面將詳細闡述MES & WMS兩個系統(tǒng)在企業(yè)信息系統(tǒng)中的作用為主線，介紹企業(yè)為什么要實施MES & WMS系統(tǒng)，以及它們和ERP、SFC存在怎樣的信息流。
企業(yè)為什么需要實施MES
由于市場環(huán)境的變化和現(xiàn)代生產(chǎn)管理理念的不斷更新，一個制造型企業(yè)能否良性運營，關鍵是使“計劃”與“生產(chǎn)”密切配合，企業(yè)和車間管理人員可以在最短的時間內(nèi)掌握生產(chǎn)現(xiàn)場的變化，做出準確的判斷和快速的應對措施，保證生產(chǎn)計劃得到合理而快速修正。雖然ERP和現(xiàn)場自動化系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展到了非常成熟的程度，但是由于ERP系統(tǒng)的服務對象是企業(yè)管理的上層，一般對車間層的管理流程小提供直接和詳細的支持。而現(xiàn)場自動化系統(tǒng)的功能主要在十現(xiàn)場設備和工藝參數(shù)的監(jiān)控，它可以向管理人員提供現(xiàn)場檢測和統(tǒng)計數(shù)據(jù)，但是本身并非真正意義上的管理系統(tǒng)。所以，ERP系統(tǒng)和現(xiàn)場自動化系統(tǒng)之間出現(xiàn)了管理信息方面的“斷層”，對于用戶車間層面的調(diào)度和管理要求，它們往往顯得束手無策或功能薄弱。比如面對以下車間管理的典型問題，它們就難以給出完善的解決手段。
出現(xiàn)用戶產(chǎn)品投訴的時候，能否根據(jù)產(chǎn)品號碼追溯這批產(chǎn)品的所有生產(chǎn)過程信息？能否立即查明它的：原料供應商、操作機臺、操作人員、經(jīng)過的工序、生產(chǎn)時間日期和關鍵的工藝參數(shù)？
同一條生產(chǎn)線需要混合組裝多種型號產(chǎn)品的時候，能否白動校驗和操作提示以防止工人部件裝配錯誤、產(chǎn)品生產(chǎn)流程錯誤、產(chǎn)品混裝和貨品交接錯誤？
過去12小時之內(nèi)生產(chǎn)線上出現(xiàn)最多的5種產(chǎn)品缺陷是什么？次品數(shù)量各是多少？
目前倉庫以及前工序、中工序、后工序線上的每種產(chǎn)品數(shù)量各是多少？要分別供應給哪些供應商？何時能夠及時交貨？
生產(chǎn)線和加工設備有多少時間在生產(chǎn)，多少時間在停轉(zhuǎn)和空轉(zhuǎn)？影響設備生產(chǎn)潛能的最主要原因是：設備故障？調(diào)度失誤？材料供應不及時？工人培訓不夠？還是工藝指標不合理？
能否對產(chǎn)品的質(zhì)量檢測數(shù)據(jù)自動進行統(tǒng)計和分析，精確區(qū)分產(chǎn)品質(zhì)量的隨機波動與異常波動，將質(zhì)量隱患消滅于萌芽之中？
能否廢除人工報表，自動統(tǒng)計每個過程的生產(chǎn)數(shù)量、合格率和缺陷代碼？
MES的定位，是處于計劃層和現(xiàn)場自動化系統(tǒng)之間的執(zhí)行層，主要負責車間生產(chǎn)管理和調(diào)度執(zhí)行。一個設計良好的MES系統(tǒng)可以在統(tǒng)一平臺上集成諸如生產(chǎn)調(diào)度、產(chǎn)品跟蹤、質(zhì)量控制、設備故障分析、網(wǎng)絡報表等管理功能，使用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫和通過網(wǎng)絡聯(lián)接可以同時為生產(chǎn)部門、質(zhì)檢部門、工藝部門、物流部門等提供車間管理信息、服務。系統(tǒng)通過強調(diào)制造過程的整體優(yōu)化來幫助企業(yè)實施完整的閉環(huán)生產(chǎn)，協(xié)助企業(yè)建立一體化和實時化的ERP/MES/SFC信息體系。
圖3 MES在工廠中的數(shù)據(jù)流
圖3說明企業(yè)資源規(guī)劃(ERP)、MES與控制系統(tǒng)間的作業(yè)互動與信息流模式。ERP系統(tǒng)需隨時注意產(chǎn)品庫存量、客戶訂單狀況與材料需求，然后將這些信息傳送至MES，由執(zhí)行系統(tǒng)進行生產(chǎn)或安排庫存以滿足客戶訂單需求。對MES而言，這一層就是生產(chǎn)的計劃層。
中間部分為MES系統(tǒng)，負責完成產(chǎn)品制造工作，產(chǎn)品的規(guī)格、型號、參數(shù)等相關資料儲存于此系統(tǒng)中，MES將此產(chǎn)品相關資料轉(zhuǎn)化為作業(yè)程序提供給控制系統(tǒng)之作業(yè)人員或機器設備來使用。
右邊部分為控制系統(tǒng)，當作業(yè)程序、相關流程、文件及其它相關生產(chǎn)需求項目就緒，控制系統(tǒng)便運用所有工廠內(nèi)相關資源(軟、硬件及人員)負責完成生產(chǎn)制造過程以達成產(chǎn)品生產(chǎn)目標。
企業(yè)為什么需要實施WMS
庫存資金控制的重要性以及難度
當今社會以客戶需求為導向，保證客戶服務是一種必然趨勢，而每個公司的資金有限，不可能保持較大的庫存水平為客戶服務。倉庫庫存的目的是為了滿足用戶和生產(chǎn)的需求，使生產(chǎn)和經(jīng)營不間斷，并達到一定的用戶服務水平；為了保證最大的客戶服務水平必須提高庫存投資，而為了降低庫存投資就可能會造成客戶服務水平的下降，這兩者好像是相互矛盾的。許多倉庫尤其是備件倉庫，已意識到控制庫存資金的重要性，都希望能夠通過各種管理方式和管理體制來降低庫存，杜絕貨物積壓與短缺，增加資金周轉(zhuǎn)、提高資金使用效率�？刂茙齑媸紫纫刂茙齑嬖搭^：庫存補給，但實際操作中難以及時掌握倉庫貨物庫存情況、處于庫存警戒線下的貨物情況。
貨物來源去向難以跟蹤備件倉庫、物料倉庫、成品倉庫業(yè)務管理中，貨物入庫、出庫后，難以追溯、跟蹤某個單件的出入庫信息：供應商、去向等，這給后期的貨物退貨、保修、貨物真假查詢、市場銷售串貨查詢造成很大的困難。
倉庫管理現(xiàn)場復雜備件倉庫、物料倉庫、成品倉庫范圍大，很難尋找到所需貨物；分布廣，管理難度大；庫存貨物難以做到先進先出；盤點工作量大；人員疲勞，容易誤發(fā)、錯發(fā)貨物。
倉庫文書工作占用大量的資源
備件倉庫、物料倉庫、成品倉庫每月進行庫存占用資金統(tǒng)計、月收發(fā)存統(tǒng)計、成本核算以及其他倉庫報表統(tǒng)計存在很大的難度，占用大量的人手和時間。
ERP系統(tǒng)物料信息輸入不及時不準確
ERP系統(tǒng)雖然有物料庫存管理，但它重點出入帳和庫存資金層面的管理，以事后做出入庫帳，信息輸入不急時、不準確。如果貨物要求以批次或單件管理，ERP就更顯無能為力。
圖4說明企業(yè)資源規(guī)劃(ERP)與WMS系統(tǒng)間的作業(yè)互動與信息流模式。ERP系統(tǒng)需隨時注意產(chǎn)品庫存量、客戶訂單狀況與材料需求，然后將這些信息傳送至WMS，由執(zhí)行系統(tǒng)進行對物料庫存及產(chǎn)品庫存以滿足客戶訂單需求。對WMS而言，這一層就是物流的計劃層。
圖4 WMS在工廠中的數(shù)據(jù)流
WMS系統(tǒng)，負責完成物料計劃執(zhí)行，物料件號、批號、數(shù)量的入庫和出庫，產(chǎn)品貨號、單件SN的入庫出庫，進行詳細記錄，建立實時貨物庫存，并及時回物物料計劃執(zhí)行結(jié)果。
AIT在企業(yè)信息系統(tǒng)中的應用
AIT(自動識別技術)是信息數(shù)據(jù)自動識讀、自動輸如計算機的重要方法和手段，它是以計算機技術和通信技術的發(fā)展為基礎的綜合性科學技術。
作為信息采集手段，AIT(自動識別技術)能夠代替繁瑣的人工操作，提高效率和準確率。通過和MES的結(jié)合，自動識別尤其是條形碼技術發(fā)揮了它的潛能，為整個信息系統(tǒng)的高效運轉(zhuǎn)奠定了基石。
條碼識別在MES系統(tǒng)中的應用
隨著時代的發(fā)展，對制造企業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)過程檔案追溯性要求越來越高，也就要求企業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)過程建立強大的產(chǎn)品生產(chǎn)過程檔案，因此在產(chǎn)品生產(chǎn)過程需要輸入大量的如產(chǎn)品標識、產(chǎn)品裝配數(shù)據(jù)、產(chǎn)品質(zhì)量數(shù)據(jù)、產(chǎn)品人員數(shù)據(jù)等大量信息。
在圖5條碼識別在MES系統(tǒng)中的應用可見，條碼識別在MES制的整個牛產(chǎn)過程中得到應用，從而保證的生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)的準確決速輸入。
圖5 條碼識別在MES中的應用
作業(yè)管理：采用條碼打印機，打印生產(chǎn)產(chǎn)品SN標簽，作為生產(chǎn)過程產(chǎn)品唯一標識。
上線采集：采集產(chǎn)品SN標簽，建立產(chǎn)品標簽與產(chǎn)品實物及作業(yè)調(diào)度的對應，同時記錄操作員。
維修：采集產(chǎn)品SN標簽，記錄產(chǎn)品本次維修檔案(維修人員、維修方式、責任判定等)。
包裝：采集產(chǎn)品SN標簽，記錄操作員，打印產(chǎn)品包裝標簽、產(chǎn)品合格證等。
裝配：采集產(chǎn)品SN標簽，部件物料的件號、批次號，裝配人員等，建立產(chǎn)品裝配檔案。
檢驗/檢測：采集產(chǎn)品SN標簽，根據(jù)檢驗結(jié)果，采集故障碼(不良)，檢驗人員，建立產(chǎn)品質(zhì)量檔案。
在條碼識別技術在車間現(xiàn)場的應用過程中，針對不同客戶現(xiàn)場環(huán)境，可以選擇不同的采集組合方案。
采用485采集網(wǎng)絡，結(jié)合數(shù)據(jù)終端加條碼閱讀器大大節(jié)約現(xiàn)場空間，增加了系統(tǒng)的可擴充性，降低了系統(tǒng)的冗余。
對于采集數(shù)據(jù)實時性要求不高的采集點，采用脫機的采集器(如CASIO DT900)，節(jié)約了現(xiàn)場的布線、增加采集點靈活性。
條碼識別在WMS中的應用
企業(yè)自身的管理要求，如保證物料按批次管理，保證物料的先進先出；產(chǎn)品SN銷售跟蹤，防止銷售商之間的串貨等，也需要在物流管理過程中輸入大量的如物料采購入庫、發(fā)料投產(chǎn)、生產(chǎn)產(chǎn)品入庫、產(chǎn)品調(diào)撥等大量信息。
通過貨物出入庫采集，建立物料批次號與采購訂單的對應、產(chǎn)品SN與銷售調(diào)撥單的對應，從而建立從原來到成品的追溯跟蹤。同時也增加倉床現(xiàn)場數(shù)據(jù)的快速準確的錄入。
圖6 條碼識別在WMS中的應用
由于倉庫對業(yè)務數(shù)據(jù)的實時性要求不很好，同時采集地點不固定，因此采用脫機采集器批量處理的方式。
由此可見，ERP、MES & WMS、AIT構(gòu)成了一個反饋環(huán)路，使信息能夠及時在整個信息系統(tǒng)內(nèi)高效流轉(zhuǎn)，進而為企業(yè)的快速正確決策、執(zhí)行提供支持。
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本文標題：淺析ERP、MES&WMS、AIT各系統(tǒng)之間信息流關系
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