PDM/ERP/MES系统协同集成研究

PDM/ERP/MES系统协同集成研究

随着制造业信息化的发展，机床企业要想在激烈的竞争中立于不败之地，必须努力追求TQCS(时间、质量、成本、服务)，不仅需要实现生产过程自动化，而且要求生产过程相关的调度、计划、决策、经营、人事等信息管理实现自动化，将技术、管理和人员集成，实现企业综合自动化。把PDM,ERP和MES协同集成能有效的解决以上问题，并能合理配置企业资源，使之充分发挥效能，获得非常好的经济效益。

1、协同集成的必要性

机床行业是典型的离散型企业，其产品结构和制造工艺复杂，生产过程所需机器设备和工装夹具种类繁多。为了保证产品成套、按期交货，又要尽可能减少由于在制品积压所导致的生产物资管理混乱现象，企业必须制定周密详尽的计划;同时工程设计任务很重，不仅新产品开发要重新设计，而且生产过程中也需要大量的变型设计和工艺设计。因此，机床制造企业必须具备强有力的新产品开发能力。同时，企业必须提高自己的信息化水平，加强企业内部管理，而PDM,ERP,MES的协同集成就是一个集设计、管理、计划和执行于一体的企业信息化方法。它可以有效地解决机床行业的产品结构与工艺的设计问题，能制定合适的企业资源计划，并能很好地实现计划，解决ERP的瓶颈问题，使车间生产按时按量完成。而且可以在计划、生产过程中不断改进、完善设计，在设计过程中考虑到计划制定和生产、的具体情况，使设计出的产品易于生产易于加工。

制造执行系统(Manufacturing Execution System,MES)是由美国先进制造研究机构提出的，他们将MES定位为“常驻工厂层的信息系统，位于上层的计划管理系统与低层的工业控制之间的面向车间层的管理信息系统”。

2、PDM\MES\ERP的数据交换内容

2.1PDM与ERP信息传递的内容

对于机床企业来说，机床部件在两个系统中主要是通过BOM(Bill Of Mateiral)来体现的。因而，ERP与PDM的集成主要是基于机床产品结构(BOM)来实现。一个机床产品要经过工程设计、工艺设计、生产制造才能最终形成，BOM在这个过程中也经历了从工程设计物料清单EBOM(Engineer-ing Bill Of Material)到制造物料清单MBOM(Manu-facturing Bill Of Material)的演变。MBOM是在EBOM的基础上，参照装配工艺补充工艺信息，进行必要的修改后形成的，其基本数据是EBOM的数据。EBOM的基础数据可分为两类:一类为物料信息，即物料(零件、部件、材料)的属性信息，包含物料的编码、名称、有效性控制等等;另一类为产品的结构信息，包含物料父件的编码和物料数量等等;此即为ERP需从PDM中导人的基本数据。如果PDM集成了CAPP，那么还应包括第三类数据:即加工工艺信息，即加工该物料的工序和设备等。另外，PDM也需要从ERP中获得设计指导信息和反馈信息，这也主要涉及BOM的数据交换。

2.2EMS与ERP信息传递的内容

机床行业MES通常包括以下功能块:生产订单与工序计划(作业计划)、质量控制、计量管理、生产管制与作业管理(生产执行)、生产统计等。下面以一个典型的MES/ERP整合流程为例来说明MES与ERP之间的集成设计。机床企业在ERP系统中根据销售订单和销售预测排出生产计划.同时根据质量标准进行质量设计，生产计划和质量设计结果由ERP导人MES,MES系统根据这些信息排出更细致的生产作业计划。这里，由ERP传人MES的生产计划的具体数据有:生产工单号、产品编码、具体数量、生产单位、对应销售订单、预计开始生产时间、预计完成生产时间等;由ERP传入MES的质量设计的具体数据有:销售订单、物料编码、生产工艺要求等。

MES在下发作业计划以后，对生产的执行进行管理，将生产实绩反馈给ERP系统的车间管理和库存管理模块，作为计算生产成本的依据。从MES传人ERP的生产实绩的具体数据有:生产工单号、产品编码、生产单位、对应销售订单、消耗材料数据、产出数据等。

MES在生产执行的过程中还需要进行质量控制和检验，把质量结果反馈给ERP系统的质量管理模块。从MES传人ERP的质量结果的具体数据有:生产工单、销售订单、物料编码、生产工艺结果飞质量结果等。

销售发货在ERP系统中实现，把相关信息传人MES系统的库场管理模块，传递的具体数据有:销售订单号、销售行、产品编码、发货仓库、发货时间、出库数据等。

3、集成的实现

PDM,ERP与MES的集成没有非常好的方案，机床制造企业应该根据自己的实际应用环境和目标需求确定解决方案。通过对企业的运营模式、发展目标和业务过程作充分的研究，确定信息如何共享、交换，以此保证信息的正确传输。XML语言以其开放性、可扩展性、国际性等优点成为网络上数据交换的有力工具。

XML是eXteneible Markup Language(可扩展的标记语言)的缩写.是W3C组织于1998年发布的标准，它使用一个简单而又灵活的标准格式.为各种应用提供了一个描述数据和交换数据的有效手段。XML作为一个可扩展性标记语言，其自描述性非常适用于不同应用间的数据交换，且这种交换是不以预先规定的一组数据结构定义为前提。在设计集成应用服务器时，将PDM,ERP或MES端每一个变化的标记记入一个独立的DTD文件中。DTD文件使XML页面能包含更多的内容，表现更复杂的形式。由于XML页面信息是结构化的，有些与数据库结构类似，因而更具有访问性，其检索结果更有针对性和准确性。

3.1基于XML的集成方法

为了满足机床制造企业MES系统的初步需求，需要Excel格式的ERP信息，如机床产品需求、工艺文件、工作订单等。为了实现ERP与MES系统的完整集成，采用XML技术以及API调用的方式设计ERP与MES系统集成模型，该模型属于间接集成模式，是通过中间文件实现ERP与MES的集成。具体的模型可以由以下几个部分组成:

(1)将ERP系统和MES系统中的需求数据转换成XML格式。

(2)将XML格式存放于中间文档库中，以供其它系统调用。

(3)ERP和MES系统可以分别调用XML格式的文档，然后转换成自己需要的格式，从而进行数据信息的交换，实现系统的集成。

PDM和ERP系统的集成的实现也基于中间文件XML，步骤如下:

(1)由PDM系统维护工程BOM(EBOM)和工艺数据，并采用中间文件XML将数据传递给ERP系统。

(2)在EBOM和工艺数据发生变化时，由PDM系统完成产品结构和工艺数据的比较，采用增量方式传递给ERP系统。

(3)由ERP系统根据产品结构和工艺数据维护制造BOM(MBOM)和成本BOM(CBOM)数据，并采用中间文件XML将数据传递给PDM系统。

(4)由ERP系统维护材料库存、设备和工装状况等数据，并传递给PDM系统。

(5)在MBOM,CBOM、材料库存、设备和工装状况等数据发生变化时，由ERP系统完成这些数据的比较，采用增量方式传递给PDM系统。

(6)数据由PDM向ERP系统传递时，由PDM通知ERP,ERP利用导人接口函数读取这些数据，写人本系统;数据由ERP向PDM系统传递时，由ERP通知PDM,PDM利用导人接口函数读取这些数据并写人本系统。

4、结论

目前的ERP系统、MES系统及PDM都还很少涉及对方的功能，同时这三个系统的集成是制造业信息化的发展方向，因此研究ERP,MES和PDM的集成方法以及实现系统的完整集成是一个迫切的课题，本文结合机床企业对三者的集成的模式与方法进行探讨，并利用XLM进行数据集成，通过三者的集成能使机床制造企业信息化水平有一定提高。