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关于PLM、ERP、APS、MES几种信息系统的数据集成

2018/10/31    来源:e-works    特约撰稿人:冯春山      
关键字:ERP  PLM  APS  MES  
本文就PLM、ERP、APS、MES各自功能和相互之间需要通信的基础数据进行探讨,分析几个系统集成的方法,供企业进行信息化时借鉴。

    1、前言

    技术的发展日新月异,企业要增强竞争力,在市场竞争中立于不败之地,采用先进技术武装自己是必由之路。近30年,对社会影响最大的技术进步当属信息技术,信息技术的进步改变着我们的日常生活,也改变着企业的管理方式。

    现在我们在企业内办公,主要的工作都是通过电脑完成的,当然现在智能手机也能完成某些原来需要通过电脑完成的工作,但信息系统的主要功能还是通过电脑端完成的。电脑只是硬件,具体的功能还必须通过软件来实现,例如Word, Excel等都是常用软件。稍有规模的企业都是由多个部门组成的,部门之间的信息交流就需要更复杂的信息系统来实现,PLM(产品生命周期管理), ERP(企业资源计划), APS(高级计划与排程), MES(制造执行系统)是不同的信息系统,它们功能不同,但使用数据存在交叉重叠。如果这些系统之间没有集成,各自的系统所需数据需要多次录入,增加了信息维护工作量和出错机会,每个系统都是一座信息孤岛。如果是成立多年的企业,他们的信息化路径一般是,从财务系统和CAD画图开始,然后又过渡到进销存,之后进行生产环节的信息化。除非新成立的企业,信息化工作可以全盘展开考虑。已经存在的企业,面临的局面都是已经有些信息系统,如果继续提升信息化水平,必须结合当前的状况。必须考虑未来信息系统与现在信息系统的集成。

    “中国制造2025”加深了中国制造企业对PLM的认知度。一些企业开始认识到产品创新的重要性。企业通过PLM对产品的整个生命周期进行管理,可以加速产品的创新迭代,让产品更多增值,PLM技术就是为适应企业的发展的要求而产生的。

    凡事预则立,不预则废。对信息系统规划也是一样,信息规划者既要看当前企业需求,也要考虑未来增加信息系统时,不同信息系统之间的衔接和信息通信。本文就PLM、 ERP、 APS、MES各自功能和相互之间需要通信的基础数据进行探讨,分析几个系统集成的方法,供企业进行信息化时借鉴。

    2、PLM、ERP、APS、MES信息系统功能介绍

    对信息系统的理解,我们可以分为概念上的信息系统和实际中的信息系统。概念上的信息系统指PLM, ERP, APS和MES按照他们的概念各有各的功能,但一套实际的信息系统,可能涵盖理论上多个系统功能,例如一套MES系统,可能也涵盖了ERP系统中的进销存功能。就像防火墙和路由器是两个不同的概念,可是现实中,实际的路由器除了路由功能外,都有简单的防火墙功能,而实际的防火墙都包括了路由器的功能。我们这里介绍各系统功能,以理论上的功能为定义,这样表述起来更明确。

     2.1 PLM

    PLM,是一个英文缩写,翻译过来产品生命周期管理(Product Lifecycle Management,PLM)。根据业界权威CIMDATA定义,PLM为一种应用于在单一地点的企业内部、分散在多个地点企业内部,在产品研发领域具有协作关系的企业之间的,支持产品全生命周期的信息的创建、管理、分发和应用的应用解决方案。现实中的PLM系统一般是用于对图纸和文档进行管理。

    2.2 ERP

    企业资源计划即 ERP (Enterprise Resource Planning),它是由美国 Gartner Group 公司于1990年提出。企业资源计划用于制造业系统,是一种资源计划软件。理论上的ERP可以包括业务流程管理产品数据管理,存货、分销与运输管理,人力资源管理和定期报告系统。现实中的ERP系统主要是财务系统和进销存系统,其它模块相对应用少,ERP系统的生产模块普遍功能弱,难以满足企业生产计划排程的需要。

    2.3 APS

    APS系统,又名高级计划与排程,它的英文全称是 Advanced Planning and Scheduling,企业管理软件。是对所有资源具有同步的,实时的,具有约束能力的模拟能力,不论是物料,机器设备,人员,供应,客户需求等影响计划因素。主要对短期的计划优化,对比,可执行性。其将要采用基于内存的计算结构,这种计算处理可以持续的进行计算。解决复杂的生产计划排程问题必须借助于APS系统。

    2.4 MES

    MES英文全称 Manufacturing Execution System,翻译过来制造企业生产过程执行系统,是一套面向制造企业车间执行层的生产信息化管理系统。MES 可以为企业提供包括制造数据管理、计划排产管理、生产调度管理、库存管理、质量管理、人力资源管理、工作中心/设备管理、工具工装管理、采购管理、成本管理、项目看板管理、生产过程控制、底层数据集成分析、上层数据集成分解等管理模块,为企业打造一个扎实、可靠、全面、可行的制造协同管理平台。现实中的MES系统主要着眼于利用条形码,二维码和RFID等技术实现实时数据采集,为企业数据分析提供数据支持。

    3、PLM, ERP, APS, MES 信息系统的交叉共同数据分析

    制造业企业的核心数据为销售数据、技术数据、生产数据和采购数据。PLM、ERP、APS、 MES 信息系统数据存在交叉关系,有部分数据对多个系统都需要,这部分数据如果在多个系统中共享,就能提高系统维护效率,也减少维护数据出错概率,改进了信息系统的功能。要分析如何数据集成,先要知道哪些数据属于多个系统使用,这些数据就是我们的集成对象。

    3.1 销售数据

    销售数据和ERP、APS都相关。基本的销售数据重要字段是客户、商品、数量、交货期。ERP系统可以用该数据形成销售发票,统计销售额。对APS系统来说,销售数据是生产计划排程的源头,在销售数据基础上形成组装计划,加工计划和外协计划。

    3.2 技术数据

     接到销售订单后,技术部门要进行设计,设计产品结构,也就是BOM表,设计零件加工工艺。PLM是管理图纸的系统,它的核心应用领域是在设计领域,BOM表就是在设计阶段产生的,BOM在PLM系统中有存储。ERP系统中也要用到BOM数据,ERP中MRP分解计算,就是在BOM数据基础上,利用销售订单形成公司内部加工零件数量和对外协采购数量。APS系统也用到BOM,它比ERP系统计算的更细。当然了如果公司已经有了APS系统,就不需要ERP系统的MRP计算功能了。

    BOM数据表可以有下面的表示方式,最基本的BOM表,仅仅包含3个字段,母件,子件和数量。例如

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    这种BOM表结构只能表示简单的组装关系,即零件都完成后再一起组装。如果零件加工过程和组装过程伴随在一起,这种BOM无法表示出,例如下面的生产流程。

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    上图中表示,一种原材料C0,经过一步加工到C1,这时候需要装配上A, 然后继续加工成C2, 再装配上B,然后加工成C3, 下一步变成C。

    在实际的生产过程中,这种流程也很常见,简单的母件和子件表是无法表示出零件的前后流程关系。在生产计划排程APS系统中,必须将装配关系和零件生产前后顺序流程都表示出来才能进行正确的还有指导性的排程。该例子可以用下面表格样式表示出其流程关系。

    从C0到C为零件生产流程主线路,我们定义为5个工序:
 

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    例如C1工序既涉及到加工,又涉及到组装。如果该工序号后面写的是零件,则该步骤为装配,后面是装配使用的数量。如果工序号后面是设备,则后面是具体设备编号,和在该设备上加工使用的时间。通过该表就可以表示出流程中既有装配,又有组装的复杂流程。

    PLM的核心应用领域是设计领域,在产品设计时,需要设计零件总装图和各个零件的图纸。零件的总装图上体现出了产品结构信息,也就是BOM。PLM产品可以直接从总装图上提取出BOM信息,并将该信息存储在数据库中。笔者单位使用的是国内知名PLM厂商CAXA公司的产品,现将CAXA从图纸中提取BOM信息做一介绍。

    CAXA PLM提供产品结构管理,以结构树的方式显示产品的装配组成关系。产品结构树为用户提供关于产品组成的直观视图,在产品结构树的基础上,可以进一步实现产品结构对应的BOM输出。可以绘制总装图,也可以通过批量入库把总装图中的结构提取出来,生成产品的结构树。生成的结构树样式如下:

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    结构树对应的BOM信息会保存在CAXA PLM对应的数据库中,如何通过技术手段将BOM信息导入其它信息系统中,将在文章下一部分介绍。

    3.3 生产库存数据

    可以使用MES系统实时采集库存数据,库存数据会为ERP系统和APS系统提供数据支持。ERP系统一般采用键盘输入数据,而MES系统一般是通过条形码,二维码,RFID等技术采集数据,效率大大高于键盘输入,并且便于在生产现场现地采集,保证数据的实时性。实时性的库存是最有意义的。MES是车间和ERP和APS系统之间的协调信息系统,它提供了通常ERP系统所不能提供的生产车间信息的透明性,提供了ERP和APS与底层车间(操作终端与设备)的可靠数据界面等。

    3.4 采购数据

    采购数据和销售数据是相反的对应关系,销售是卖给客户,采购是供应商卖给本企业。在ERP中采购单据和销售单据格式基本一样。ERP和APS都需要采购数据。

责任编辑:田耘
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