一、煙草行業(yè)IT應(yīng)用特點(diǎn)分析
煙草企業(yè)是連續(xù)的流程型企業(yè)，分為制絲和卷接包兩大工藝流程，制絲環(huán)節(jié)又分為片葉處理、白肋煙處理、葉絲處理、煙梗處理、摻配加香、膨脹煙絲處理等工藝流程，卷接包環(huán)節(jié)分為卷接和包裝兩個(gè)流程，在各流程環(huán)節(jié)有一定的自動(dòng)化控制系統(tǒng)，煙草行業(yè)的這些行業(yè)特點(diǎn)決定了煙草企業(yè)的信息化具有其自身的特點(diǎn)，即不僅要進(jìn)行業(yè)務(wù)層的系統(tǒng)建設(shè)，還要考慮底層設(shè)備相關(guān)的控制和生產(chǎn)的管理。
位于最底層的L1稱為設(shè)備控制層，與生產(chǎn)設(shè)備結(jié)合緊密，設(shè)備控制層采用集中—分散型工業(yè)總線控制方式，將傳感器、PLC、網(wǎng)絡(luò)、無線通訊、條碼、電子標(biāo)簽、工業(yè)機(jī)器人等諸多技術(shù)結(jié)合在一起，用方便靈活的硬件和軟件模塊加以組合，以適應(yīng)不同特點(diǎn)的工藝控制要求。
L2是制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)，進(jìn)行生產(chǎn)作業(yè)的計(jì)劃、優(yōu)化排產(chǎn)、執(zhí)行與監(jiān)控以及生產(chǎn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集和質(zhì)量管理。L2包括MES服務(wù)器、監(jiān)控計(jì)算機(jī)、編程管理計(jì)算機(jī)、生產(chǎn)終端等設(shè)備，以及實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)、監(jiān)控組態(tài)軟件、網(wǎng)管通訊軟件等，通過監(jiān)控計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)線的組合操作、狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控、生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集、并將采集的數(shù)據(jù)向數(shù)據(jù)管理服務(wù)器上報(bào)。L1向L2發(fā)送現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)、工藝數(shù)據(jù)和物流信息等，L2向L1下發(fā)送生產(chǎn)計(jì)劃和物流調(diào)度信息、配方數(shù)據(jù)等。L1和L2是面向生產(chǎn)過程控制，強(qiáng)調(diào)信息的時(shí)效性和準(zhǔn)確性。
L3針對(duì)煙草企業(yè)業(yè)務(wù)層面的管理，以ERP為核心應(yīng)用，還包括CRM、SCM、電子商務(wù)等業(yè)務(wù)運(yùn)作管理系統(tǒng)，在現(xiàn)代企業(yè)管理理論的指導(dǎo)下，通過信息系統(tǒng)把先進(jìn)的管理理念和方法固化下來，對(duì)企業(yè)的內(nèi)、外部供應(yīng)鏈進(jìn)行系統(tǒng)、高效的整合和管理。
L4在整個(gè)煙草企業(yè)IT層次模型的最高層，對(duì)ERP等L3應(yīng)用系統(tǒng)提供的大量業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘、分析，得出各維度的分析建議，為企業(yè)管理層的科學(xué)決策提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。在以上四層模型中，逐層之間存在著相互依賴和數(shù)據(jù)傳遞關(guān)系。L1和L2各層次之間有嚴(yán)格的依賴關(guān)系，上面一層控制下面一層，下面一層向上面一層反饋運(yùn)行信息，形成閉環(huán)的控制機(jī)制。L3和L4關(guān)注信息的關(guān)聯(lián)性和可管理性，層次之間的依存關(guān)系不像L1和L2那樣嚴(yán)格，但是也需要在相鄰層之間傳遞數(shù)據(jù)，強(qiáng)調(diào)層次之間的有效集成。
目前我國(guó)煙草企業(yè)的L1有了一定的積累，有的已經(jīng)達(dá)到比較高的水平，如很多企業(yè)已具備制絲中控系統(tǒng)、卷接包裝機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、能源動(dòng)力的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、工業(yè)機(jī)械手、原料、輔料、成品的高架倉(cāng)自動(dòng)化物流系統(tǒng)，雖然不同煙草企業(yè)的具體自動(dòng)化程度有所不同，但從整個(gè)行業(yè)看，自動(dòng)化在煙草企業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用，并伴隨自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展而逐步加深。L3的ERP是各企業(yè)信息化建設(shè)的重點(diǎn)，同時(shí)也有不少企業(yè)開始關(guān)注L2的MES。事實(shí)上，ERP和MES的有效整合是煙草企業(yè)信息化實(shí)現(xiàn)“產(chǎn)銷一體化”和“管控一體化”目標(biāo)的一個(gè)關(guān)鍵因素。
二、MES與ERP的分工
對(duì)于ERP( 企業(yè)資源計(jì)劃)人們都已經(jīng)很熟悉了，而MES(制造執(zhí)行系統(tǒng))的興起則是近十年的事，我國(guó)引進(jìn)MES的歷史就更短了，對(duì)很多人來說，MES還是一個(gè)比較新的概念。
MES最初是上世紀(jì)九十年代美國(guó)管理界提出的，以宣傳MES思想和產(chǎn)品為宗旨的貿(mào)易聯(lián)合會(huì)MESA International (MES國(guó)際聯(lián)合會(huì))對(duì)MES的定義如下:MES能通過信息傳遞對(duì)從訂單下達(dá)到產(chǎn)品完成的整個(gè)生產(chǎn)過程進(jìn)行優(yōu)化管理。當(dāng)工廠發(fā)生實(shí)時(shí)事件時(shí)，MES能對(duì)此及時(shí)做出反應(yīng)、報(bào)告，并用當(dāng)前的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)對(duì)它們進(jìn)行指導(dǎo)和處理，這種對(duì)狀態(tài)變化的迅速響應(yīng)使MES能夠減少企業(yè)內(nèi)部沒有附加值的活動(dòng)，有效地指導(dǎo)工廠的生產(chǎn)運(yùn)作過程，從而使其既能提高工廠及時(shí)交貨能力，改善物料的流通性能，又能提高生產(chǎn)回報(bào)率。MES還通過雙向的直接通訊在企業(yè)內(nèi)部和整個(gè)產(chǎn)品供應(yīng)鏈中提供有關(guān)產(chǎn)品行為的關(guān)鍵任務(wù)信息。
MESA通過其各成員的實(shí)踐歸納了十一個(gè)主要的MES功能模塊，包括:工序詳細(xì)調(diào)度、資源分配和狀態(tài)管理、生產(chǎn)單元分配、過程管理、人力資源管理、維護(hù)管理、質(zhì)量管理、文檔控制、產(chǎn)品跟蹤和產(chǎn)品清單管理、性能分析和數(shù)據(jù)采集。實(shí)際的MES產(chǎn)品可能是包含其中一個(gè)或幾個(gè)功能模塊。其各模塊功能簡(jiǎn)要介紹如下：
(1)工序詳細(xì)調(diào)度:通過基于有限資源能力的作業(yè)排序和調(diào)度來優(yōu)化車間性能；
(2)資源分配和狀態(tài)管理:指導(dǎo)勞動(dòng)者、機(jī)器、工具和物料如何協(xié)調(diào)地進(jìn)行生產(chǎn)，并跟蹤其現(xiàn)在的工作狀態(tài)和剛剛完工情況；
(3)生產(chǎn)單元分配:通過生產(chǎn)指令將物料或加工命令送到某一加工單元開始工序或工步的操作；
(4)文檔控制:管理和分發(fā)與產(chǎn)品、工藝規(guī)程、設(shè)計(jì)或工作令有關(guān)的信息，同時(shí)也收集與工作和環(huán)境有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)信息；
(5)產(chǎn)品跟蹤和產(chǎn)品清單管理:通過監(jiān)視工件在任意時(shí)刻的位置和狀態(tài)來獲取每一個(gè)產(chǎn)品的歷史紀(jì)錄，該記錄向用戶提供產(chǎn)品組及每個(gè)最終產(chǎn)品使用情況的可追溯性；
(6)性能分析:將實(shí)際制造過程測(cè)定的結(jié)果與過去的歷史記錄和企業(yè)制定的目標(biāo)以及客戶的要求進(jìn)行比較，其輸出的報(bào)告或在線顯示用以輔助性能的改進(jìn)和提高；
(7)人力資源管理:提供按分鐘級(jí)更新的員工狀態(tài)信息數(shù)據(jù)(工時(shí)，出勤等)，基于人員資歷、工作模式、業(yè)務(wù)需求的變化來指導(dǎo)人員的工作；
(8)維護(hù)管理:通過活動(dòng)監(jiān)控和指導(dǎo)，保證機(jī)器和其它資產(chǎn)設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)以實(shí)現(xiàn)工廠的執(zhí)行目標(biāo)；
(9)過程管理:基于計(jì)劃和實(shí)際產(chǎn)品制造活動(dòng)來指導(dǎo)工廠的工作流程(這一功能實(shí)際上也可由生產(chǎn)單元分配和質(zhì)量管理來實(shí)現(xiàn))；
(10)質(zhì)量管理:根據(jù)工程目標(biāo)來實(shí)時(shí)記錄、跟蹤和分析產(chǎn)品和加工過程的質(zhì)量，以保證產(chǎn)品的質(zhì)量控制和確定生產(chǎn)中需要注意的問題；
(11)數(shù)據(jù)采集:監(jiān)視、收集和組織來自人員、機(jī)器和底層控制操作數(shù)據(jù)以及工序和物料信息，這些數(shù)據(jù)可由車間手工錄入或由各種自動(dòng)方式獲取。
下面我們來對(duì)ERP和MES的分工進(jìn)行比較。我們從管理范圍、管理對(duì)象、管理內(nèi)容、管理時(shí)效四個(gè)方面來比較:
(1)管理范圍：ERP是對(duì)整個(gè)企業(yè)或企業(yè)集團(tuán)業(yè)務(wù)的管理，而MES的管理是針對(duì)車間或生產(chǎn)分廠的。即使是功能最完備的MES系統(tǒng)，對(duì)整個(gè)企業(yè)來說，也只是提供了一個(gè)比較狹窄的視角，缺乏管理層管理和決策所需要數(shù)據(jù)的寬度和深度。
(2)管理對(duì)象：ERP是對(duì)企業(yè)整個(gè)運(yùn)營(yíng)資源(人、財(cái)、物)的管理，強(qiáng)調(diào)物流、資金流的統(tǒng)一，也即所謂的“業(yè)務(wù)財(cái)務(wù)一體化”；MES的管理則更集中于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)資源，即設(shè)備、工藝、物料等。
(3)管理內(nèi)容：ERP管理整個(gè)企業(yè)的內(nèi)部?jī)r(jià)值鏈和供應(yīng)鏈，即銷售、采購(gòu)、生產(chǎn)、庫(kù)存、質(zhì)量、財(cái)務(wù)、人力資源等，強(qiáng)調(diào)所有這些業(yè)務(wù)的整合，強(qiáng)調(diào)計(jì)劃(銷售計(jì)劃、生產(chǎn)計(jì)劃、采購(gòu)計(jì)劃等)的協(xié)調(diào)和控制；MES主要管理生產(chǎn)的執(zhí)行，包括生產(chǎn)質(zhì)量、生產(chǎn)作業(yè)調(diào)度、生產(chǎn)實(shí)績(jī)反饋等。
(4)管理時(shí)效：ERP對(duì)計(jì)劃和業(yè)務(wù)管理的時(shí)間區(qū)段比較寬，以年、季、月、旬或周、日為單位；由于對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)管控的需要，MES的管理更加細(xì)致，管到日、班、小時(shí)。在ERP系統(tǒng)產(chǎn)生的長(zhǎng)期計(jì)劃指導(dǎo)下，MES根據(jù)底層控制系統(tǒng)采集的生產(chǎn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，進(jìn)行短期生產(chǎn)作業(yè)的計(jì)劃調(diào)度、監(jiān)控、資源配置和生產(chǎn)過程的優(yōu)化等工作。如果說L1的實(shí)時(shí)時(shí)間因子是1，那么MES的時(shí)間因子就是10，ERP的時(shí)間因子則是100。
計(jì)劃在ERP和MES中都是非常重要的功能和內(nèi)容，我們?cè)賮砜匆幌?span lang="EN-US">ERP的生產(chǎn)計(jì)劃和MES的生產(chǎn)計(jì)劃有什么不同：
ERP的生產(chǎn)計(jì)劃是以生產(chǎn)訂單為對(duì)象的前后排列，考慮時(shí)間因素，以日(以上)為排列單位，先后日期依據(jù)銷售訂單和銷售預(yù)測(cè)的時(shí)間、制造提前期和原材料采購(gòu)提前期、庫(kù)存等因素用MRP的邏輯來計(jì)算;是基于訂單的無限產(chǎn)能計(jì)劃。
MES的生產(chǎn)計(jì)劃以生產(chǎn)物料和生產(chǎn)設(shè)備為對(duì)象，按生產(chǎn)單元進(jìn)行排程，以執(zhí)行為導(dǎo)向，考慮約束條件，把ERP的生產(chǎn)訂單打散，重新計(jì)劃生產(chǎn)排程，是基于時(shí)間的有限產(chǎn)能計(jì)劃。
三、MES與ERP的集成研究
煙草行業(yè)的信息化建設(shè)客觀上要求實(shí)現(xiàn)MES與ERP的有效集成，集成的方法是對(duì)生產(chǎn)相關(guān)的業(yè)務(wù)流程進(jìn)行疏理和優(yōu)化，通過流程來把MES和ERP整合到一起，基于流程在MES和ERP之間的“進(jìn)”和“出”來設(shè)計(jì)兩個(gè)系統(tǒng)間的接口。ERP與MES一起構(gòu)成計(jì)劃、控制、反饋、調(diào)整的完整閉環(huán)系統(tǒng)，通過接口進(jìn)行計(jì)劃、命令的傳遞和實(shí)績(jī)的接收，使生產(chǎn)計(jì)劃、控制指令、實(shí)績(jī)信息在整個(gè)ERP、MES、低層設(shè)備控制中透明、及時(shí)、順暢地交互傳遞。MES介于ERP與底層設(shè)備控制系統(tǒng)之間，起承上啟下的作用，是ERP系統(tǒng)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)和保證。
煙草行業(yè)MES通常包括以下功能塊: 對(duì)上接受ERP的生產(chǎn)計(jì)劃等信息，并反饋相關(guān)的信息給ERP；對(duì)下采集制絲中央控制系統(tǒng)、卷接機(jī)數(shù)采系統(tǒng)、包裝機(jī)數(shù)采系統(tǒng)、煙葉、包裝材料、產(chǎn)成品自動(dòng)化高架倉(cāng)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，并下達(dá)相應(yīng)的指令；同時(shí)具有計(jì)劃及工單管理功能、生產(chǎn)及設(shè)備監(jiān)控功能、物料跟蹤、質(zhì)量控制、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析和生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)功能等。下面以一個(gè)MES/ERP整合流程為例來說明MES與ERP之間的集成設(shè)計(jì)：
煙草企業(yè)在ERP系統(tǒng)中根據(jù)銷售訂單和銷售預(yù)測(cè)排出生產(chǎn)計(jì)劃，把生產(chǎn)計(jì)劃和產(chǎn)品配方、工藝標(biāo)準(zhǔn)等信息由ERP導(dǎo)入MES，MES系統(tǒng)根據(jù)這些信息排出更細(xì)致的生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃。
MES下發(fā)生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃以后，產(chǎn)生批次號(hào)，對(duì)生產(chǎn)的過程進(jìn)行跟蹤，對(duì)制絲中控系統(tǒng)、卷接包采集系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，對(duì)生產(chǎn)設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，指揮、調(diào)度生產(chǎn)的進(jìn)行，并將生產(chǎn)實(shí)績(jī)反饋給ERP系統(tǒng)的車間管理模塊，作為計(jì)算生產(chǎn)成本的依據(jù)。
MES在生產(chǎn)執(zhí)行的過程中還需要進(jìn)行質(zhì)量在線控制和檢驗(yàn)，把質(zhì)量結(jié)果反饋給ERP系統(tǒng)的質(zhì)量管理模塊。
MES還要向煙葉、包裝材料高架倉(cāng)自動(dòng)化物流系統(tǒng)進(jìn)行要料請(qǐng)求，實(shí)現(xiàn)煙草企業(yè)生產(chǎn)物流的自動(dòng)化。
實(shí)現(xiàn)MES與ERP的整合，關(guān)鍵在于業(yè)務(wù)流程的優(yōu)化和整合以及對(duì)所涉及MES和ERP系統(tǒng)的具體分析以充分發(fā)揮各系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)。首先，信息系統(tǒng)都是為業(yè)務(wù)服務(wù)的，MES和ERP各自解決一部分業(yè)務(wù)問題，分別反映一部分業(yè)務(wù)流程，流程是MES與ERP整合的“粘合劑”，通過流程的整體優(yōu)化劃分出哪些流程在MES中處理、哪些流程在ERP中處理。另外，近些年來，MES又有了新的發(fā)展，有的MES系統(tǒng)功能已經(jīng)非常強(qiáng)大，與ERP在功能實(shí)現(xiàn)上有重疊的地方，于是出現(xiàn)了“厚3薄4”和“厚4薄3”(也即重ERP還是重MES)的說法，這需要我們根據(jù)企業(yè)的實(shí)際業(yè)務(wù)需要，分析所用ERP系統(tǒng)和MES系統(tǒng)的功能特點(diǎn)，對(duì)于在兩個(gè)系統(tǒng)中都可以實(shí)現(xiàn)的功能，比較在ERP中實(shí)現(xiàn)、或在MES中實(shí)現(xiàn)、或一部分在ERP中實(shí)現(xiàn)，另一部分在MES中實(shí)現(xiàn)這幾種方案分別有哪些優(yōu)點(diǎn)、哪些缺點(diǎn)，然后決定取舍。比如，生產(chǎn)計(jì)劃管理在兩個(gè)系統(tǒng)中都能做，但如果涉及自動(dòng)控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、物料跟蹤、高架倉(cāng)自動(dòng)化物流系統(tǒng)，MES在這方面比ERP功能強(qiáng)，MES可以完成生產(chǎn)的排產(chǎn)、物流跟蹤、生產(chǎn)狀態(tài)控制等，根據(jù)車間生產(chǎn)的完成情況和高架倉(cāng)物料的消耗情況主動(dòng)向ERP發(fā)出物料補(bǔ)料請(qǐng)求，滿足自動(dòng)化生產(chǎn)的物料消耗要求；通過采集卷煙設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)卷煙設(shè)備運(yùn)行的問題，為車間修理卷煙設(shè)備提供幫助；通過在線質(zhì)量檢測(cè)，及時(shí)把質(zhì)量數(shù)據(jù)采集到MES中，使在制品的質(zhì)量能夠及時(shí)得到控制。
需要注意的是，不管MES還是ERP，都有自己的實(shí)現(xiàn)邏輯，在決定某功能的“歸屬”時(shí)，一定要保證該功能在所選系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)邏輯的完整性。
煙草企業(yè)在決定MES和ERP的整合方案時(shí)，要充分考慮企業(yè)的實(shí)際生產(chǎn)狀況。比如，有些企業(yè)沒有上卷接包數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，那么卷接包車間的生產(chǎn)調(diào)度功能就不要在MES中實(shí)現(xiàn)，而放到ERP中去實(shí)現(xiàn)；有的企業(yè)在制絲、卷接包各環(huán)節(jié)的設(shè)備自動(dòng)化控制系統(tǒng)做的好，生產(chǎn)中的物耗管理、質(zhì)量控制、設(shè)備管理等就交給MES進(jìn)行管理，那么ERP車間管理系統(tǒng)就不需要太強(qiáng)的功能，主要由MES把結(jié)果傳給ERP；如果MES具有優(yōu)化排產(chǎn)的功能，那么ERP的生產(chǎn)計(jì)劃系統(tǒng)功能就不需要太強(qiáng)，只需要做到月生產(chǎn)計(jì)劃和粗能力計(jì)劃。
正由于MES與ERP的功能取舍、接口設(shè)計(jì)存在較多的變數(shù)，而MES系統(tǒng)和ERP系統(tǒng)的投資都是很大的，所以，煙草企業(yè)在大規(guī)模的信息化建設(shè)之前，要先從業(yè)務(wù)需要出發(fā)來進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃是很重要也是很有必要的。
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