面向智能制造的ERP 与MES 一体化实践——以法尔胜泓昇为例

刘 俊，魏 明，陈 超，窦 亮

（1.上海博科资讯股份有限公司，上海 200062；2.法尔胜泓昇集团有限公司，江苏 江阴 214433；3.华东师范大学 计算机科学与技术学院，上海 200062）

0 引言

在当前复杂多变、贸易摩擦频发的国际形势下，我国制造业面临着低成本优势逐渐减弱、竞争力相对优势下滑的危机与挑战。制造企业必须着力提升生产管理效率和产品质量，提高智能化、定制化和服务化水平，只有这样，才能不断获取和创新企业发展的原动力。

企业资源计划（Enterprise Resource Planning，ERP）系统是一种对物质资源、资金资源和信息资源进行一体化管理的企业信息管理系统，其核心思想是从供应链管理的角度优化企业资源配置。当前，我国大多制造型企业已利用ERP 系统来改善业务流程和提高管理水平。然而，ERP 系统是业务管理级的系统，主要面向的是企业经营管理和决策，尽管ERP 系统包含生产执行的功能，却无法对生产执行过程进行实时精准管控。生产过程执行系统（Manufacturing Execution System，MES）是面向制造企业车间执行层的生产信息化管理系统，直接汇聚生产车间的各种生产信息，能够为排产分析提供实时、精准的数据，对车间及生产过程进行实时有效的管理，因此在制造业中得到了广泛的应用。将ERP 系统的全局性管理和MES 的精准化生产调度结合起来，进行统筹规划，能提升企业的管理信息化水平。ERP 系统和MES 之间的一体化运作和数据交互畅通成为企业高效化、精细化和智能化管理的基础。

智能制造旨在提高制造业质量、效益和核心竞争力，需要信息基础设施、关键技术装备以及核心支撑软件等要素集成应用。随着全球制造业进入存量博弈时代，激烈的市场竞争促使企业流程更加灵活多变，企业要以客户为中心提高客户满意度，不断提升智能制造的能力。当前，ERP 与MES 的一体化运作在许多制造型企业中尚未完全实现，成为制约我国智能制造水平大幅度提升的瓶颈之一。

1 实践背景

文章介绍的法尔胜泓昇集团有限公司（简称“法尔胜泓昇”）是一家以生产金属制品为主，产业涉及光通信、新材料等的多元化生产经营的企业集团。目前，该企业拥有行业领先的输送带用钢丝绳生产基地、桥梁缆索生产基地、精细钢丝绳生产基地、切割钢丝生产基地（合资）、预应力钢绞线生产基地、不锈钢制品生产基地和钢帘线生产基地（合资）。同时，法尔胜光通信也是中国光纤光缆行业十大影响力企业之一。多年前，法尔胜泓昇使用了国际著名厂商的ERP系统来提高企业的管理水平，然而随着市场竞争日益激烈和用户个性化工艺要求不断增多，系统动态适应性不强和对生产计划实施的实时管控不足等问题逐渐暴露出来，主要体现在以下几个方面。①确定新建产品编码的标准不合理。在原有ERP按单生产模式下，每新增订单就要新增物料编码，产生了大量主数据维护工作，钢丝和钢丝绳等基础物料属性不同且冗余较多，降低了系统可用性。②在销售下达、工艺设计、工艺评审、生产计划制订以及生产执行的整个环节中，信息链条是断开的，使用纸质单据来完成信息的传递，经常造成信息传递延迟或错误。③计划与生产的流程不通畅、信息传递延迟，生产计划不准确，并且插单率高达60%，严重影响了生产效率和生产管理。④生产过程中没有信息系统作支撑，数据的准确性和实时性较差，生产统计数据主要依赖纸质单据，无法及时对异常数据进行处理，缺少对生产过程的管控。

为了满足市场不断变化的需求和消费者个性化定制方面的要求，整个生产系统需要处理迅速变化的产品定制流程，不断根据算法灵活调整生产线以及相关原材料、工艺设计和产品生产流程。对法尔胜泓昇而言，其需要将更多的服务作为中间要素融入生产环节的各个领域，以满足动态化和定制化的制造工艺需求。例如，在钢丝绳制造领域，不同规格型号的钢丝绳对物料清单（Bill of Material，BOM）和工艺的要求都不同，企业需要将设计前移，针对客户需求设计BOM和工艺要求后再生成销售订单，后续对智能排产和成本计算均按个性化的BOM 和工艺要求计算，从而最大限度满足客户的个性化定制要求。

综上所述，在智能制造的大背景下，该企业亟须改造原有的ERP 系统并研发MES，建立ERP 和MES一体化运作模式，实现生产全过程管控，解决管理盲点问题，提高精细化制造能力，实现降本提质增效。

2 ERP 和EMS 一体化项目设计与实施

本次ERP 和EMS 一体化项目中替换了原有ERP中的三大模块——物料管理、生产计划和销售与分销，将ERP 系统的标准功能与MES 的开发和工艺管理融为一体，完善了包含销售下达、工艺设计、工艺评审、生产计划制订以及生产执行的全链条信息管理，实现了对生产全过程的管理。在开发过程中，基于上海博科资讯股份有限公司（简称“博科资讯”）的Yigo-ERP 底座，其使用了博科资讯自主产权的Yigo 低代码开发平台。Yigo 属于模型驱动的低代码平台，模型是对业务、数据和应用更高级别的抽象，以模型驱动的低代码平台能用于开发各种大型的、综合性的、复杂的业务系统。法尔胜泓昇和博科资讯通过双方专业顾问团队的紧密配合，从顶层进行蓝图设计，根据业务蓝图快速定制开发，实现了在成本可控的前提下灵活应对业务不断变化发展的敏捷开发需求，并且不受当前系统配置或已有框架的限制。项目实施前后的流程处理如图1 所示。

图1 实施前后的流程处理对比

改造后的ERP 系统明确了新建产品编码的标准，对于产品的其他工艺属性不再通过单独的物料编码来体现，而是通过工艺单和销售订单来体现。改造后的 ERP 系统研发了工艺管理模块，实现了工艺设计、工艺评审等功能，并与销售、生产计划进行数据集成，做到了销售意向、工艺设计、工艺评审、产品/BOM维护、销售订单、生产订单、产品入库、销售出库以及开票全流程的管理，真正实现了工艺指导生产，满足了多品种、个性化和定制化的客户需求。图2 展示了系统简要流程。

图2 系统简要流程

MES 实现了生产管控，可对整个生产流程进行监督、制约和调整。车间实行条码化管理，实现操作人员全员手持终端、全区域工作台覆盖，操作工使用手持终端进行上下机报工、质量检验数据录入等；工作台打印标签，磅秤称重数据自动上传，包装组进行包装并打印成品标签。精细化管控覆盖的制造流程包括以下几方面。①大拉：扫描原料盘条（酸洗后盘条）码，完成报工操作及出库作业，完成上机动作，下机打印流转标签并报工，填写生产作业信息。②湿拉：扫描生产流转标签，完成拉丝上料操作，生产完成后，进行拉丝下机报工，同时打印流转标签。③捻股：扫描生产流转标签，完成捻股上料操作，生产完成后，进行下机报工，同时打印流转标签。④合绳：扫描生产流转标签，完成合绳上料操作，生产完成后，进行合绳下机报工，同时打印流转标签。⑤回倒：扫描生产流转标签，完成回倒上料操作，生产完成后，进行回倒下机报工，同时打印流转标签。⑥包装：扫描质检通过的成品流转标签进行打包，完成后打印成品标签。

ERP 和MES 一体化运作的关键业务点：①从ERP中接到MES 工单，后续生产管控作业在MES 中完成；②MES 管控从原料上机至包装打印过程，物资（产成品）入库在ERP 中完成；③生产人员在MES 中按照生产订单录入各班组的工作时间、产量、不合格数量等数据。图3 表示的是生产确认系统流程。

图3 生产确认系统流程

3 实施效果

ERP 和MES 的一体化运作消除了企业计划与生产控制之间的信息“断层”问题，将数字化转型中最重要的数据采集工作深入车间操作工，使得全局优化车间生产过程成为可能。项目使用多种混合BOM的形式，使得BOM 维护量降低了70%，插单率降到20%，异常处理平均时间由原来的90 分钟缩短到10分钟，借助产品结构化和条码管理功能规范了出入库流程管控，使得仓库发货失误率也降到0.01%，整体生产效率得到了有效提升。

面向智能制造的ERP 和MES 一体化项目的成功实施，为行业内智能制造的产业化升级树立了标杆。该系统在法尔胜泓昇集团的工信部两化融合贯标评定中获得了专家的一致好评，被称为“ERP 系统与MES 结合的典范”。此外，该系统中的质量模块在“省长质量奖”的评定中也获得了专家的高度称赞，专家称其“可以实现对产品全生命周期的质量数据追踪与控制”。

4 结语

随着制造业竞争日益加剧和国家对智能制造的要求越来越迫切，ERP 和MES 的一体化运作对制造型企业转型升级而言是必不可少的。本次项目实施在达成工艺指导生产的同时，实现了数据的无缝衔接和信息共享，加强了对产品生产周期的掌控，加快了企业迈向精细化、智能化以及服务化的步伐。