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介绍
由于市场需求不断增加，制造企业蓬勃发展的基础是有效、高效的管理。为了提高竞争力，企业需要在战略、战术和运营层面不断分析和优化流程。在制造业中，实时、准确地收集数据极其重要。此外，另一个重要因素是如何处理数据，即有效利用有关所收集数据的可靠知识。这种管理方法需要足够的支持系统。战略管理支持系统是一个ERP系统，旨在计算成本并监控整个企业的成本，并具有智能管理报告（商业智能）模块或通常与外部BI工具集成兼容。
这些系统的缺点是手动报告生产数据，这可能会阻碍分析。为此，这些系统需要在提高生产效率方面进行补充，以确保供应和生产质量的稳定和安全。因此，为了支持大型制造企业的战略实施，有必要引入ERP级系统与功能级、实施计划级和执行级系统、战术级和运营级（APS和MES）等系统的集成。
本文的目的是提出使用集成的 ERP、APS 和 MES 系统自动报告生产数据的想法，这将提高商业智能模块中自动化分析的准确性。本文将分析从集成 ERP-APS-MES 系统自动实时下载可靠数据以在 BI 系统中生成报告的影响。这种方法将允许进行准确的分析并提高短期和长期制定策略的有效性。
BSC（平衡计分卡）管理方法
为了有效地衡量企业中的任何项目或系统，我们需要某些指标和目标。管理企业，尤其是制造业，需要在多个层面上进行规划和决策。由于市场需求不断增长，有必要在战略、战术和运营层面持续分析和优化流程。重要的是，决策要基于可靠的数据，最好是实时收集的数据。
这些方法需要管理信息系统的支持。对于初始战略层面的管理，使用的方法主要涉及公司预算的规划，并且仅允许短期、中期（年度、月度）规划周期。这些方法基于有关公司有形资产、内部资源（包括原材料、劳动力、工具等）的数据。在战略规划方法中，人们已经认识到无形资产的重要性，同时考虑到尚未考虑到的因素（例如，员工技能开发和建设。与客户建立关系）。
支持这种管理方法的工具之一是哈佛商学院开发的，称为BSC——平衡计分卡。其主要目的是通过战略的视角审视公司的所有资源（人力资源、业务部门、管理、信息技术、预算和投资）。在设定目标时，您必须考虑公司资源的当前状态，并确定如何适当地管理这些资源以实施战略。
BSC——平衡计分卡的本质是从四个角度同时呈现和分析公司的成就：财务（包括股东角度的收入增长、利润和风险）、客户（提高客户服务质量）以及产品和服务创造价值）、内部流程（管理和优化生产和业务流程，以提高公司在客户和股东方面的价值）、学习和发展（创造一种促进创新的文化、发展员工能力和实施优化举措）。
作为 BSC 战略图模板的一部分，平衡计分卡是为不同业务模式运营的公司开发的，并为四种战略提供不同类型的产品和服务：低开销、产品开发、完整的客户体验。
战略计划中规定的公司方向定义了战术层面的行动计划，从而确定了生产执行层面要执行的任务。在长期战略规划目标的基础上，制定公司的战术计划，平均期限为2-3年。战术计划基于一定数量的不同类型的所需资源（人力、物质、财务）以及决定如何执行的期望期限。同时，在战术计划的基础上制定作战计划。出于业务计划的目的，确定了要执行的具体任务。反过来，要实现战略目标，就需要正确执行特定业务单元、团队乃至员工个人的战术计划和运营活动。
以IT系统支持制造企业管理流程
IT 系统支持流程对于有效执行当前任务和发展公司的能力极其重要。市场上有许多不同类型的此类系统和较小的专门应用程序。根据所执行功能的范围，我们将它们分为不同层次的系统。
在制造企业中，IT系统支撑主要由ERP、APS、MES系统提供。ERP企业资源计划系统是目前规模最大、最先进的企业管理支持系统群。所有公司数据都在数据库中存储和处理，并具有适当的访问控制。提供配送和物流等业务运营最重要的领域。一些较大的ERP系统具有计划功能，但除了MRP方法之外还使用简单的调度方法。
符合 ISA-95 的制造企业 IT 系统
先进的计划和调度系统包含短期计划和调度功能，使用先进的算法，这在ERP系统中往往是缺乏的。APS 系统创建最佳计划和时间表，在考虑业务目标的同时考虑公司运营和材料能力。
在一些系统中，除了基于已知约束创建时间表之外，还可以考虑不同的标准（例如，不仅是时间而且还包括成本标准）来创建时间表。APS 与 ERP 相比具有更多的分析能力，使用基于线性规划和遗留算法的算法，有些还与机器学习集成。MES制造执行系统的基本任务是管理生产流程并实时报告订单的当前状态。该系统基于来自控制系统和数据采集系统的准确且合格的生产，对生产过程进行有效且高效的管理。
商业智能系统允许创建多维分析，是管理者和专家制定企业业务决策和战略的重要工具。管理仪表板形式的数据可视化和报告可以避免查看大量数据，在发生不良事件时快速发出信号，并根据业务用户的需求进行定制呈现。由于信息技术的强劲发展，每个公司的数据都收集在不同的信息系统（ERP、CRM、SCM、Excel、文件访问或电子邮件）中。交互——支持日常业务运营的交易系统以不同的技术进行，并且与它们没有任何关系。
目前，BI系统分为两类：基于OLAP数据处理技术的经典系统和内存类系统。使用 OLAP 的经典解决方案基于数据仓库，它存储执行多维管理分析所需的所有信息。来自交互式交易系统的数据可以下载、转换并加载到正确设计的数据仓库中。然后，数据可以显示在用于数据挖掘和处理数据可视化的演示系统或升级机制中。
内存计算系统（例如 SAP HANA）允许在个人计算机的内存中处理数据，无需将所有业务的所有数据放入工作站内存中。只有足够的个人感兴趣领域的源数据。销售、库存、客户等...
选择 BI 系统的类别取决于系统的用途、用户的数量和位置、基础设施、业务流程、组织以及源数据的数量和质量。
为什么需要整合ERP-APS-MES 3个系统？
开发 BI 系统时的最初想法是假设后端软件服务的简化，以消除决策中的人为因素，很大程度上取代具有专业知识的员工。实施这种全面的 BI 方法是一个多步骤的过程，包括：
步骤 1 – 来自生产（运营）和统计系统的报告；
步骤2——需要OLAP处理和数据挖掘；
第 3 步 – 商业智能包和分析应用程序；
第 4 步 – 决策过程自动化；
第 5 步 – 智能过程自动化
通常公司目前正在使用步骤 3 和 4 中确定的工具。根据顾问的说法，这些工具的缺点是步骤 1 中收集的数据缺乏可靠性。例如，任务的高效调度会对现有车间机器的利用率产生负面影响。缺乏对任务和工作负载的自动跟踪可能会对无法确定实际交付时间产生不利影响。当制造企业同时坚持ERP、APS、MES三大系统的集成时，这些问题就可以消除。
在制造业中，ERP 系统规划工具（CRP、RRP、MPS）通常基于使用逐步流程的方法。在制定的生产订单中，考虑到材料可用性、计划和生产能力的已知限制。这种方式简单，可以在公司产品需求稳定的情况下使用（通常是按库存生产模式）。
然而，该系统在复杂的规划情况下响应不够。为了解决这些问题，应用了 ERP 系统与 APS 的集成，根据 ERP 系统的必要数据，使用更复杂的方法和算法创建生产计划和时间表，以优化生产。
下图显示了使用 ERP 系统的计划流程示例。在这种情况下，根据销售和预测信息收集有关需求的信息并创建需求计划。该计划是在电子表格中而不是在 ERP 系统中创建的，然后发送（例如，通过电子邮件发送）到计划部门。然后，根据销售部门的优先级、ERP 系统的库存数据以及与制造部门就可能的交货时间进行的对话，确定并创建计划部门的生产计划。该计划被发送给生产经理。
描述使用 ERP 系统进行规划的示例
然后，根据对实践的了解以及与主管和生产负责人的持续讨论，准备为生产单元完成详细的任务说明。打印生产卡，并通过手工填写时间表报告所执行的工作量，并在轮班结束后将其发送给雇主。然后，数据被输入到ERP系统中。因此，仅使用基本的 ERP 模块会导致销售和订单、计划和生产之间的信息在纸张上或使用电子表格的传输出现延迟。同样，生产的报告流程也是在监管人员收集数据时形成的。
然而，在制造公司中，需要自动交换这些以及许多不同类型的信息。仅使用 ERP 系统的重要问题是缺乏数据可靠性，因为生产层面的大量重要数据在一段时间后由员工手动传输和报告。
例如，从 ERP 系统手动（以纸质时间表的形式）将有关工作计划的详细信息传输给生产线工人（操作员）。此外，订单履行进度的反馈由主管卡每班次或每天一次完成，然后手动输入 ERP 系统。报告通常会出现延迟，从而导致向客户交付产品的时间进一步延迟。ERP系统在公司独立运作中的另一个缺点是缺乏获取生产执行层面的实时信息，即 在管理和生产过程中。这些缺点转化为对战略目标的负面影响。解决信息流延迟和数据录入错误问题的方法是将ERP系统与MES系统集成，实时跟踪生产过程。
在这种集成场景中，ERP层系统仅与APS层系统集成，由于缺乏关于中心生产和能力的当前状态以及活动生产仓库的当前状态的准确信息，生产订单调度受到显着阻碍。通常，此数据在手动审核期间每天或每周更新一次。此外，在对特定车间进行任务分配后，APS系统不会收到有关正在进行的工作进度、故障和停止以及丢失文档的实时信息。该信息必须由工作人员直接在 APS 系统中或间接在 ERP 系统中手动重新加载。然后，通常可以根据计划者的判断手动启动计划重建。
在ERP和MES系统集成的情况下，规划过程中的主要作用是规划人员的经验和知识。由他来确定订单的优先级并将其分配到特定的工作站。在这种情况下，很难根据选定的输出变量集成多标准分析、模拟和进度优化。制造商应该拥有开发多种概念和工程产品选项的工具，对这些模型进行详细分析，并为生产工程准备准备数据，以便在此基础上，计划人员可以创建完整的生产订单、最优的生产计划和执行计划，协调员监控交付时间。
为了提高生产流程的效率，制造商应该在工作站的直观仪表板上自动接收有关当前任务执行情况的信息。规划人员自动接收有效规划所需的信息，包括机器可用性、故障和停机、生产仓库中的材料可用性以及当前执行状态（可能使用现代工业物联网技术）。此外，规划人员可以获得有关每项活动的工作量和成本的真实信息。销售人员可以获得有关正在生产的订单状态的实时信息，并验证无法按期交货的潜在威胁。顾问认为，如果您使用所有三个 ERP-APS-MES 系统并按顺序集成每一对系统，就会发生这种情况。
综上所述，目前的做法可以使BI系统的分析和决策过程（步骤3和4）准确自动化，根据一些制造商的经验，我们可以实现传统BI工具的更高效率，从而改进策略通过使用ERP-APS-MES系统集成执行。
关于如何集成 ERP、APS 和 MES 系统的想法
出于技术和功能方面的原因，在制造公司中集成信息系统并不是一件容易的事。技术问题可能包括各种网络标准、通信协议以及应用程序和数据库之间的接口。我们只能在一种特定的集成案例中讨论解决这些问题的方法，其中系统及其运行环境已经被定义。
与功能相反，问题主要属于集成应用模块的适当组合以及系统之间发送的通信消息的最佳选择。遗留集成解决方案通常处于实施阶段，需要进行重大且成本高昂的修改。这些系统的功能集成将根据制造公司的类型而有很大差异。
APS-MES APS系统在具有分布式制造资源网络的独立工厂和设施中的集成将会有所不同，更不用说针对技术流程量身定制的解决方案的开发在各个制造行业中独特的生产。由于这些原因，本节仅根据数据系统的功能标准以及该解决方案对系统运行的影响，介绍集成APS-MES ERP系统的一般场景。
进度计算所需的从 ERP 和 MES 信息系统的自动下载导致 APS 系统中创建的计划基于可靠且值得信赖的数据，而不是计划数据。计划通常使用不同的条目输入。生产计划是根据主生产计划中的订单需求信息、原材料和人力资源的可用性和成本、ERP 系统中的当前财务能力信息以及 MES 系统中的当前在制品状态信息创建的。
计划员选择并确认具体的时间表，将自动转换为具体工作（任务）的生产，并将其显示在工作单元的表格（MES界面）上。然后，系统将MES与机器的可编程控制器集成，自动跟踪订单履行情况，并记录所有可能影响订单履行延期的紧急事件、停工、物料短缺和产品质量缺陷。
此外，根据这些数据，您可以立即采取干预措施，通过 APS 系统创建新的计划，或在下订单当天与客户、供应商、我们的采购部门协商共同决定。另一方面，订单完成后，物流和销售部门会收到MES系统的通知，可以识别发货给客户。
此外，在MES系统中不断记录（并在ERP系统中更新）生产中的所有假设和物料移动，此外，从财务管理模块的角度来看，重要的是生产的缺陷产品的数量。ERP 系统还从 MES 系统实时接收有关生产成本的真实数据（例如原材料成本、废物、能源和介质、人力资源），以便您能够在特定合同、产品组的背景下控制当前的盈利能力、机器组或人组。
此外，个人员工进度的自动报告可以在人力资源和薪资模块中快速可靠地解决问题。此外，ERP-MES-APS系统的集成允许将自动技术混合配方发送到具有特定控制指令的生产线，从而消除了预生产过程中出现错误的可能性。下图显示了使用 ERP-APS-MES 的计划流程示例。
集成 ERP – MES – APS
三个系统同时集成对BI分析系统的质量影响很大。首先，直接从控制系统自动下载生产过程的实时详细数据的功能，可用于内存系统中的当前分析、生产执行层面的管理支持。集成节省了准备分析所需的时间。可以立即处理和分析数据。
其次，自动选择的数据更加可靠，因此准备的分析更加准确。这既适用于简单的现有报告，也适用于基于数据仓库中收集的数据形成的更复杂的分析。
应该注意的是，除了来自集成ERP-MES-APS系统的数据之外，数据仓库中集成的数据还可以来自其他来源。来自互联网、CRM、SCM。此外，在集成的情况下，ETL 过程中涉及的工作量将会减少，因为集成会强制对数据进行预排序和格式化。由此产生的集成可以成为支持系统和自动化决策的一致输入源。
得出结论
ERP、APS和MES系统各自独立运行，影响从不同战略角度制定的目标的实现。这些系统由于其专业性和可用功能，仅在有限程度上支持战略视角。
当无法访问操作级别信息（例如 MES）时，即。在生产管理和实施过程中转化为对战略目标的负面影响。或者，缺乏有效的任务规划可能会对可用机器的利用水平产生负面影响（内部流程角度）。缺乏对工作负载任务的自动跟踪可能会对无法确定实际交付时间（客户角度）产生不利影响。此外，材料消耗不足可能会对产品或产品线赚取的利润产生不利影响（内部流程角度）。
ERP-APS-MES 系统的集成对业务运营具有直接且不可否认的影响。集成的商业优势是缩短交付周期，以及快速访问可靠的信息作为决策的基础。通过集成 ERP-APS-MES 系统，除了改进运营和端到端的所有战略视角的端到端支持之外，企业还将能够更好地提供服务。在集成 ERP-APS-MES 系统的支持下，制造公司业务流程的自动化可以随着时间的推移优化运营执行并降低生产成本，提高业务的可靠性和准时性，并带来更好的财务业绩和更好的形象利用系统IT的公司治理方法，提高客户和股东眼中的好感度。