原标题：通力八点半：MES与WMS深度集成应用实践

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各位关注通力的朋友们，大家好。《通力八点半》与您分享通力在助力企业数字化转型过程中的创新实践与成功经验，本期话题为《MES与WMS深度集成应用实践》。本文以成功实施某航天制造企业MES与ERP、PLM集成的基础上，进一步实现了MES和智能仓储中心（以下简称WMS）的集成，结合相关技术，从项目实施的经验阐述相应的解决方案，为类似制造企业生产管理系统间的集成实施提供指导与参考。通过底层系统的信息化集成，实现信息有效传递和共享，避免信息孤岛，形成数据闭环，达到自动化应用的效果。

随着工程信息化技术经历了从单机管理、单元操作到现在各专业系统，信息化在航天军工单位普及化程度很高，部分系统比如MES、PLM、ERP已经达到了初步的集成数据共享。然而随着企业对信息化程度的持续提升，对现场自动化的要求不断提升，企业在建设总体上规划了物料的智能管理（WMS系统建立），但是智能仓储物料管理不与现场制造系统集成的话，信息难以集成和共享，不能把各系统的优势充分发挥起来，不仅影响了系统的应用效果，而且影响到企业的生产效率。本文介绍通力有限公司在某航天单位成功实现WMS与MES的物料管理、消耗、反馈等环节的数字化集成方案，通过智能物料管理与现场智能呼叫、消耗达成的闭环机制，形成一套以生产为驱动，物料管理与生产相结合的数字化智能管理方案。

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企业WMS系统特点

WMS是自动化仓储管理系统（Warehouse Management System，简称WMS）的缩写，通过入库业务、出库业务、仓库调拨、库存调拨和虚仓管理等功能，物料按照不同的类别分别放置在存储介质中，存储介质对应唯一的编码，可以在需要时快速定位，应用现场定制的机械自动化产线，把物料存放的存储介质进行快速传输，起到快速精确搜索及传输定位准确的目标。WMS系统管理物料实现了物料的作业管理过程，对存入物料由其系统单独完成，取出物料也只是针对其系统的出入库管理。但是智能取出物料至现场作业工位需要的是明确的指令，以及配送的位置和具体的去向等，只有这几者相结合，才能充分发挥出自动化仓储与现场应用融合的管理理念。

综上所述，为充分体现WMS系统的自动作业理念，需要MES系统与其集成，达到自动呼叫物料、自动配送的取出物料模式，使得物料数据可追朔性提升。

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MES与WMS系统及两者物料管理模式

MES系统作为生产制造执行系统，是企业车间级的管理系统，是处于ERP计划层和车间操作层之间的执行层，通过控制包括物料、设备、人员、流程指令在内的工厂资源提升制造竞争力，提升生产效率，提供的平台把许多模块化的业务集成起来，例如订单执行与跟踪、质量控制、生产调度、物料投产消耗及产出管理，对车间生产作业过程进行精细化管理。

WMS系统作为自动化仓储管理系统，借助于计算机管理与机械辅助控制完成存入、取出的物料管理系统，由控制系统、输送输出系统、货架、托盘、物理存取机等元素组成，不局限于传统的出入库、盘点等业务，主要实现的是仓库作业过程的管理，对作业动作与过程进行了规范的指导，实现自动记录相关数据，降低管理成本与提升物流效率。

MES系统作为生产现场的细化，WMS系统作为提供现场物料的上层管理，消耗物料与管理物料相辅相成，是一一对应的响应模式。对现场装配部件消耗物料时，通常存在的消耗模式主要分为两类，齐套消耗模式与单类消耗模式：

• 齐套物料消耗模式：现场作业对装配部件所需的物料按照生产的数量以及单台所需的物料种类与数量，按生产工单进行配料。现场生产时由于缺件或者物料类型不同，进行的部分齐套也属于齐套消耗模式。

• 单类物料消耗模式：现场对一种物料的需求统称为单类消耗模式，缺少的某种物料、发现次品时、换料时以及现场情况需要对一种物料进行消耗时的模式统称为单类物料消耗。

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MES与WMS集成要求

企业装配车间物料管理及消耗追踪是主要的业务要求，WMS作为先进的物料管理系统，对所有的物料按照编码的方式进行自动化入库管理，可以单类管理也可齐套管理，在消耗后可进行库存登记，取料时可以经过配置的自动化产线进行机械操作，而MES系统针对生产环节的精细管理，可以把资源包含物料进行更为详细的分配，以及对整个产品装配物料的过程追踪。在WMS与MES上线运行的基础上，通过两个系统的深度集成，实现MES系统在物料需求时，按照齐套物料呼叫、单类物料呼叫两种模式对WMS系统进行要料，WMS系统根据相应的呼叫模式，把其管理的物料模式（单类物料、齐套物料），根据软件与硬件相结合的方式，按照齐套盘与物料盘的管理方式传输至MES系统即将进行装配的工位，同时传递给MES系统相应的物料明细，MES系统对装配件进行消耗后，把相应的消耗信息及托盘返回至WMS系统，达到两个系统对物料消耗的互动并相互传递消耗信息，形成现场生产与物料管理的一站式管理，从而提升整个生产过程的效率与质量。

通过MES与WMS系统的深度集成，实现在MES中按照装配BOM进行物料齐套呼叫以及单类物料呼叫，WMS针对对应的物料呼叫模式进行物料的输出，输出到具体的工位后，MES系统需要根据实际的生产工位进行物料的流转。所有操作完成后，需要把存放物料的托盘进行回库触发，并传输实际消耗情况至WMS系统进行物料管理，回库方式根据要料方式及消耗情况分为空盘回库、原始盘回库、物料盘回库，整个集成的应用就是把物料需求方式、物料输出方式、物料登记方式经过详细的数据交互，达到自动准确的目的。

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MES与WMS集成信息模型

两个系统信息化集成的核心是系统接口的设计，接口设计不仅需要保持MES系统和WMS系统各自的完整性与一致性，还必须以生产过程中实际的业务流程和业务运作的可行性为出发点，设计采用Web Service技术进行数据交互。MES与WMS系统接口集成框架：

如下图所示，在WMS与MES系统集成接口中，交互的数据主要分为各自系统动作完毕后的信息交互，使得对方系统得到必要的数据后，及时进行相应动作响应：

其中文字及概念说明：

• 配盘设置： 把所需要的物料设置成一个齐套盘的动作；
• 要料申请单： 齐套配盘后的齐套申请单；
• 齐套盘： 按照BOM结构，对所需物料按齐套的方式，包含一种及以上的物料种类；
• 物料盘： 存放原始物料的托盘，一般只有一种物料种类；
• 空盘： 指齐套盘使用完物料后的托盘，物料盘空后由WMS而非MES系统判定；
• 托盘： 指所有托盘，包括齐套盘、物料盘、空盘；
• 托盘编码： 无论哪种托盘，只有唯一的一个编码。

• 集成接口方式概况

MES与WMS系统的集成接口统一采用Webservice的方式互相调用对方的WEB服务接口的方式实现，现场业务动作及顺序：

• MES与WMS集成业务场景

整个集成的主要业务流程图：

MES建批开卡后，调度员首先按BOM清单向WMS提起物料齐套流程；物料齐套完成后，如果是检测工位，是对齐套要料到检测工位后，没有进行实际的齐套消耗，还需要按照齐套盘的方式回库，方便再次调用到装配工位进行齐套消耗，待消耗物料后，进行空盘的回收后，WMS系统就清空了齐套盘，作为空盘使用；如果现场齐套时缺少某类物料或者需要进行换料时，可进行单类物料要料，进行完物料消耗后，需要进行物料盘回库，两种模式MES系统都是根据齐套发料单或者单类物料登记单进行装配记录过程，根据以上介绍的集成信息以及现场主要要料方式，分为齐套要料流程、齐套物料检测流程、齐套装配流程、单类物料要料流程以及托盘搬运流程。

• 齐套要料流程

MES与WMS系统集成的齐套要料流程：

物料齐套是产品装配前准备工作，其定义了物料配盘的规则、配盘的方法以及配盘的步骤。

• MES建批开卡，计划调度员根据产品BOM设置配盘号；
• 调度员依据批次、BOM配盘号向WMS发齐套申请；
• WMS接收齐套单生成齐套计划，调度员编制配盘工艺；
• 配盘人员按照齐套计划与配盘工艺进行齐套配盘，完成向MES发送齐套反馈；
• MES接收齐套反馈生成齐套单。

• 齐套物料检测流程

MES与WMS系统集成的齐套物料检测流程：

为保证产品质量，装配前需进行装配件物料检测，并且存在多次检测。

• 检测工位依据批次、齐套单向WMS发起要料申请；
• WMS接收要料申请，将所需齐套盘发送到要料检测工位，结果反馈MES；
• MES接收WMS反馈的要料结果，处理齐套单状态信息；
• 检验员采用检测仪器检测并记录齐套盘物料，MES自动采集检验记录；
• 检测过程中发现装配缺件或出现次品问题，MES向WMS发起补料换料子流程；
• 齐套盘物料检测完成，MES向WMS发起齐套盘回库申请；
• WMS接收MES齐套盘回库请求，将齐套盘传送回齐套库，做齐套盘回库处理，将处理结果反馈MES；
• MES接收到齐套盘回库结果，处理齐套单状态信息，方便二次要料。

• 齐套装配流程

MES与WMS系统集成的齐套装配流程：

当产品物料齐套与物料检测完成，装配工位可做要料申请进行产品装配。

• 装配工位操作者依据批次及其齐套单向WMS发起要料申请；
• WMS接收要料申请，根据齐套库存信息，将所需齐套盘发送到要料装配工位，然后将发料结果反馈MES；
• MES接收WMS反馈的要料结果，处理齐套单状态信息；
• 操作者按照技术要求进行装配，完成后在MES进行报工及完工确认；
• 装配过程中发现缺件或出现次品问题，MES向WMS发起单类物料要料子流程；
• 齐套盘物料装配完成，MES向WMS发申请空盘回库；
• WMS接收MES空盘回库请求，将空盘传送回库，做空盘回收处理，处理结果反馈给MES；
• MES接收到空盘回收结果，处理齐套单状态信息，不能再次要料。

• 单类物料要料流程

MES与WMS系统集成的单类物料要料流程：

检验员在物料检测过程中或是操作工在装配过程中，发现齐套盘缺件问题，则需要通过单类物料要料流程补齐装配件，其过程如下所示：

• 发现齐套盘缺件时，检验员或操作工按BOM清单通过MES向WMS系统发起单类物料要料申请；
• WMS系统接收要料申请，将原始盘传送到要料申请工位，并向MES发送发料反馈；
• 检验员或操作工从原始盘取出补件物料，扫描二维码登记信息，确认补料处理，放入齐套盘中或者直接装配；
• 补料处理完成后，检验员或是操作工通过MES向WMS发送物料盘回库申请；
• WMS接收物料盘回库申请后，将物料盘传送回库，做物料盘回库业务处理，完成后并向MES发送回库反馈；
• MES接收到WMS物料盘反馈后，流程结束。

• 托盘搬运流程

MES与WMS系统集成的托盘搬运流程：

托盘搬运存在于托盘在工位上的情况，在齐套装配、检测、单类物料要料过程中都可能发生，其过程为：

• 发现齐套盘使用工位不合适需要调工位，使用托盘搬运；
• 发现物料盘使用工位不合适需要调工位，或者下一个工位需要补料时，使用托盘搬运；
• 搬运至目标工位后，如果不再调用工位，按照对应的业务流程进行对应的回库方式，与对应回库方式处理逻辑一致；
• MES接收到WMS托盘三种方式回库反馈后，流程结束。

05

通过系统集成从MES物料计划生成向WMS发送物流齐套申请，到WMS齐套完成反馈给MES；从现场检测、装配工位向WMS发起要料申请，到WMS触发自动化产线将物料齐套盘传输到相应工位，进行齐套消耗、单类消耗时物料信息自动与批次关联，形成电子化的装机档案，避免了漏记、错记的现象，物料可追溯性提升，弥补了现场手动装配的缺点。整个过程通过两系统间信息高效、准确地传递使物料精确地传输到工位，降低人力资源、时间成本，实现生产过程智能仓储、柔性配送、数字化装配和生产管理信息化。

我国航天企业在信息化建设上，已经与SAP、PLM、MES等系统进行了有机结合，实现了制造企业的“设计制造一体化”，通过将各系统的数据共享，使得企业的经营计划、采购、库存、财务、物料需求计划等做到了动态的监控，实现了对物流、信息流、控制流和资金流的合一。尽管如此，企业管理者对信息化的要求不止于此，一方面建立完整的信息化体系，一方面提升在同行业的竞争力，引进生产制造过程中更精细化的系统及产线，通过软硬件结合的方式再提升竞争力，而在此航天企业中引进的WMS即是如此，通过MES与其深度集成，使得该系统能更好的为制造过程服务，发挥其最大的优势，减少人为导致的错误，也为后期在其它软件系统与硬件系统集成方面积累了宝贵的经验。在后期的集成方案上通力有限公司会深入到更细节上的集成，使得数据共享与动作响应完美结合。

编辑 / UFC Marketing

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