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[摘 要] 制造业特别是流程制造业对成本控制的实时性要求很高，所以，在一定程度上，能否实现实时成本控制，已经成为衡量流程制造业管理现代化成功与否的关键。本文通过对制造执行系统（MES）在企业集成制造系统中的应用研究，提出了制造企业基于MES系统的实时成本控制模式构造及实现途径和方法。
[关键词] ERP；制造执行系统（MES）；设备控制系统（PCS）；实时成本控制
[中图分类号] F270.7
[文献标识码]A
[文章编号]1673-0194(2006)10-0003-03
在制造型企业中, 车间作为制造企业的底层，承担着产品制造的重任，生产消耗高低主要体现在生产现场的各工序的管、控水平上。因此如何更好地对生产现场（车间）进行控制和管理，提高生产现场成本管理和控制的实时性和灵活性，是提高企業核心竞争力的关键问题之一。由于车间的成本涉及大量的工艺参数,其构成的分散性、发生的随机性和人为因素的能动性等,使得成本的发生与控制具有丰富的内容。为此,国内外都将成本控制作为管理信息系统中的一个重要的子系统。基于ERP/MES/PCS三层模型的计算机集成制造系统（Computer Integrated ManufacturingSystem，CIMS），为生产现场的管理与控制提供了有效的手段。通过MES (Manufacturing Execution System)在企业计划管理层ERP(Enterprise Resource Planning)和设备控制层PCS(Process Control System)之间建立有效的联系，将生产和管理有机结合，实现管理的扁平化，生产过程的在线监控，提高了企业计划决策的正确性和生产过程管理与控制的敏捷性。本文通过对三层集成制造系统（CIMS）的研究，提出了基于MES的实时成本控制模式的实现思路。
一、ERP/MES/PCS三层模型
三层CIMS系统是适应市场竞争要求的集成模型。三层CIMS结构通过设立MES将管理和生产进行有效的结合，加快了信息的传递和反馈，从而能使生产过程快速响应市场变化。三层ERP/MFS/PCS的结构和功能如下:
三、基于MES的成本控制模式的分析
基于MES的制造企业成本控制的三维体系结构通过MES制造过程的双向窗口,在控制和计划间进行信息传递,从而形成一个集成化的计算机制造执行系统。
1. 上层ERP的成本管理功能
制造企业ERP层的成本管理主要体现在根据企业的生产经营管理流程和组织机构特点,采用以财务分析决策为核心的整体资源优化技术,制订成本计划，并根据企业的利润指标以及利用历史数据进行成本预测和确定企业产品的目标生产成本。在确定了企业产品的目标成本之后，还要将产品目标成本按产品成本结构分解成各成本要素的标准成本，然后根据各级成本责任中心负责的成本项目，将各标准成本逐级向各级成本责任中心分解。上述功能可通过ERP软件的各个功能模块来实现。该层中大部分功能可以适用于不同的企业。
2. 中层MES成本控制功能
MES通过信息传递，对从产品开始投入生产到产品完工的整个生产过程进行优化管理，对反映生产过程成本的物耗、能耗进行在线计量，对同消耗密切相关的生产指标进行监控和优化，实时地获得企业在生产过程中产品的成本消耗情况，并与目标成本进行比较，及时地分析成本差异原因，给出降低生产过程成本的操作指导。这种能够对变化的生产过程做出快速响应的系统应用，起到了有效地减少企业内部无效的生产行为的作用，实现了生产和管理一体化的成本控制。由于每个企业生产工艺和设备不同,该层中的各种管理和控制也是不同的。
3. 底层PCS成本控制功能
PCS层的成本控制功能主要表现为按照MES层设定的技术指标和工艺参数组织生产,采集MES层所需要的各种消耗数据和指标数据，通过实时提供反馈信号，在线控制生产过程，减少生产波动,保证生产经常处于良好的运行状态，实现高产、优质、低耗的目标。由于企业控制系统、执行机构和检测仪器不同,不同的制造业，PCS的功能是不同的。
由参考模型可以看出，通过MES的承上启下作用和网络与数据库支撑系统,将ERP分系统和PCS分系统充分集成,实现经营决策、生产过程管理和过程控制的统一管理，从而完成目标成本分解、产品成本核算、成本因素分析、成本指标监控、生产指标优化设定等功能,给出降低生产成本的操作指导,以实现生产成本动态控制的目标。
四、基于MES的实时成本控制模式实现
通过以上分析可以看出，MES对成本的控制与ERP中对成本的控制是不同的。ERP注重于计划层面的标准成本控制，具有成本综合控制的性质，而MES注重操作层面的现场作业成本控制。在控制时间方面，MES具有很强的实时性。基于MES的三层实时成本控制模式的实现应分以下三步：
1. 建立基于MES的实时成本控制关系
建立好有效的实时成本控制关系是实时成本控制的关键。由ERP形成的成本计划或标准成本，会在一个较长的计划期内（如生产订单寿命周期）发挥作用，计划期间结束可以根据标准成本和实际成本进行多角度、多层次分析，这一过程基本上注重的是事前和事后的成本控制，但要真正实现对成本的有效控制，必须在成本发生中（实时）加以控制。由于计划成本和标准成本都是以价值形式出现，而现场成本发生时，却多以材料消耗、工时消耗、作业消耗、工艺参数等非价值因素出现，它们是真正的实时成本控制的对象，建立实际成本与实时成本控制对象之间的实时成本控制关系，是实时成本控制的关键。如前所述，在基于MES的实时成本控制模型下，ERP负责形成各种生产计划、成本标准，MES根据生产计划、成本标准产生作业标准和技术标准，PCS将作业标准和技术标准实施于生产过程中。无论多么复杂的生产系统，三者之间总是存在着如下实时成本控制函数关系：
C=F(A(P,N,…),T(P,N,…))
式中C表示成本标准，A表示作业标准，T表示技术标准，P表示操作过程，N表示工艺参数。
理论上，任何企业都可以将ERP的成本标准分解为MES层的可执行作业标准、技术标准，这些标准又可进一步通过PCS层，实时动态地控制操作過程和工艺参数，从而建立标准成本与实际操作过程、工艺参数之间的桥梁，使ERP实现实时、动态、闭环控制。
2. 进行成本指标分解对应关系控制
由ERP形成的生产计划、生产订单、标准物料清单、标准生产工艺和标准成本，最终要通过实际的生产过程，在规定的时间生产符合规定质量和数量的产品。在企业的生产过程中,生产成本具有动态特性,具体表现为随着生产条件和操作水平的变化而变化。企业要降低成本,应在物料消耗的降低和提高劳动生产率上做文章。企业在确定了与物耗相关的技术、质量、操作等常规动因后，要想控制成本就应该进行与成本相关的指标分解，以作业计划标准为对象,分解每项成本消耗的动因，并尽可能进行量化评价。对每一项引起成本消耗波动的原因加以分析,明确责任区域、责任范围。根据生产工艺要求,从控制生产成本角度出发对工艺指标、技术经济指标进行优化设定，以成本消耗为主线实现对生产过程质量、技术的综合反馈和控制,使成本指标转化为生产现场可随时控制的工艺参数,强化成本控制的可操作性和及时性,并针对不同的部门提供不同的指标数据,使其对各部门控制有指导意义,从而实现成本的动态控制。
3. 进行实时数据采集
实时数据采集是三层CIMS的基础。生产过程中的质量等技术指标和工艺要求是产品优质高产的重要保证。在制造企业中，生产消耗高低主要体现在各工序的技术经济指标水平上。在实际生产过程中，由于成本控制涉及大量的工艺参数，成本控制对象是复杂的、多元化的。因此,对影响生产指标的关键参数进行在线的采集与监测至关重要。通过生产现场的自动辨识技术、传感器或是与设备仪器的联机，能自动搜集现场生产作业、人工、设备、加工起止时间、工作时间、设备加工状态、加工数量、废品情况等信息，并将这些信息实时地传递给MES，MES根据这些信息进行实时处理、分析和控制。
五、结束语
MES 通过强调制造过程的整体优化来帮助企业实施完整的闭环生产，为实时成本控制提供了条件，同时也为敏捷制造企业的实施奠定了良好的基础。深刻理解MES的管理思想，把握其发展趋势，对于如何在我国研究和推广MES应用具有重要的理论和实用价值。
主要参考文献
[1] 左革成等.基于DOTNET平台的车间资源集成研究与实践[J].中国制造业信息化，2004，(11).
[2] 马万太，楼佩煌.基于XML/OPC的ERP/MES/底层控制集成系统研究[J]. 机械科学与技术，2005，(3).
[3] 饶运清等. 敏捷化车间制造执行系统研究[J].中国机械工程,2002，（8）.
[4] 孙彦广等. 制造执行系统中成本管理控制[J]. 冶金自动化，2004,（3）.
[关键词] ERP；制造执行系统（MES）；设备控制系统（PCS）；实时成本控制
[中图分类号] F270.7
[文献标识码]A
[文章编号]1673-0194(2006)10-0003-03
在制造型企业中, 车间作为制造企业的底层，承担着产品制造的重任，生产消耗高低主要体现在生产现场的各工序的管、控水平上。因此如何更好地对生产现场（车间）进行控制和管理，提高生产现场成本管理和控制的实时性和灵活性，是提高企業核心竞争力的关键问题之一。由于车间的成本涉及大量的工艺参数,其构成的分散性、发生的随机性和人为因素的能动性等,使得成本的发生与控制具有丰富的内容。为此,国内外都将成本控制作为管理信息系统中的一个重要的子系统。基于ERP/MES/PCS三层模型的计算机集成制造系统（Computer Integrated ManufacturingSystem，CIMS），为生产现场的管理与控制提供了有效的手段。通过MES (Manufacturing Execution System)在企业计划管理层ERP(Enterprise Resource Planning)和设备控制层PCS(Process Control System)之间建立有效的联系，将生产和管理有机结合，实现管理的扁平化，生产过程的在线监控，提高了企业计划决策的正确性和生产过程管理与控制的敏捷性。本文通过对三层集成制造系统（CIMS）的研究，提出了基于MES的实时成本控制模式的实现思路。
一、ERP/MES/PCS三层模型
三层CIMS系统是适应市场竞争要求的集成模型。三层CIMS结构通过设立MES将管理和生产进行有效的结合，加快了信息的传递和反馈，从而能使生产过程快速响应市场变化。三层ERP/MFS/PCS的结构和功能如下:
三、基于MES的成本控制模式的分析
基于MES的制造企业成本控制的三维体系结构通过MES制造过程的双向窗口,在控制和计划间进行信息传递,从而形成一个集成化的计算机制造执行系统。
1. 上层ERP的成本管理功能
制造企业ERP层的成本管理主要体现在根据企业的生产经营管理流程和组织机构特点,采用以财务分析决策为核心的整体资源优化技术,制订成本计划，并根据企业的利润指标以及利用历史数据进行成本预测和确定企业产品的目标生产成本。在确定了企业产品的目标成本之后，还要将产品目标成本按产品成本结构分解成各成本要素的标准成本，然后根据各级成本责任中心负责的成本项目，将各标准成本逐级向各级成本责任中心分解。上述功能可通过ERP软件的各个功能模块来实现。该层中大部分功能可以适用于不同的企业。
2. 中层MES成本控制功能
MES通过信息传递，对从产品开始投入生产到产品完工的整个生产过程进行优化管理，对反映生产过程成本的物耗、能耗进行在线计量，对同消耗密切相关的生产指标进行监控和优化，实时地获得企业在生产过程中产品的成本消耗情况，并与目标成本进行比较，及时地分析成本差异原因，给出降低生产过程成本的操作指导。这种能够对变化的生产过程做出快速响应的系统应用，起到了有效地减少企业内部无效的生产行为的作用，实现了生产和管理一体化的成本控制。由于每个企业生产工艺和设备不同,该层中的各种管理和控制也是不同的。
3. 底层PCS成本控制功能
PCS层的成本控制功能主要表现为按照MES层设定的技术指标和工艺参数组织生产,采集MES层所需要的各种消耗数据和指标数据，通过实时提供反馈信号，在线控制生产过程，减少生产波动,保证生产经常处于良好的运行状态，实现高产、优质、低耗的目标。由于企业控制系统、执行机构和检测仪器不同,不同的制造业，PCS的功能是不同的。
由参考模型可以看出，通过MES的承上启下作用和网络与数据库支撑系统,将ERP分系统和PCS分系统充分集成,实现经营决策、生产过程管理和过程控制的统一管理，从而完成目标成本分解、产品成本核算、成本因素分析、成本指标监控、生产指标优化设定等功能,给出降低生产成本的操作指导,以实现生产成本动态控制的目标。
四、基于MES的实时成本控制模式实现
通过以上分析可以看出，MES对成本的控制与ERP中对成本的控制是不同的。ERP注重于计划层面的标准成本控制，具有成本综合控制的性质，而MES注重操作层面的现场作业成本控制。在控制时间方面，MES具有很强的实时性。基于MES的三层实时成本控制模式的实现应分以下三步：
1. 建立基于MES的实时成本控制关系
建立好有效的实时成本控制关系是实时成本控制的关键。由ERP形成的成本计划或标准成本，会在一个较长的计划期内（如生产订单寿命周期）发挥作用，计划期间结束可以根据标准成本和实际成本进行多角度、多层次分析，这一过程基本上注重的是事前和事后的成本控制，但要真正实现对成本的有效控制，必须在成本发生中（实时）加以控制。由于计划成本和标准成本都是以价值形式出现，而现场成本发生时，却多以材料消耗、工时消耗、作业消耗、工艺参数等非价值因素出现，它们是真正的实时成本控制的对象，建立实际成本与实时成本控制对象之间的实时成本控制关系，是实时成本控制的关键。如前所述，在基于MES的实时成本控制模型下，ERP负责形成各种生产计划、成本标准，MES根据生产计划、成本标准产生作业标准和技术标准，PCS将作业标准和技术标准实施于生产过程中。无论多么复杂的生产系统，三者之间总是存在着如下实时成本控制函数关系：
C=F(A(P,N,…),T(P,N,…))
式中C表示成本标准，A表示作业标准，T表示技术标准，P表示操作过程，N表示工艺参数。
理论上，任何企业都可以将ERP的成本标准分解为MES层的可执行作业标准、技术标准，这些标准又可进一步通过PCS层，实时动态地控制操作過程和工艺参数，从而建立标准成本与实际操作过程、工艺参数之间的桥梁，使ERP实现实时、动态、闭环控制。
2. 进行成本指标分解对应关系控制
由ERP形成的生产计划、生产订单、标准物料清单、标准生产工艺和标准成本，最终要通过实际的生产过程，在规定的时间生产符合规定质量和数量的产品。在企业的生产过程中,生产成本具有动态特性,具体表现为随着生产条件和操作水平的变化而变化。企业要降低成本,应在物料消耗的降低和提高劳动生产率上做文章。企业在确定了与物耗相关的技术、质量、操作等常规动因后，要想控制成本就应该进行与成本相关的指标分解，以作业计划标准为对象,分解每项成本消耗的动因，并尽可能进行量化评价。对每一项引起成本消耗波动的原因加以分析,明确责任区域、责任范围。根据生产工艺要求,从控制生产成本角度出发对工艺指标、技术经济指标进行优化设定，以成本消耗为主线实现对生产过程质量、技术的综合反馈和控制,使成本指标转化为生产现场可随时控制的工艺参数,强化成本控制的可操作性和及时性,并针对不同的部门提供不同的指标数据,使其对各部门控制有指导意义,从而实现成本的动态控制。
3. 进行实时数据采集
实时数据采集是三层CIMS的基础。生产过程中的质量等技术指标和工艺要求是产品优质高产的重要保证。在制造企业中，生产消耗高低主要体现在各工序的技术经济指标水平上。在实际生产过程中，由于成本控制涉及大量的工艺参数，成本控制对象是复杂的、多元化的。因此,对影响生产指标的关键参数进行在线的采集与监测至关重要。通过生产现场的自动辨识技术、传感器或是与设备仪器的联机，能自动搜集现场生产作业、人工、设备、加工起止时间、工作时间、设备加工状态、加工数量、废品情况等信息，并将这些信息实时地传递给MES，MES根据这些信息进行实时处理、分析和控制。
五、结束语
MES 通过强调制造过程的整体优化来帮助企业实施完整的闭环生产，为实时成本控制提供了条件，同时也为敏捷制造企业的实施奠定了良好的基础。深刻理解MES的管理思想，把握其发展趋势，对于如何在我国研究和推广MES应用具有重要的理论和实用价值。
主要参考文献
[1] 左革成等.基于DOTNET平台的车间资源集成研究与实践[J].中国制造业信息化，2004，(11).
[2] 马万太，楼佩煌.基于XML/OPC的ERP/MES/底层控制集成系统研究[J]. 机械科学与技术，2005，(3).
[3] 饶运清等. 敏捷化车间制造执行系统研究[J].中国机械工程,2002，（8）.
[4] 孙彦广等. 制造执行系统中成本管理控制[J]. 冶金自动化，2004,（3）.