钢铁行业：MES如何使ERP落地

1 引 言

    目前，国内很多企业在进行以ERP系统为标志的信息化建设的同时，往往忽视了与过程控制层直接相连的成熟的MES 系统的支撑，使得ERP系统不能及时地掌握到工厂发生的实际情况，成为空中楼阁，这也是许多企业信息化失败的重要原因之一。国外一些先进的制造型企业信息化结构日趋统一在ERP/MES/PCS的架构下，MES在企业信息化中起到了越来越重要的核心作用。而国内在MES研究方面则还处于起步阶段， 这主要是因为MES具有明显的行业特征；MES与企业的管理方式密切相关，由于没有一个统一的实施标准， 各企业的MES的功能架构各异。

2 MES的特征与核心地位

    MES是美国管理界20世纪90年代提出的关于制造业企业信息化的新概念，它通过计划监控、生产调度，实时传递生产过程数据，来对生产过程中出现的各种复杂问题进行实时处理，在信息化中起到了核心作用。如果用一句话来概括MES的核心功能的话，就是：计划、调度加实时处理。

    1）MES处于中间层其特点是：

    ①MES最具有行业特征，它与工艺设备结合最紧密，至今世界上还没有一个适合于所有行业的MES通用产品；②MES是实现生产过程优化运行与管理的核心环节；③MES是传递、转换、加工经营信息与具体实现的桥梁。

    2）不同行业的MES功能差异很大但MES的核心功能可以概括为4方面的内容：

    ①整体优化的计划与设计一体化的合同计划，材料申请计划，作业计划，发货计划，转库计划，对产品进行质量设计、生产设计、材料设计等等；②事件触发的实时数据处理数据是MES的基础与生命，MES的信息不但要具有完整性，也就是该收集的信息都收集到，而且，还要具有时序性、时效性与实时性。按事件进行管理，实时地收集生产实绩。所有生产事件的集合就构成了一个现实工厂的生产模型；③应对突发事件的实时调度对突发的故障紧急处理提供手段，对计划进行动态调整，对操作作业进行指导；④生产状态的实时监控主要监控设备的运转状况、在制品的质量状况、合同进度的情况等，如图1所示。

图1 MES的核心功能

3 钢铁企业MES的技术架构

    钢铁企业MES是从企业经营战略到具体实施之间的一道桥梁，它针对钢铁企业生产运行、生产控制与管理信息不及时、不完全、生产与管理脱节、生产指挥滞后等现状，实现上下连通现场控制设备与企业管理平台，实现数据的无缝连接与信息共享；前后贯通整条产线，实现全生产过程的一体化产品与质量设计、计划与物流调度、生产控制与管理、生产成本在线预测和优化控制、设备状态的安全监视和维护等，从而实现整个企业信息的综合集成，对生产过程实现全过程高效协调的控制与管理，其技术架构如图2所示。

图2 MES技术架构

1）钢铁企业MES的软件功能架构钢铁企业

    MES整体应用功能的设计，要以钢铁企业的行业特色为背景，要有先进的管理理念贯穿其中，贯彻以财务为中心、成本控制为核心的理念，贯彻按合同组织组织生产、全面质量管理的理念，实现全过程的一贯质量管理、一贯计划管理、一贯材料管理以及整个合同生命周期的动态跟踪管理，以缩短成品出厂周期以及生产周期，加快货款回收，提高产品质量和档次。

    宝信MES由订单管理、生产管理、质量管理、作业计划管理、物料跟踪与实绩管理、工器具与轧辊管理、仓库管理、发货管理、历史数据管理等功能模块组成，如图3所示。

图3 MES功能模块

    2）钢铁企业MES的技术特点

    ①较强的一体化计划编制功能和实时动态优化功能；②具有较强的与ERP系统及PCS系统的集成性；③能广泛适用于钢铁企业各种产线，包括板材、线材、型钢、钢管等不同的产线和单制程、多制程、直接热装热送、短流程轧制等各种流程；④满足敏捷制造的实时性，大量采用实时处理技术，无论是计划调度、质量判定还是生产实绩收集、成本核算都由生产中发生的事件触发，进行实时抛账和即时处理。

    3）具体实现上的技术特点

    ①建立产品规范体系和冶金规范体系，真正实现按用户需求进行产品设计为贯彻一贯质量管理理念，需要建立产品规范管理体系及冶金规范管理体系；产品规范支持销售系统订货处理，并规范产品的品名、标准、牌号、表面特性等，确保从合同到标签、质保书的统一引用。建立企业产品规范管理体系及冶金规范管理体系，是实现一贯质量管理的关键技术；②自动的合同处理与设计技术合同处理在产品规范系统和冶金规范系统的支持下，自动对销售下发生产的用户合同进行产品的质量设计和生产设计，设计合同的加工工艺途径及合同产品从材料准备、生产、检验、发货、出厂等全过程的工序工艺控制参数、检化验要求等作业指令，以及各工序的物料质量和合同的工序欠量，实现全自动的合同处理技术；③产品质量判定的自动处理技术冶金规范对于产品的最终放行条件作了规定，对于同一种产品，可以针对不同的用户、不同的用途分别制定不同的放行条件，真正体现了按用户进行质量管理模式；根据质量设计结果的放行标准和对产品的检化验实绩，实现对产品实物的自动质量判定；④实时动态的合同执行进程跟踪管理技术根据合同处理结果及生产实绩的实时合同抛账作业，对合同各工序生产欠量进行动态平衡，实时监控合同进度，动态反映合同的欠量、通过量，合同跟踪从销售、质量、生产、出厂直到财务结算为止，真正实现实时动态的合同跟踪。

4 MES未来的发展趋势

    走产品化的道路，从信息集成、事务集成发展到智能集成型的MES，满足可集成性、可配置性、可适应性、可扩展性和可靠性的要求是MES今后的发展趋势。具体表现在以下几个方面：

    1）通过软总线技术的研究，进一步加大MES系统与周边系统的可集成性，使其可以与各种厂家、各种类型的周边系统平滑地连接。

    2）在对钢铁企业MES产品化软件研究的基础上，进一步拓展成为流程行业整个系统的解决方案，进而成为我国具有独立知识产权的流程制造业MES产品化软件。

    3）融入了一些流程行业的专有关键技术，如一体化计划、全面质量管理技术、动态成本控制技术、设备故障监测与分析等，以满足解决生产现场各种复杂问题的需要。

    4）通过面向对象技术、组件技术的应用，大大增强企业MES的可裁减性与适应性。

    5）向下拓展，进一步增强与操作设备的集成，加入如冶金模型库及设备级控制指令等，成为流程制造业自动化综合系统的完整解决方案。

5 结 语

    流程型企业生产过程是一个离散和连续混合的生产过程，产线长、工序多、设备复杂，完全靠人工的方式进行管理和控制几乎是不可能的。因此，流程型企业MES的实施就显得尤其重要。开发出适应于我国流程型企业的MES软件产品， 实现PCS-MES-ERP的紧密集成，进而提出我国流程行业MES的技术规范与实施标准，对提升我国流程行业信息化的水平，增强与国际先进企业的竞争力，都具有着重要的意义。