一、概述

    在鋼鐵行業(yè)，信息化體系的五級(jí)架構(gòu)已經(jīng)得到普遍認(rèn)可，它們分別為一級(jí)基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)（BAS）、二級(jí)過程控制系統(tǒng)（PCS）、三級(jí)車問級(jí)制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）、四級(jí)企業(yè)資源計(jì)劃系統(tǒng)（ERP）和五級(jí)企業(yè)間管理系統(tǒng)及決策支持系統(tǒng)（DSS）。

二、MES的特征與核心地位

    MES是美國(guó)管理界上世紀(jì)九十年代提出的關(guān)于制造業(yè)企業(yè)信息化的新概念，它通過計(jì)劃監(jiān)控、生產(chǎn)調(diào)度，實(shí)時(shí)傳遞生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)，來(lái)對(duì)生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的各種復(fù)雜問題進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，在信息化中起到了核心關(guān)鍵作用。如果用一句話來(lái)概括MES的核心功能的話，就是：計(jì)劃、調(diào)度加實(shí)時(shí)處理。

    MES處于中間層，其特點(diǎn)是：

    1）MES最具有行業(yè)特征，它與工藝設(shè)備結(jié)合最緊密，至今世界上還沒有一個(gè)適合于所有行業(yè)的MES通用產(chǎn)品。

    2）MES是實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程優(yōu)化運(yùn)行與管理的核心環(huán)節(jié)。

    3）MES是傳遞、轉(zhuǎn)換、加工經(jīng)營(yíng)信息與具體實(shí)現(xiàn)的橋梁。不同行業(yè)的MES功能差異很大，但MES的核心功能可以概括為四方面的內(nèi)容：

    1）整體優(yōu)化的計(jì)劃與設(shè)計(jì)：一體化的合同計(jì)劃，材料申請(qǐng)計(jì)劃，作業(yè)計(jì)劃，發(fā)貨計(jì)劃，轉(zhuǎn)庫(kù)計(jì)劃，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行質(zhì)量設(shè)計(jì)、生產(chǎn)設(shè)計(jì)、材料設(shè)計(jì)等等；

    2）事件觸發(fā)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)是MES的基礎(chǔ)與生命，MES的信息不但要具有完整性，也就是該收集的信息都收集到，而且，還要具有時(shí)序性、時(shí)效性與實(shí)時(shí)性。按事件進(jìn)行管理，實(shí)時(shí)地收集生產(chǎn)實(shí)績(jī)。所有生產(chǎn)事件的集合就構(gòu)成了一個(gè)現(xiàn)實(shí)工廠的生產(chǎn)模型。

    3）應(yīng)對(duì)突發(fā)事件的實(shí)時(shí)調(diào)度

    對(duì)突發(fā)的故障緊急處理提供手段，對(duì)計(jì)劃進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，對(duì)操作作業(yè)進(jìn)行指導(dǎo)。

    4）生產(chǎn)狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控

    主要監(jiān)控設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況、在制品的質(zhì)量狀況、合同進(jìn)度的情況等等。

三、鋼鐵企業(yè)MES功能：

    （1）生產(chǎn)排程

    ·工廠日歷：根據(jù)生產(chǎn)訂單，確定生產(chǎn)的基本排程時(shí)間框架，并將時(shí)間精確到每臺(tái)設(shè)備、每班。

    ·作業(yè)周期約束：根據(jù)生產(chǎn)工藝約束、設(shè)備約束等因素，設(shè)定生產(chǎn)訂單的作業(yè)周期約束。

    ·生產(chǎn)排程：根據(jù)產(chǎn)線產(chǎn)能、作業(yè)周期、原料的庫(kù)存情況，采用時(shí)間片（總時(shí)間、開始時(shí)間、執(zhí)行時(shí)間、結(jié)束時(shí)間、轉(zhuǎn)移時(shí)間）的方式，使用正排、倒排的方法進(jìn)行排程。

    （2）庫(kù)料管理

    ·原料庫(kù)及中間庫(kù)的分析與管理。

    ·原料庫(kù)及中間庫(kù)與生產(chǎn)訂單的綁定。

    ·安全生產(chǎn)庫(kù)存的設(shè)計(jì)與維護(hù)。

    （3）作業(yè)程序生成

    ·作業(yè)程序：工廠完成各段生產(chǎn)訂單的集成生產(chǎn)活動(dòng)（組爐程序、組澆程序、組軋程序等作業(yè)程序）。

    ·產(chǎn)生過程：生產(chǎn)訂單分析、庫(kù)料分析、工廠策略設(shè)計(jì)。

    ·作業(yè)程序下達(dá)執(zhí)行（轉(zhuǎn)ALS執(zhí)行）

    （4）在制品跟蹤（WIP）

    WIP模塊根據(jù)ALS下達(dá)的作業(yè)排序，組織具體的生產(chǎn)執(zhí)行跟蹤。對(duì)于鋼鐵企業(yè)來(lái)說，生產(chǎn)過程中的物料消耗信息、產(chǎn)品質(zhì)量信息、工藝信息是最需要的。對(duì)于自動(dòng)化程度較高的濟(jì)鋼，WIP所跟蹤的信息都是通過接口表直接從PCS系統(tǒng)獲得的。

    ① 物料消耗信息

    在生產(chǎn)過程中，物料的消耗量直接關(guān)系到企業(yè)的生產(chǎn)成本。記錄生產(chǎn)過程中物料的消耗信息，可用于生產(chǎn)車間及企業(yè)的成本核算。鋼鐵企業(yè)的物料消耗主要包括：普通物料及風(fēng)、氣、水、電等的消耗。

    ②產(chǎn)品質(zhì)量信息

    鋼鐵產(chǎn)品的質(zhì)量，取決于其化學(xué)成分。對(duì)于普通鋼種，主要考慮碳、硅、錳、硫、磷等化學(xué)元素的含量。這些化學(xué)成分信息都可由化驗(yàn)室取樣化驗(yàn)得到，直接傳遞給WIP模塊。

四、鋼鐵企業(yè)MES亟待解決的問題

    （1）MES的APS、ALS模塊必須解決很多ERP系統(tǒng)難以解決的問題：將客戶訂單打包歸并成適合企業(yè)生產(chǎn)車間實(shí)際生產(chǎn)的生產(chǎn)訂單。并由此生成具體的生產(chǎn)計(jì)劃調(diào)度、作業(yè)排序。

    （2）MES的WIP模塊必須對(duì)整個(gè)生產(chǎn)過程中所有的有用數(shù)據(jù)進(jìn)行跟蹤，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理。

    （3）MES系統(tǒng)必須處理好與計(jì)劃層、生產(chǎn)控制層的接口問題。

    （4）為了提高M(jìn)ES系統(tǒng)的運(yùn)行效率，減少數(shù)據(jù)冗余度，MES系統(tǒng)應(yīng)該采用分布式設(shè)計(jì)方法，并對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行定期整理。

五、鋼鐵企業(yè)MES的技術(shù)特點(diǎn)

    較強(qiáng)的一體化計(jì)劃編制功能和實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)優(yōu)化功能；具有較強(qiáng)的與ERP系統(tǒng)及PCS系統(tǒng)的集成性；能廣泛適用于鋼鐵企業(yè)各種產(chǎn)線，包括板材、線材、型鋼、鋼管等不同的產(chǎn)線和單制程、多制程、直接熱裝熱送、短流程軋制等各種流程；滿足敏捷制造的實(shí)時(shí)性，大量采用實(shí)時(shí)處理技術(shù)，無(wú)論是計(jì)劃調(diào)度、質(zhì)量判定還是生產(chǎn)實(shí)績(jī)收集、成本核算都由生產(chǎn)中發(fā)生的事件觸發(fā)，進(jìn)行實(shí)時(shí)拋帳和即時(shí)處理。

    在具體實(shí)現(xiàn)上，具有以下技術(shù)特點(diǎn)：

    1）建立產(chǎn)品規(guī)范體系和冶金規(guī)范體系,真正實(shí)現(xiàn)按用戶需求進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)：

    為貫徹一貫的質(zhì)量管理理念，需要建立產(chǎn)品規(guī)范管理體系及冶金規(guī)范管理體系；產(chǎn)品規(guī)范支持銷售系統(tǒng)訂貨處理，并規(guī)范產(chǎn)品的品名、標(biāo)準(zhǔn)、牌號(hào)、表面特性等，確保從合同到標(biāo)簽、質(zhì)保書的統(tǒng)一引用。建立企業(yè)產(chǎn)品規(guī)范管理體系及冶金規(guī)范管理體系，是實(shí)現(xiàn)一貫質(zhì)量管理的關(guān)鍵技術(shù)。

    2）自動(dòng)的合同處理與設(shè)計(jì)技術(shù)：

    合同處理在產(chǎn)品規(guī)范系統(tǒng)和冶金規(guī)范系統(tǒng)的支持下，自動(dòng)對(duì)銷售下發(fā)生產(chǎn)的用戶合同進(jìn)行產(chǎn)品的質(zhì)量設(shè)計(jì)和生產(chǎn)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)合同的加工工藝途徑及合同產(chǎn)品從材料準(zhǔn)備、生產(chǎn)、檢驗(yàn)、發(fā)貨、出廠等全過程的工序工藝控制參數(shù)、檢化驗(yàn)要求等作業(yè)指令，以及各工序的物料重量和合同的工序欠量，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)的合同處理技術(shù)。

    3）產(chǎn)品質(zhì)量判定的自動(dòng)處理技術(shù)：

    冶金規(guī)范對(duì)于產(chǎn)品的最終放行條件作了規(guī)定，對(duì)于同一種產(chǎn)品，可以針對(duì)不同的用戶、不同的用途分別制定不同的放行條件，真正體現(xiàn)了按用戶進(jìn)行質(zhì)量管理模式。根據(jù)質(zhì)量設(shè)計(jì)結(jié)果的放行標(biāo)準(zhǔn)和對(duì)產(chǎn)品的檢驗(yàn)實(shí)績(jī)，實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品實(shí)物的自動(dòng)質(zhì)量判定。

六、MES未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)

    走產(chǎn)品化的道路，從信息集成、事務(wù)集成發(fā)展到智能集成型的MES，滿足可集成性、可配置性、可適應(yīng)性、可擴(kuò)展性和可靠性的要求是MES今后的發(fā)展趨勢(shì)。具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:

    1) 通過軟總線技術(shù)的研究，進(jìn)一步加大MES系統(tǒng)與周邊系統(tǒng)的可集成性，使其可以與各種廠家、各種類型的周邊系統(tǒng)平滑地連接。

    2）在鋼鐵企業(yè)MES解決方案的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步拓展成為流程行業(yè)整個(gè)系統(tǒng)的解決方案，為建成中國(guó)自己的具有獨(dú)立知識(shí)產(chǎn)權(quán)的流程制造業(yè)MES而努力。

    3）融入了一些流程行業(yè)的專有關(guān)鍵技術(shù)，如一體化計(jì)劃、全面質(zhì)量管理技術(shù)、動(dòng)態(tài)成本控制技術(shù)、設(shè)備故障監(jiān)測(cè)與分析等，以滿足解決生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)各種復(fù)雜問題的需要。

    4）通過面向?qū)ο蠹夹g(shù)、組件技術(shù)的應(yīng)用，大大增強(qiáng)企業(yè)MES的可裁減性與適應(yīng)性。

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