一、MES產(chǎn)生的背景
自上世紀八十年代以后，伴隨著消費者對產(chǎn)品的需求愈加多樣化，制造業(yè)的生產(chǎn)方式開始由大批量的剛性生產(chǎn)轉(zhuǎn)向多品種少批量的柔性生產(chǎn)：以計算機網(wǎng)絡(luò)和大型數(shù)據(jù)庫等IT技術(shù)和先進的通訊技術(shù)的發(fā)展為依托，企業(yè)的信息系統(tǒng)也開始從局部的、事后處理力，式轉(zhuǎn)向全局指向的、實時處理方式。在制造管理領(lǐng)域出現(xiàn)了JIT、LP、TOC等新的理念和方法并依此將基于定單的生產(chǎn)扶正、進行更科學(xué)的預(yù)測和制定更翔實可行的計劃：在企業(yè)級層面上，管理系統(tǒng)軟件領(lǐng)域MRPⅡ以及OPT系統(tǒng)迅速普及，直到今天各類企業(yè)ERP系統(tǒng)如火如荼的進行；在過程控制領(lǐng)域PLC、DCS得到大量應(yīng)用也是取得高效的車間級流程管理的主要因素�？梢哉f企業(yè)信息化的各個領(lǐng)域都有了長足的發(fā)展，但是在工廠以及企業(yè)范圍信息集成的實踐過程中，仍然難以解決這一瓶頸帶來的各種問題：在計劃過程中無法準確及時地把握生產(chǎn)實際狀況，另一方面則在生產(chǎn)過程中無法得到切實可行的作業(yè)計劃做指導(dǎo)；工廠管理人員和操作人員難以在生產(chǎn)過程中跟蹤產(chǎn)品的狀態(tài)數(shù)據(jù)、不能有效地控制在制品庫存，而用戶在交貨之前無法了解定單的執(zhí)行狀況。產(chǎn)生這些問題的主要原因仍然在于生產(chǎn)管理業(yè)務(wù)系統(tǒng)與生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)的相互分離，計劃系統(tǒng)和過程控制系統(tǒng)之間的界限模糊、缺乏緊密的聯(lián)系。針對這種狀況。1990年11月，美國的調(diào)查咨詢公司AMR首次提出MES的概念，為解決企業(yè)信息集成問題提供了一個被廣為接受的思想，就是我們今天要談的制造執(zhí)行系統(tǒng)。
二、鋼鐵行業(yè)對MES的需求
鋼鐵企業(yè)的產(chǎn)和銷是一對矛盾的統(tǒng)一體。從市場銷售來看，必須實現(xiàn)按訂單生產(chǎn)，并充分考慮訂單多品種、小批量的特點，以及其他個性化的客戶需求，爭取最廣泛的細分市場；從生產(chǎn)角度來看。如此的生產(chǎn)方式則很難釋放出企業(yè)的產(chǎn)能，達到產(chǎn)量的最大化。而在鋼鐵企業(yè)，如果不實現(xiàn)產(chǎn)能最大，只是一味地按訂單生產(chǎn)，追求每一個客戶的滿意，必然增加企業(yè)生產(chǎn)成本，降低經(jīng)濟效益。因此，如何在產(chǎn)能和訂單之間達到平衡，成為每個鋼鐵企業(yè)面臨的關(guān)鍵問題。
解決上述問題的關(guān)鍵是要依靠制造執(zhí)行系統(tǒng)(Manufacturing Execution System，MES)由信息系統(tǒng)來綜合平衡，優(yōu)化設(shè)定生產(chǎn)銷售的模式，并進行生產(chǎn)計劃排程，最終實現(xiàn)企業(yè)效益最大化。美國先進制造研究機構(gòu)(Advanced Manufacturing Research，AMR)提出了企業(yè)三層集成模型，即計劃層[制造資源計劃(Manufacturing Resource Planning，MRPⅡ)，企業(yè)資源計劃(EntERPrise Resource Planning，ERP)]、執(zhí)行層(MES)和控制層(Process Control System，PCS)，而制造執(zhí)行系統(tǒng)協(xié)會(MES Association，MESA)對MES給出的定義是：MES能通過信息傳遞，對從訂單下達到產(chǎn)品完成的整個生產(chǎn)過程進行優(yōu)化管理。當(dāng)工廠里有實時事件發(fā)生時，MES能對此及時做出反應(yīng)和報告，并用當(dāng)前的準確數(shù)據(jù)對它們進行指導(dǎo)和處理。
這樣，如何利用MES，在計劃層系統(tǒng)和控制層之間構(gòu)建起信息的橋梁，成為鋼鐵企業(yè)系統(tǒng)集成的關(guān)鍵問題。
三、鋼鐵行業(yè)制造執(zhí)行系統(tǒng)的核心地位
在鋼鐵企業(yè)里通常將應(yīng)用統(tǒng)分成4個等級，如圖1所示。
四級系統(tǒng)是企業(yè)資源計劃系統(tǒng)(ERP)位于最上層用于企業(yè)管理層：三級系統(tǒng)即制造執(zhí)行系統(tǒng)位于四級系統(tǒng)的下面用于工廠車間作業(yè)管理層；二級系統(tǒng)即過程控制系統(tǒng)位于三級系統(tǒng)的下面用于設(shè)備的過程控制：一級系統(tǒng)即基礎(chǔ)自動化用于操作控制層。
鋼鐵企業(yè)的工藝流程習(xí)慣上被劃分成“鐵前”和“鋼后”兩個區(qū)域。前者主要包括燒結(jié)、豎爐、焦化、高爐等車間；后者主要包括轉(zhuǎn)爐、連鑄、軋鋼等車間。針對鋼鐵企業(yè)這種離散與連續(xù)并存、多階段混合式的生產(chǎn)制造行業(yè)，MES系統(tǒng)在鋼鐵企業(yè)信息化建設(shè)中顯得尤為重要。MES的核心地位可以體現(xiàn)在四個方面：
1)最為優(yōu)化可行的計劃與生產(chǎn)控制
因為MES最具有行業(yè)特征，與工藝設(shè)備結(jié)合最緊密，從而得到最優(yōu)化可行的訂單管理，計劃管理，生產(chǎn)管理，以及對產(chǎn)品進行質(zhì)量管理，庫存管理等。
2)實時生產(chǎn)數(shù)據(jù)處理
數(shù)據(jù)是MES的基礎(chǔ)與生命，MES的數(shù)據(jù)不僅要具有完整性，還有具有實時性、時序性。按生產(chǎn)的工序管理，實時的收集生產(chǎn)實績。所有的生產(chǎn)實績的集合就構(gòu)成了一個現(xiàn)實工廠的生產(chǎn)模型。
3)應(yīng)對突發(fā)事件的實時處理
對突發(fā)的異常處理提供手段，對計劃進行動態(tài)調(diào)整，提供數(shù)據(jù)的后備錄入手段。
4)生產(chǎn)狀態(tài)的實時監(jiān)控
可以監(jiān)控設(shè)備的運作狀況，能源消耗，產(chǎn)品的質(zhì)量等情況。
四、鋼鐵行業(yè)制造執(zhí)行系統(tǒng)的設(shè)計
鋼鐵企業(yè)MES整體的應(yīng)用功能，要以鋼鐵企業(yè)的行業(yè)特色為背景，貫徹以財務(wù)為中心、成本控制為核心的思想，執(zhí)行產(chǎn)、供、銷一體化管理思想，按照本鋼鐵企業(yè)的實際生產(chǎn)流程進行設(shè)計。目標(biāo)為提高經(jīng)濟效益，以最佳的庫存量。最少的燃料和材料消耗進行生產(chǎn)；實現(xiàn)質(zhì)量一貫制控制和管理，提高產(chǎn)品的質(zhì)量。
各模塊的基本功能如下：
·計劃管理：根據(jù)訂單要求，生產(chǎn)最優(yōu)配置等條件，實時的手工或自動下發(fā)或調(diào)整每天的生產(chǎn)作業(yè)計劃。
·生產(chǎn)實績與跟蹤：提供接口來獲取生產(chǎn)過程參數(shù)，收集分廠車間的生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)。其來源一般是基礎(chǔ)自動化設(shè)備的自動數(shù)據(jù)采集。
·質(zhì)量管理：對生產(chǎn)過程中采集的測量數(shù)據(jù)進行實時分析或?qū)ιa(chǎn)的中間品，成品取樣化驗，以保證合理的生產(chǎn)質(zhì)量控制，識別所遇到的問題，并給出問題建議方案。還可以包括離線檢驗操作和實驗室檢驗系統(tǒng)的分析。
·庫管理：入庫管理、出庫管理、庫位管理、吊車作業(yè)、清庫。(修磨庫、板坯庫、中間品庫、成品庫、廢品庫)。
·發(fā)貨管理：接收發(fā)貨計劃、發(fā)貨確認、退貨處理。
鋼鐵企業(yè)的MES系統(tǒng)的基本設(shè)計思路是：
1)生產(chǎn)管理一體化集成：
強化生產(chǎn)集成計劃與控制職能，計劃作到工序(爐次/澆次/坯次/板次)，時間作到小時，分鐘，分廠只設(shè)作業(yè)執(zhí)行。
2)以訂單為龍頭，按線精細化管理生產(chǎn)：
根據(jù)鋼后產(chǎn)品產(chǎn)線特點(扳材/線材/型材，卷材等)，分別為各產(chǎn)線(煉鋼/軋鋼)設(shè)計MES系統(tǒng)，進行詳細生產(chǎn)排程和作業(yè)執(zhí)行，實時精細化管理生產(chǎn)(排程與調(diào)度)。
五、鋼鐵行業(yè)制造執(zhí)行系統(tǒng)的實施
在鋼鐵企業(yè)對MES的實施過程中，有幾點很重要：
第一企業(yè)要重視MES的作用。存在著重視公司管理系統(tǒng)(ERP)。而忽視MES系統(tǒng)的現(xiàn)象，有的ERP廠商出于商業(yè)的需要，把大量現(xiàn)場制造管理的功能放在自己并不擅長的ERP系統(tǒng)來管理，只是把MES系統(tǒng)當(dāng)作ERP系統(tǒng)的數(shù)據(jù)收集器，不重視現(xiàn)場制造過程的管理，造成整個計劃與實際情況完全脫節(jié)，ERP系統(tǒng)也成了擺設(shè)。
第二要研究自己企業(yè)的工藝特點。因為現(xiàn)在大多教的MES軟件部是通用版本少有針對具體某一行業(yè)或典型客戶的MES系統(tǒng)，所以充分考慮企業(yè)的需求的特殊性，選擇合適的實施商及軟件是非常垂要的。
第三要重視工程的實施。工程實施中要盡量發(fā)揮軟件廠商和系統(tǒng)實施商這兩方的秘極性，大家協(xié)同作戰(zhàn)，齊心協(xié)力才有可能把工作做好，因為行業(yè)的特點或企業(yè)的特殊需求都有可能在實施中遇到些尖銳的棘手的問題，只有大家齊心協(xié)力才能夠解決問題。如果大家都互相之間認為都是對方的事情，相互推卸責(zé)任就有可能事倍功半并使工期拖延，所以實施中雙方的協(xié)同非常重要。
此外還有一個關(guān)鍵因素就是企業(yè)的首席信息官(Chief Information Officer，CIO)。首先CIO一定要是個明白人，既要懂業(yè)務(wù)也要情信息化；第二要在企業(yè)決策中占據(jù)一席之地，能夠在有問題的時候直接向總經(jīng)理反應(yīng)問題從而及時解決。有的企業(yè)信息化成功了，有的企業(yè)問題多多，有沒有合格的CIO是重要因素之一。
六、總結(jié)
衡量鋼鐵企業(yè)信息化水平的關(guān)鍵指標(biāo)可以用12個字概括：“產(chǎn)銷一體、管控銜接、三流(物流、資金流、信息流)同步”。而MES正是實現(xiàn)產(chǎn)銷一體化的關(guān)鍵一環(huán)。因此，開發(fā)出適應(yīng)于我國鋼鐵企業(yè)的MES軟件產(chǎn)品。實現(xiàn)PCS-MES-ERP的緊密集成。對提升我國鋼鐵行業(yè)信息化的水平。增強與國際先進鋼鐵企業(yè)的競爭力，都有著重要的意義。
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本文標(biāo)題：制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)在鋼鐵行業(yè)中的應(yīng)用
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