一、概述

    在鋼鐵行業(yè)，信息化體系的五級架構已經得到普遍認可，它們分別為一級基礎自動化系統(tǒng)（BAS）、二級過程控制系統(tǒng)（PCS）、三級車問級制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）、四級企業(yè)資源計劃系統(tǒng)（ERP）和五級企業(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是美國管理界上世紀九十年代提出的關于制造業(yè)企業(yè)信息化的新概念，它通過計劃監(jiān)控、生產調度，實時傳遞生產過程數(shù)據，來對生產過程中出現(xiàn)的各種復雜問題進行實時處理，在信息化中起到了核心關鍵作用。如果用一句話來概括MES的核心功能的話，就是：計劃、調度加實時處理。

    MES處于中間層，其特點是：

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

    2）MES是實現(xiàn)生產過程優(yōu)化運行與管理的核心環(huán)節(jié)。

    3）MES是傳遞、轉換、加工經營信息與具體實現(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容：

    1）整體優(yōu)化的計劃與設計：一體化的合同計劃，材料申請計劃，作業(yè)計劃，發(fā)貨計劃，轉庫計劃，對產品進行質量設計、生產設計、材料設計等等；

    2）事件觸發(fā)的實時數(shù)據處理數(shù)據是MES的基礎與生命，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，還要具有時序性、時效性與實時性。按事件進行管理，實時地收集生產實績。所有生產事件的集合就構成了一個現(xiàn)實工廠的生產模型。

    3）應對突發(fā)事件的實時調度

    對突發(fā)的故障緊急處理提供手段，對計劃進行動態(tài)調整，對操作作業(yè)進行指導。

    4）生產狀態(tài)的實時監(jiān)控

    主要監(jiān)控設備的運轉狀況、在制品的質量狀況、合同進度的情況等等。

    三、鋼鐵企業(yè)MES功能：

    （1）生產排程

    ·工廠日歷：根據生產訂單，確定生產的基本排程時間框架，并將時間精確到每臺設備、每班。

    ·作業(yè)周期約束：根據生產工藝約束、設備約束等因素，設定生產訂單的作業(yè)周期約束。

    ·生產排程：根據產線產能、作業(yè)周期、原料的庫存情況，采用時間片（總時間、開始時間、執(zhí)行時間、結束時間、轉移時間）的方式，使用正排、倒排的方法進行排程。

    （2）庫料管理

    ·原料庫及中間庫的分析與管理。

    ·原料庫及中間庫與生產訂單的綁定。

    ·安全生產庫存的設計與維護。

    （3）作業(yè)程序生成

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

    ·產生過程：生產訂單分析、庫料分析、工廠策略設計。

    ·作業(yè)程序下達執(zhí)行（轉ALS執(zhí)行）

    （4）在制品跟蹤（WIP）

    WIP模塊根據ALS下達的作業(yè)排序，組織具體的生產執(zhí)行跟蹤。對于鋼鐵企業(yè)來說，生產過程中的物料消耗信息、產品質量信息、工藝信息是最需要的。對于自動化程度較高的濟鋼，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

    在生產過程中，物料的消耗量直接關系到企業(yè)的生產成本。記錄生產過程中物料的消耗信息，可用于生產車間及企業(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、氣、水、電等的消耗。

    ②產品質量信息

    鋼鐵產品的質量，取決于其化學成分。對于普通鋼種，主要考慮碳、硅、錳、硫、磷等化學元素的含量。這些化學成分信息都可由化驗室取樣化驗得到，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)生產車間實際生產的生產訂單。并由此生成具體的生產計劃調度、作業(yè)排序。

    （2）MES的WIP模塊必須對整個生產過程中所有的有用數(shù)據進行跟蹤，并對數(shù)據進行分析處理。

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

    （4）為了提高MES系統(tǒng)的運行效率，減少數(shù)據冗余度，MES系統(tǒng)應該采用分布式設計方法，并對歷史數(shù)據進行定期整理。

    五、鋼鐵企業(yè)MES的技術特點

    較強的一體化計劃編制功能和實時動態(tài)優(yōu)化功能；具有較強的與ERP系統(tǒng)及PCS系統(tǒng)的集成性；能廣泛適用于鋼鐵企業(yè)各種產線，包括板材、線材、型鋼、鋼管等不同的產線和單制程、多制程、直接熱裝熱送、短流程軋制等各種流程；滿足敏捷制造的實時性，大量采用實時處理技術，無論是計劃調度、質量判定還是生產實績收集、成本核算都由生產中發(fā)生的事件觸發(fā)，進行實時拋帳和即時處理。

    在具體實現(xiàn)上，具有以下技術特點：

    1）建立產品規(guī)范體系和冶金規(guī)范體系，真正實現(xiàn)按用戶需求進行產品設計：

    為貫徹一貫的質量管理理念，需要建立產品規(guī)范管理體系及冶金規(guī)范管理體系；產品規(guī)范支持銷售系統(tǒng)訂貨處理，并規(guī)范產品的品名、標準、牌號、表面特性等，確保從合同到標簽、質保書的統(tǒng)一引用。建立企業(yè)產品規(guī)范管理體系及冶金規(guī)范管理體系，是實現(xiàn)一貫質量管理的關鍵技術。

    2）自動的合同處理與設計技術：

    合同處理在產品規(guī)范系統(tǒng)和冶金規(guī)范系統(tǒng)的支持下，自動對銷售下發(fā)生產的用戶合同進行產品的質量設計和生產設計，設計合同的加工工藝途徑及合同產品從材料準備、生產、檢驗、發(fā)貨、出廠等全過程的工序工藝控制參數(shù)、檢化驗要求等作業(yè)指令，以及各工序的物料重量和合同的工序欠量，實現(xiàn)全自動的合同處理技術。

    3）產品質量判定的自動處理技術：

    冶金規(guī)范對于產品的最終放行條件作了規(guī)定，對于同一種產品，可以針對不同的用戶、不同的用途分別制定不同的放行條件，真正體現(xiàn)了按用戶進行質量管理模式。根據質量設計結果的放行標準和對產品的檢驗實績，實現(xiàn)對產品實物的自動質量判定。

    六、MES未來的發(fā)展趨勢

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

    1） 通過軟總線技術的研究，進一步加大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解決方案的基礎上，進一步拓展成為流程行業(yè)整個系統(tǒng)的解決方案，為建成中國自己的具有獨立知識產權的流程制造業(yè)MES而努力。

    3）融入了一些流程行業(yè)的專有關鍵技術，如一體化計劃、全面質量管理技術、動態(tài)成本控制技術、設備故障監(jiān)測與分析等，以滿足解決生產現(xiàn)場各種復雜問題的需要。

    4）通過面向對象技術、組件技術的應用，大大增強企業(yè)MES的可裁減性與適應性。