近幾年來(lái)，我國(guó)鋼鐵行業(yè)的信息化建設(shè)進(jìn)入了蓬勃發(fā)展的時(shí)期，各鋼鐵企業(yè)都紛紛投入大量資金實(shí)施ERP等信息系統(tǒng)，MES也逐步進(jìn)入人們的視野，一些大型企業(yè)已經(jīng)或正在準(zhǔn)備實(shí)施MES系統(tǒng)。本文從鋼鐵行業(yè)的IT應(yīng)用分析出發(fā)，就MES與ERP的分工和集成做一些簡(jiǎn)要的探討。

　　鋼鐵行業(yè)IT應(yīng)用特點(diǎn)

　　鋼鐵企業(yè)是連續(xù)的流程型企業(yè)，鋼鐵的生產(chǎn)是連續(xù)(鐵前)和離散(鋼后)混合、物理變化和化學(xué)變化混合的過程，工藝復(fù)雜，生產(chǎn)條件嚴(yán)格，并且是多工廠聯(lián)合生產(chǎn)，生產(chǎn)設(shè)備多，自動(dòng)化程度比較高，有大量的自動(dòng)化設(shè)備、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和檢化驗(yàn)系統(tǒng)。鋼鐵行業(yè)的這些行業(yè)特點(diǎn)決定了鋼鐵企業(yè)的信息化具有其自身的特點(diǎn)，即不僅要進(jìn)行業(yè)務(wù)層的系統(tǒng)建設(shè)，還要考慮底層與設(shè)備相關(guān)的控制和生產(chǎn)管理系統(tǒng)，總的說來(lái)，可以用五層層次模型來(lái)說明:

　　位于最底層的L1和L2與生產(chǎn)設(shè)備結(jié)合緊密，關(guān)注與設(shè)備相關(guān)的自動(dòng)控制和優(yōu)化，包括整個(gè)生產(chǎn)線的過程控制和單體設(shè)備基礎(chǔ)自動(dòng)化，是整個(gè)鋼鐵企業(yè)信息化的基礎(chǔ)。L3是制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)，進(jìn)行生產(chǎn)作業(yè)的計(jì)劃、執(zhí)行與監(jiān)控以及生產(chǎn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集和管理。L1～L3面向生產(chǎn)過程控制，強(qiáng)調(diào)信息的時(shí)效性和準(zhǔn)確性。

　　L4針對(duì)鋼鐵企業(yè)業(yè)務(wù)層面的管理，以ERP為核心應(yīng)用，還包括CRM、SCM、電子商務(wù)等業(yè)務(wù)運(yùn)作管理系統(tǒng)，在現(xiàn)代企業(yè)管理理論的指導(dǎo)下，通過信息系統(tǒng)把先進(jìn)的管理理念和方法固化下來(lái)，對(duì)企業(yè)的內(nèi)、外部供應(yīng)鏈進(jìn)行系統(tǒng)、高效的整合和管理。

　　L5在整個(gè)鋼鐵企業(yè)IT層次模型的最高層，對(duì)ERP等L4應(yīng)用系統(tǒng)提供的大量業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘、分析，得出各維度的分析建議，為企業(yè)管理層的科學(xué)決策提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

　　在以上五層模型中，逐層之間存在著相互依賴和數(shù)據(jù)傳遞關(guān)系。L1～L3各層次之間有嚴(yán)格的依賴關(guān)系，上面一層控制下面一層，下面一層向上面一層反饋運(yùn)行信息，形成閉環(huán)的控制機(jī)制。L3以上關(guān)注信息的關(guān)聯(lián)性和可管理性，層次之間的依存關(guān)系不像L1～L3那樣嚴(yán)格，但是也需要在相鄰層之間傳遞數(shù)據(jù)，強(qiáng)調(diào)層次之間的有效集成。

　　目前我國(guó)鋼鐵企業(yè)在L1、L2都有了一定的積累，有的已經(jīng)達(dá)到比較高的水平，雖然不同鋼鐵企業(yè)的具體自動(dòng)化程度有所不同，但從整個(gè)行業(yè)看，基礎(chǔ)自動(dòng)化、過程自動(dòng)化在鋼鐵企業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用，并伴隨自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展而逐步加深。L4的ERP是各企業(yè)信息化建設(shè)的重點(diǎn)，同時(shí)也有不少企業(yè)開始關(guān)注L3的MES。事實(shí)上，ERP和MES的有效整合是鋼鐵企業(yè)信息化實(shí)現(xiàn)“產(chǎn)銷一體化”和“管控一體化”目標(biāo)的一個(gè)關(guān)鍵因素。

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　　MES與ERP的分工

　　對(duì)于ERP人們都已經(jīng)很熟悉了，而MES的興起則是近十年的事，我國(guó)引進(jìn)MES的歷史就更短了，對(duì)很多人來(lái)說，MES還是一個(gè)比較新的概念。

　　MES最初是上世紀(jì)九十年代美國(guó)管理界提出的，以宣傳MES思想和產(chǎn)品為宗旨的貿(mào)易聯(lián)合會(huì)MESA International (MES國(guó)際聯(lián)合會(huì))對(duì)MES的定義如下:MES能通過信息傳遞對(duì)從訂單下達(dá)到產(chǎn)品完成的整個(gè)生產(chǎn)過程進(jìn)行優(yōu)化管理。當(dāng)工廠發(fā)生實(shí)時(shí)事件時(shí)，MES能對(duì)此及時(shí)做出反應(yīng)、報(bào)告，并用當(dāng)前的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)對(duì)它們進(jìn)行指導(dǎo)和處理，這種對(duì)狀態(tài)變化的迅速響應(yīng)使MES能夠減少企業(yè)內(nèi)部沒有附加值的活動(dòng)，有效地指導(dǎo)工廠的生產(chǎn)運(yùn)作過程，從而使其既能提高工廠及時(shí)交貨能力，改善物料的流通性能，又能提高生產(chǎn)回報(bào)率。MES還通過雙向的直接通訊在企業(yè)內(nèi)部和整個(gè)產(chǎn)品供應(yīng)鏈中提供有關(guān)產(chǎn)品行為的關(guān)鍵任務(wù)信息。

　　MESA通過其各成員的實(shí)踐歸納了十一個(gè)主要的MES功能模塊，包括:工序詳細(xì)調(diào)度、資源分配和狀態(tài)管理、生產(chǎn)單元分配、過程管理、人力資源管理、維護(hù)管理、質(zhì)量管理、文檔控制、產(chǎn)品跟蹤和產(chǎn)品清單管理、性能分析和數(shù)據(jù)采集。實(shí)際的MES產(chǎn)品可能是包含其中一個(gè)或幾個(gè)功能模塊。其各模塊功能簡(jiǎn)要介紹如下:

　　(1)工序詳細(xì)調(diào)度:通過基于有限資源能力的作業(yè)排序和調(diào)度來(lái)優(yōu)化車間性能;

　　(2)資源分配和狀態(tài)管理:指導(dǎo)勞動(dòng)者、機(jī)器、工具和物料如何協(xié)調(diào)地進(jìn)行生產(chǎn)，并跟蹤其現(xiàn)在的工作狀態(tài)和剛剛完工情況;

　　(3)生產(chǎn)單元分配:通過生產(chǎn)指令將物料或加工命令送到某一加工單元開始工序或工步的操作;

　　(4)文檔控制:管理和分發(fā)與產(chǎn)品、工藝規(guī)程、設(shè)計(jì)或工作令有關(guān)的信息，同時(shí)也收集與工作和環(huán)境有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)信息;

　　(5)產(chǎn)品跟蹤和產(chǎn)品清單管理:通過監(jiān)視工件在任意時(shí)刻的位置和狀態(tài)來(lái)獲取每一個(gè)產(chǎn)品的歷史紀(jì)錄，該記錄向用戶提供產(chǎn)品組及每個(gè)最終產(chǎn)品使用情況的可追溯性;

　　(6)性能分析:將實(shí)際制造過程測(cè)定的結(jié)果與過去的歷史記錄和企業(yè)制定的目標(biāo)以及客戶的要求進(jìn)行比較，其輸出的報(bào)告或在線顯示用以輔助性能的改進(jìn)和提高;

　　(7)人力資源管理:提供按分鐘級(jí)更新的員工狀態(tài)信息數(shù)據(jù)(工時(shí)，出勤等)，基于人員資歷、工作模式、業(yè)務(wù)需求的變化來(lái)指導(dǎo)人員的工作;

　　(8)維護(hù)管理:通過活動(dòng)監(jiān)控和指導(dǎo)，保證機(jī)器和其它資產(chǎn)設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)以實(shí)現(xiàn)工廠的執(zhí)行目標(biāo);

　　(9)過程管理:基于計(jì)劃和實(shí)際產(chǎn)品制造活動(dòng)來(lái)指導(dǎo)工廠的工作流程(這一功能實(shí)際上也可由生產(chǎn)單元分配和質(zhì)量管理來(lái)實(shí)現(xiàn));

　　(10)質(zhì)量管理:根據(jù)工程目標(biāo)來(lái)實(shí)時(shí)記錄、跟蹤和分析產(chǎn)品和加工過程的質(zhì)量，以保證產(chǎn)品的質(zhì)量控制和確定生產(chǎn)中需要注意的問題;

　　(11)數(shù)據(jù)采集:監(jiān)視、收集和組織來(lái)自人員、機(jī)器和底層控制操作數(shù)據(jù)以及工序和物料信息，這些數(shù)據(jù)可由車間手工錄入或由各種自動(dòng)方式獲取。
 
下面我們來(lái)對(duì)ERP和MES的分工進(jìn)行比較。我們從管理范圍、管理對(duì)象、管理內(nèi)容、管理時(shí)效四個(gè)方面來(lái)比較:

　　(1)管理范圍:ERP是對(duì)整個(gè)企業(yè)或企業(yè)集團(tuán)業(yè)務(wù)的管理，而MES的管理是針對(duì)車間或生產(chǎn)分廠的。即使是功能最完備的MES系統(tǒng)，對(duì)整個(gè)企業(yè)來(lái)說，也只是提供了一個(gè)比較狹窄的視角，缺乏管理層管理和決策所需要數(shù)據(jù)的寬度和深度。

　　(2)管理對(duì)象:ERP是對(duì)企業(yè)整個(gè)運(yùn)營(yíng)資源(人、財(cái)、物)的管理，強(qiáng)調(diào)物流、資金流的統(tǒng)一，也即所謂的“業(yè)務(wù)財(cái)務(wù)一體化”;MES的管理則更集中于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)資源，即設(shè)備、工藝、物料等。

　　(3)管理內(nèi)容:ERP管理整個(gè)企業(yè)的內(nèi)部?jī)r(jià)值鏈和供應(yīng)鏈，即銷售、采購(gòu)、生產(chǎn)、庫(kù)存、質(zhì)量、財(cái)務(wù)、人力資源等，強(qiáng)調(diào)所有這些業(yè)務(wù)的整合，強(qiáng)調(diào)計(jì)劃(銷售計(jì)劃、生產(chǎn)計(jì)劃、采購(gòu)計(jì)劃等)的協(xié)調(diào)和控制;MES主要管理生產(chǎn)的執(zhí)行，包括生產(chǎn)質(zhì)量、生產(chǎn)作業(yè)調(diào)度、生產(chǎn)實(shí)績(jī)反饋等。

　　(4)管理時(shí)效:ERP對(duì)計(jì)劃和業(yè)務(wù)管理的時(shí)間區(qū)段比較寬，以年、季、月、旬或周、日為單位;由于對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)管控的需要，MES的管理更加細(xì)致，管到日、班、小時(shí)。在ERP系統(tǒng)產(chǎn)生的長(zhǎng)期計(jì)劃指導(dǎo)下，MES根據(jù)底層控制系統(tǒng)采集的生產(chǎn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，進(jìn)行短期生產(chǎn)作業(yè)的計(jì)劃調(diào)度、監(jiān)控、資源配置和生產(chǎn)過程的優(yōu)化等工作。如果說L1/L2的實(shí)時(shí)時(shí)間因子是1，那么MES的時(shí)間因子就是10，ERP的時(shí)間因子則是100。

　　計(jì)劃在ERP和MES中都是非常重要的功能和內(nèi)容，我們?cè)賮?lái)看一下ERP的生產(chǎn)計(jì)劃和MES的生產(chǎn)計(jì)劃有什么不同:

　　ERP的生產(chǎn)計(jì)劃是以生產(chǎn)訂單為對(duì)象的前后排列;考慮時(shí)間因素，以日(以上)為排列單位，先后日期依據(jù)銷售訂單和銷售預(yù)測(cè)的時(shí)間、制造提前期和原材料采購(gòu)提前期、庫(kù)存等因素用MRP的邏輯來(lái)計(jì)算;是基于訂單的無(wú)限產(chǎn)能計(jì)劃。

　　MES的生產(chǎn)計(jì)劃以生產(chǎn)物料和生產(chǎn)設(shè)備為對(duì)象，按生產(chǎn)單元進(jìn)行排程;以執(zhí)行為導(dǎo)向，考慮約束條件，把ERP的生產(chǎn)訂單打散，重新計(jì)劃生產(chǎn)排程;是基于時(shí)間的有限產(chǎn)能計(jì)劃。

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　　MES與ERP的集成

　　鋼鐵行業(yè)的信息化建設(shè)客觀上要求實(shí)現(xiàn)MES與ERP的有效集成，集成的方法是對(duì)生產(chǎn)相關(guān)的業(yè)務(wù)流程進(jìn)行疏理和優(yōu)化，通過流程來(lái)把MES和ERP整合到一起，基于流程在MES和ERP之間的“進(jìn)”和“出”來(lái)設(shè)計(jì)兩個(gè)系統(tǒng)間的接口。ERP與MES一起構(gòu)成計(jì)劃、控制、反饋、調(diào)整的完整閉環(huán)系統(tǒng)，通過接口進(jìn)行計(jì)劃、命令的傳遞和實(shí)績(jī)的接收，使生產(chǎn)計(jì)劃、控制指令、實(shí)績(jī)信息在整個(gè)ERP、MES、過程控制系統(tǒng)/基礎(chǔ)自動(dòng)化的體系中透明、及時(shí)、順暢地交互傳遞。MES介于ERP與底層控制和自動(dòng)化系統(tǒng)之間，起承上啟下的作用，是ERP系統(tǒng)數(shù)據(jù)不落地的基礎(chǔ)和保證。

　　鋼鐵行業(yè)MES通常包括以下功能塊:生產(chǎn)訂單與工序計(jì)劃(作業(yè)計(jì)劃)、質(zhì)量控制、計(jì)量管理、檢化驗(yàn)管理、進(jìn)程管理、生產(chǎn)管制與作業(yè)管理(生產(chǎn)執(zhí)行)、庫(kù)場(chǎng)管理、軋輥管理、生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)等。下面以一個(gè)典型的MES/ERP整合流程為例來(lái)說明MES與ERP之間的集成設(shè)計(jì):

　　鋼鐵企業(yè)在ERP系統(tǒng)中根據(jù)銷售訂單和銷售預(yù)測(cè)排出生產(chǎn)計(jì)劃，同時(shí)根據(jù)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行質(zhì)量設(shè)計(jì)，生產(chǎn)計(jì)劃和質(zhì)量設(shè)計(jì)結(jié)果由ERP導(dǎo)入MES，MES系統(tǒng)根據(jù)這些信息排出更細(xì)致的生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃。這里，由ERP傳入MES的生產(chǎn)計(jì)劃的具體數(shù)據(jù)有:生產(chǎn)工單號(hào)、產(chǎn)品編碼、鋼種和規(guī)格、具體數(shù)量、生產(chǎn)單位、對(duì)應(yīng)銷售訂單、預(yù)計(jì)開始生產(chǎn)時(shí)間、預(yù)計(jì)完成生產(chǎn)時(shí)間等;由ERP傳入MES的質(zhì)量設(shè)計(jì)的具體數(shù)據(jù)有:銷售訂單、物料編碼、鋼種和規(guī)格、力學(xué)性能要求、化學(xué)性能要求、生產(chǎn)工藝要求、包裝要求、表面質(zhì)量要求等。

　　MES在下發(fā)作業(yè)計(jì)劃以后，對(duì)生產(chǎn)的執(zhí)行進(jìn)行管理，將生產(chǎn)實(shí)績(jī)反饋給ERP系統(tǒng)的車間管理和庫(kù)存管理模塊，作為計(jì)算生產(chǎn)成本的依據(jù)。從MES傳入ERP的生產(chǎn)實(shí)績(jī)的具體數(shù)據(jù)有:生產(chǎn)工單號(hào)、產(chǎn)品編碼、鋼種和規(guī)格、生產(chǎn)單位、對(duì)應(yīng)銷售訂單、消耗材料數(shù)據(jù)、消耗動(dòng)力數(shù)據(jù)、資源消耗數(shù)據(jù)、產(chǎn)出數(shù)據(jù)等。

　　MES在生產(chǎn)執(zhí)行的過程中還需要進(jìn)行質(zhì)量控制和檢驗(yàn)，把質(zhì)量結(jié)果反饋給ERP系統(tǒng)的質(zhì)量管理模塊。從MES傳入ERP的質(zhì)量結(jié)果的具體數(shù)據(jù)有:生產(chǎn)工單、銷售訂單、物料編碼、鋼種和規(guī)格、力學(xué)性能結(jié)果、化學(xué)性能結(jié)果、生產(chǎn)工藝結(jié)果、表面質(zhì)量結(jié)果等。

　　銷售發(fā)貨在ERP系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)，把相關(guān)信息傳入MES系統(tǒng)的庫(kù)場(chǎng)管理模塊，傳遞的具體數(shù)據(jù)有:銷售訂單號(hào)、銷售行、產(chǎn)品編碼、鋼種和規(guī)格、發(fā)貨倉(cāng)庫(kù)、發(fā)貨時(shí)間、出庫(kù)數(shù)據(jù)等。

　　實(shí)現(xiàn)MES與ERP的整合，關(guān)鍵在于業(yè)務(wù)流程的優(yōu)化和整合以及對(duì)所涉及MES和ERP系統(tǒng)的具體分析以充分發(fā)揮各系統(tǒng)的長(zhǎng)項(xiàng)。首先，信息系統(tǒng)都是為業(yè)務(wù)服務(wù)的，MES和ERP各自解決一部分業(yè)務(wù)問題，分別反映一部分業(yè)務(wù)流程，流程是MES與ERP整合的“粘合劑”，通過流程的整體優(yōu)化劃分出哪些流程在MES中處理、哪些流程在ERP中處理。另外，近些年來(lái)，MES又有了新的發(fā)展，有的MES系統(tǒng)功能已經(jīng)非常強(qiáng)大，與ERP在功能實(shí)現(xiàn)上有重疊的地方，于是出現(xiàn)了“厚3薄4”和“厚4薄3”(也即重ERP還是重MES)的說法，這需要我們根據(jù)企業(yè)的實(shí)際業(yè)務(wù)需要，分析所用ERP系統(tǒng)和MES系統(tǒng)的功能特點(diǎn)，對(duì)于在兩個(gè)系統(tǒng)中都可以實(shí)現(xiàn)的功能，比較在ERP中實(shí)現(xiàn)、在MES中實(shí)現(xiàn)、一部分在ERP中實(shí)現(xiàn)，另一部分在MES中實(shí)現(xiàn)這幾種方案分別有哪些優(yōu)點(diǎn)、哪些缺點(diǎn)，然后決定取舍。比如，銷售庫(kù)存管理在兩個(gè)系統(tǒng)中都能做，但如果涉及與行車的無(wú)線感應(yīng)，而MES系統(tǒng)在這方面比ERP功能強(qiáng)，不需要開發(fā)新的接口，在這種情況下，可以由MES完成庫(kù)區(qū)實(shí)物的管理，將相關(guān)信息傳遞給ERP，在ERP中進(jìn)行庫(kù)存信息的管理和發(fā)運(yùn)計(jì)劃處理。

　　需要注意的是，不管MES還是ERP，都有自己的實(shí)現(xiàn)邏輯，在決定某功能的“歸屬”時(shí)，一定要保證該功能在所選系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)邏輯的完整性。

　　鋼鐵企業(yè)在決定MES和ERP的整合方案時(shí)，還要充分考慮企業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和管理模式的特點(diǎn)。比如，普通的線棒材生產(chǎn)比較穩(wěn)定、生產(chǎn)條件并不復(fù)雜，不需要功能復(fù)雜的MES系統(tǒng)，可以采用“厚4薄3”的方案;而板材的生產(chǎn)也因產(chǎn)銷管理模式不同而有所區(qū)別，如果是按訂單生產(chǎn)、客戶對(duì)訂單狀態(tài)的跟蹤有較高要求，則采用“厚3薄4”的方案更切合實(shí)際。

　　正由于MES與ERP的功能取舍、接口設(shè)計(jì)存在這么多的變數(shù)，而MES系統(tǒng)和ERP系統(tǒng)的投資都是很大的，所以，鋼鐵企業(yè)在大規(guī)模的信息化建設(shè)之前，先從業(yè)務(wù)需要出發(fā)來(lái)進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃是很重要也是很有必要的。