一、概述

    在鋼鐵行業，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（BAS）、二級過程控制系統（PCS）、三級車問級制造執行系統（MES）、四級企業資源計劃系統（ERP）和五級企業間管理系統及決策支持系統（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企業信息化的新概念，它通過計劃監控、生產調度，實時傳遞生產過程數據，來對生產過程中出現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的MES通用產品。

    2）MES是實現生產過程優化運行與管理的核心環節。

    3）MES是傳遞、轉換、加工經營信息與具體實現的橋梁。不同行業的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）整體優化的計劃與設計：一體化的合同計劃，材料申請計劃，作業計劃，發貨計劃，轉庫計劃，對產品進行質量設計、生產設計、材料設計等等；

    2）事件觸發的實時數據處理數據是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實工廠的生產模型。

    3）應對突發事件的實時調度

    對突發的故障緊急處理提供手段，對計劃進行動態調整，對操作作業進行指導。

    4）生產狀態的實時監控

    主要監控設備的運轉狀況、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周期約束。

    ·生產排程：根據產線產能、作業周期、原料的庫存情況，采用時間片（總時間、開始時間、執行時間、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）作業程序生成

    ·作業程序：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、組軋程序等作業程序）。

    ·產生過程：生產訂單分析、庫料分析、工廠策略設計。

    ·作業程序下達執行（轉ALS執行）

    （4）在制品跟蹤（WIP）

    WIP模塊根據ALS下達的作業排序，組織具體的生產執行跟蹤。對于鋼鐵企業來說，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的成本核算。鋼鐵企業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MES亟待解決的問題

    （1）MES的APS、ALS模塊必須解決很多ERP系統難以解決的問題：將客戶訂單打包歸并成適合企業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、作業排序。

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

    （3）MES系統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系統的運行效率，減少數據冗余度，MES系統應該采用分布式設計方法，并對歷史數據進行定期整理。

    五、鋼鐵企業MES的技術特點

    較強的一體化計劃編制功能和實時動態優化功能；具有較強的與ERP系統及PCS系統的集成性；能廣泛適用于鋼鐵企業各種產線，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生的事件觸發，進行實時拋帳和即時處理。

    在具體實現上，具有以下技術特點：

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

    為貫徹一貫的質量管理理念，需要建立產品規范管理體系及冶金規范管理體系；產品規范支持銷售系統訂貨處理，并規范產品的品名、標準、牌號、表面特性等，確保從合同到標簽、質保書的統一引用。建立企業產品規范管理體系及冶金規范管理體系，是實現一貫質量管理的關鍵技術。

    2）自動的合同處理與設計技術：

    合同處理在產品規范系統和冶金規范系統的支持下，自動對銷售下發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、發貨、出廠等全過程的工序工藝控制參數、檢化驗要求等作業指令，以及各工序的物料重量和合同的工序欠量，實現全自動的合同處理技術。

    3）產品質量判定的自動處理技術：

    冶金規范對于產品的最終放行條件作了規定，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，實現對產品實物的自動質量判定。

    六、MES未來的發展趨勢

    走產品化的道路，從信息集成、事務集成發展到智能集成型的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今后的發展趨勢。具體表現在以下幾個方面：

    1） 通過軟總線技術的研究，進一步加大MES系統與周邊系統的可集成性，使其可以與各種廠家、各種類型的周邊系統平滑地連接。

    2）在鋼鐵企業MES解決方案的基礎上，進一步拓展成為流程行業整個系統的解決方案，為建成中國自己的具有獨立知識產權的流程制造業MES而努力。

    3）融入了一些流程行業的專有關鍵技術，如一體化計劃、全面質量管理技術、動態成本控制技術、設備故障監測與分析等，以滿足解決生產現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MES的可裁減性與適應性。