作者：丁婭琳 發(fā)表：2005.08.01 來源：e-works 　　前不久北京閉幕的中國制造業(yè)信息化MES產(chǎn)業(yè)技術(shù)論壇上，863CIMS主題專家組副組長褚健教授很有感觸地說，“中國的整個工業(yè)結(jié)構(gòu)不完善，導致了大多數(shù)的企業(yè)在管理等方面都是粗放型的，現(xiàn)在我國的能源緊缺，1個單位GDP的增長我國就要消耗1.6個單位的能耗，這極不符合科學發(fā)展的規(guī)律。流程工業(yè)里最重要的是能源和原材料兩大行業(yè)，如果我們在節(jié)能和環(huán)保方面不發(fā)揮作用，這就會大大影響我國工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，因此我們要緊緊圍繞節(jié)能降耗，用MES來優(yōu)化某些單元的降耗，來進行整體的優(yōu)化，全面提升企業(yè)的節(jié)能降耗水平?，F(xiàn)在，如果大家稍微關心一下我國的能源形式，就會發(fā)現(xiàn)這是一件迫在眉睫的事情，而我們的MES在節(jié)能降耗方面無疑是最能發(fā)揮作用的?！?　　MES在中國走過的歷程，業(yè)已不短，無論是應用還是技術(shù)研發(fā)。盡管整體認識和應用情況有著長足的進步，但是MES在中國還是處于初級發(fā)展時期。 　　此次論壇上，褚健教授明確提出了MES的三個目標：“實際是以按照生產(chǎn)為目標，以節(jié)能降耗為目標，以增加企業(yè)效益為目標?；臼且赃@三個目標作為今后自動化領域，以及流程工業(yè)綜合的一個目標。” 　　一、鋼鐵和石化，中國流程行業(yè)MES的兩大舞臺 　　提到MES，不能不提鋼鐵和石化行業(yè)。首先是這兩大行業(yè)對于信息化的要求更高需求更迫切；其次，MES對提高企業(yè)生產(chǎn)效率、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低消耗具有至關重要的作用，像這樣規(guī)模龐大的行業(yè)實行MES系統(tǒng)對于節(jié)能增效的意義更為深遠；第三，MES通常是一個很大的整體軟件系統(tǒng)，其定制和維護的成本很高，大舞臺應該在大型的、實力雄厚的行業(yè)。所以，目前鋼鐵和石化是中國流程行業(yè)MES的兩大舞臺。 　　鋼鐵工業(yè)的MES和銷售、合同、計劃、計量、檢化驗、成本核算、中間庫和發(fā)運管理集成在一起，統(tǒng)稱為產(chǎn)銷一體化。產(chǎn)銷一體化在薄板生產(chǎn)企業(yè)中特別重要，它可以使制造過程與用戶需求最大程度上匹配起來，減少不必要的中間品庫存；能夠顯著加快交貨期。 　　來看一組來自中國鋼鐵工業(yè)協(xié)會的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，中國目前共有鋼鐵企業(yè)幾百家，其中產(chǎn)量超過百萬噸的按照重點的鋼鐵企業(yè)共有65家，每年中國鋼鐵工業(yè)協(xié)會都對65家重點企業(yè)以及12大鋼的主要的生產(chǎn)工序按照自動化劃分，自動化程度進行調(diào)查、統(tǒng)計，都提供一些數(shù)據(jù)，下面我們來看一個統(tǒng)計的數(shù)據(jù)。截止2003年6月統(tǒng)計，車間管理或者生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng)應用的計算機已經(jīng)達到了1500多臺，MES在冶金企業(yè)生產(chǎn)過程各工序的應用水平參差不齊，應用才剛剛起步，整體應用水平還比較低，許多地方僅僅是在車間或者廠內(nèi)建設了計算機的局域網(wǎng)或者少量的生產(chǎn)報表的處理系統(tǒng)，大量的實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)還是通過人工來進行輸入，下面這三長圖是在三個層次上做的一些統(tǒng)計，分別就各個工序從燒結(jié)、高爐、電路、軋鋼等進行統(tǒng)計，在基礎自動化層面上，自動化的水平是非常之高，應用的普及程度也非常之廣，在過程自動化上，基本上在大部分工序也達到了40％到80％的普及的程度，但是在制造執(zhí)行系統(tǒng)，就是MES方面，整個普及的程度還非常低，普及程度最廣的在軋鋼這樣一個工序，應用率也僅僅達到50％多一點，這說明在國家冶金企業(yè)MES的普及應用方面還有非常大的市場空間。 　　國內(nèi)最早的鋼鐵企業(yè)MES系統(tǒng)應該追溯到1988年9月份投產(chǎn)的寶鋼2030冷軋生產(chǎn)控制系統(tǒng)(FLS，當時稱之為L3系統(tǒng)), 它是為了支持與指導現(xiàn)場車間級的生產(chǎn)管理，伴隨著工藝設備、自動化設備一起從德國引進的，它包括了生產(chǎn)合同管理、作業(yè)計劃管理、調(diào)度管理、倉庫管理、物料跟蹤與實績管理、質(zhì)量控制管理、發(fā)貨管理、軋輥管理、檢化驗管理等功能，是后來90年代MESA發(fā)布MES概念與定義的MES的原始雛形。 　　中國鋼鐵工業(yè)協(xié)會信息化專務理事漆永新教授在此次MES論壇上介紹，“中國的鋼鐵企業(yè)我們進行了MES建設的有：到目前為止，已經(jīng)有寶鋼、武鋼等21家完成了信息化的一期工程，另外還有鞍鋼、攀鋼等10家在建。目前，這21家企業(yè)占全國鋼產(chǎn)量的30.2%，加上在建的10家，兩年內(nèi)將有占鋼鐵行業(yè)總產(chǎn)量55.3%的企業(yè)會實現(xiàn)信息化。完成一期工程的企業(yè)中，實現(xiàn)產(chǎn)銷一體的有寶鋼、武鋼、湘鋼，天津鋼管、馬鋼、寶鋼集團的上鋼一廠、梅山鋼鐵、濟鋼等11家，他們的產(chǎn)銷一體化中已經(jīng)包含MES的內(nèi)容。制造執(zhí)行系統(tǒng)和它相連的產(chǎn)銷一體化的系統(tǒng)在鋼鐵業(yè)里面軋制產(chǎn)線板材是最緊迫的。 　　沒有MES系統(tǒng)，沒有連接MES和ERP的產(chǎn)銷一體化系統(tǒng)或者國外叫做定單執(zhí)行系統(tǒng)，很難提高中國鋼鐵業(yè)的核心競爭力，為什么？根據(jù)2003年的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，國內(nèi)的平均時間是10，國際是2左右。國際上先進的企業(yè)要訂貨的時候，能不能接單？ ——這都成為問題。 　　產(chǎn)銷一體化上去以后是我們鋼鐵業(yè)的制造者和我們的產(chǎn)品使用者雙贏的局面，是很必要的。對于MES系統(tǒng)，可以說如果我們不做這一件事情，那我們就會落后，在未來的競爭里面被淘汰出局。” 　　另一大行業(yè)石油化工生產(chǎn)屬于連續(xù)性生產(chǎn)，雖然生產(chǎn)線一級自動化程度較高，但對物料平衡的管理，仍處于粗放狀態(tài)。傳統(tǒng)的物料平衡管理主要以月度為周期，缺乏及時、準確的物料平衡數(shù)據(jù)，成為生產(chǎn)精細化管理的瓶頸，尤其在企業(yè)實施ERP系統(tǒng)后，ERP的物料、資金流、信息流三流合一的功能受到制約。如何將物料平衡管理周期從月縮短到旬、日，物料粒度精確到組分，成為石化行業(yè)對MES的一個迫切要求。 　　另外，石化行業(yè)的生產(chǎn)是一個多投入、多產(chǎn)出的過程，即：每套裝置的產(chǎn)出同時包含著各種不同的半成或產(chǎn)成品，其中半成品進入下一套裝置又會產(chǎn)生各種不同的產(chǎn)品，同時還存在著物料回流的現(xiàn)象，即：一些物料可能要從后階段向前階段重新循環(huán)再加工。這樣，物料在裝置中往復循環(huán)，使得管理者很難搞清楚原料與產(chǎn)成品之間的組分關系，產(chǎn)成品如何分擔原料的成本。 　　石油化工行業(yè)的這些特點使日常生產(chǎn)的精細化管理難度大大提高。從成本核算的角度來看，管理者很難確定哪些產(chǎn)品是哪批原料生產(chǎn)出來的，這樣每一批次原料的產(chǎn)成率無從得知，成本核算的精細化管理成了紙上談兵；從車間、班組績效考核的角度來看，生產(chǎn)是在設備中連續(xù)進行的，一條加工流程上有多套生產(chǎn)裝置，每套裝置產(chǎn)出的半成品又會沿著不同路線進入其他產(chǎn)線，管理者對每套裝置的生產(chǎn)情況只有一個數(shù)量上的總概念，但是具體到每個班組生產(chǎn)效率、生產(chǎn)質(zhì)量上卻難以準確考核。 　　而石化行業(yè)的排頭兵中石化2004年開發(fā)出了具有自主知識產(chǎn)權(quán)、符合我們中國石化企業(yè)特色的中國石化MES系統(tǒng)，稱為S－MESV1.0版，已經(jīng)通過了863專家組評審通過，現(xiàn)在已經(jīng)在發(fā)揮作用。 　　中石化ERP建設是從2001年就開始規(guī)劃建設，到現(xiàn)在已經(jīng)有24家企業(yè)上了ERP系統(tǒng)，有十幾家煉化企業(yè)上了ERP系統(tǒng)。在十五規(guī)劃中制定綜合自動化系統(tǒng)的總體解決方案，確立了MES承上啟下的情況。 　　據(jù)中石化李德芳老師介紹MES的實施效果：“MES跟其它系統(tǒng)，PMC、ERP系統(tǒng)集合得越好發(fā)揮的效果也越好。這里面介紹幾個方面的效益的分析。第一個就是通過對物流的綜合的跟蹤管理，發(fā)現(xiàn)問題，可以有效降低油品的損耗。因為過去我們對油品跑冒滴漏比較嚴重，有了這套系統(tǒng)可以對大的誤差，大的問題，這個系統(tǒng)可以偵破，可以報警，所以這樣可以及時地發(fā)現(xiàn)這個問題出在哪兒，是哪兒管理環(huán)節(jié)出問題或者哪個儀表不準確。第二就是中石化過去對公用工程，水電氣風管理比較薄弱，有了這套系統(tǒng)之后對公用工程的數(shù)據(jù)進行有效的管理，這樣降低了能耗，提高了資源的能源的使用效率。 　　第三，MES為ERP系統(tǒng)提供準確及時的生態(tài)數(shù)據(jù)，提高了ERP效果的應用效果。過去ERP系統(tǒng)半個月一個月導入一次數(shù)據(jù)，現(xiàn)在有了MES系統(tǒng)就可以每天把生產(chǎn)數(shù)據(jù)導入到ERP系統(tǒng)。第四就是生產(chǎn)排產(chǎn)、生產(chǎn)調(diào)度優(yōu)化，提高了生產(chǎn)效率和效益。對生產(chǎn)的調(diào)度、管理自然而然精細化的水平就提高了，整個企業(yè)的精細化管理水平得到了提高?！?　　總結(jié)以上，MES有明顯的行業(yè)特征，MES最突出地反映出行業(yè)的特點，比如冶金和石化的MES有明顯的不同的特點，反映出行業(yè)的特征，所以它通過PCS系統(tǒng)能夠和工藝設備實現(xiàn)緊密的結(jié)合。寶信副總經(jīng)理叢力群在此次論壇上表示“目前沒有一個能夠適用于所有行業(yè)的一個通用的MES產(chǎn)品?！?　　二、國產(chǎn)和洋品牌，哪一個更適合中國？ 　　比較國產(chǎn)MES系統(tǒng)和洋品牌的MES系統(tǒng)，我們先分別來看看它們各自的淵源。 　　國產(chǎn)的MES起源：在國家“十五”計劃以前，國內(nèi)企業(yè)信息化管理領域的技術(shù)和產(chǎn)品的研究，主要精力都集中在MRPII到ERP，而MES技術(shù)研究幾乎是空白。其原因，相對于ERP等離線管理系統(tǒng)而言，MES要求生產(chǎn)和制造過程的數(shù)據(jù)、信息等是實時在線，MES面向企業(yè)的生產(chǎn)過程和制造過程的管理比較困難，這是其一，其二由于企業(yè)底層制造過程信息化弱，針對制造過程的管理困難，企業(yè)MES需求沒有突顯出來。 　　“九五”末期，面向21世紀，新一輪的“十五”科技發(fā)展規(guī)劃，CIMS專家組組織流程工業(yè)課題研究，由國內(nèi)主要高校和寶鋼等單位參與研究。課題組經(jīng)過近一年時間，探討了國內(nèi)外流程工業(yè)、生產(chǎn)管理與高技術(shù)的結(jié)合、企業(yè)應用等方面發(fā)展和趨勢，對MES在國外和未來制造業(yè)發(fā)展中的重要性達成共識。結(jié)合當時國內(nèi)流程工業(yè)制造過程信息化基礎和水平，相比離散制造業(yè)信息化更高的現(xiàn)狀，專家組提出了“制造執(zhí)行系統(tǒng)”概念，明確了MES前沿技術(shù)研究方向。不僅如此，專家們認為，對于制造業(yè)而言，信息技術(shù)應用效益的產(chǎn)生，除了制造業(yè)本身的制造過程信息化以外，制造過程的管理信息化也是十分重要的。 　　“十五”期間，國家863項目研究，將MES作為重點研究課題，流程工業(yè)領域MES成為技術(shù)研究的突破口。 　　首先，國內(nèi)在MES系統(tǒng)體系架構(gòu)、功能等方面的研究取得了一定進展。過去，MES的研究和開發(fā)，將ERP系統(tǒng)中計劃和調(diào)度等相關功能移植到MES體系架構(gòu)中。從技術(shù)層面看，流程行業(yè)MES體系架構(gòu)、功能、平臺的技術(shù)開發(fā)基本掌握，并形成系統(tǒng)平臺。其次，圍繞國內(nèi)生產(chǎn)管理的國情，開發(fā)適合國內(nèi)企業(yè)應用的MES，研究開發(fā)單位和應用企業(yè)已經(jīng)在向這個方向努力。第三，MES系統(tǒng)在工程界、企業(yè)中已經(jīng)得到應用，并且見到了應用成效。 　　目前，我國MES開發(fā)的產(chǎn)品主要是軟件供應商、企業(yè)自主開發(fā)、企業(yè)與科研院所共同開發(fā)幾種主要的研究開發(fā)途徑，最終殊途同歸，在MES技術(shù)發(fā)展成熟階段，必然催生專業(yè)供應商的產(chǎn)生。而且行業(yè)的需求對于國產(chǎn)MES有著很大的促進作用。譬如，在對MES需求最迫切的鋼鐵和石化行業(yè)，催生了國產(chǎn)MES系統(tǒng)做得比較理想的寶信和石化盈科公司。除了他們，國內(nèi)還有華鐵海興、靈蛙等等。 　　國外的MES系統(tǒng)，主要來源于IBM、西門子、GE Fanuc自動化公司SPC以及APRISO。 　　“國外MES軟件供應商在ERP系統(tǒng)中貫通了部分MES功能，但是，由于他們對中國本土化的生產(chǎn)制造過程不了解，特別是針對生產(chǎn)制造過程的實時性、行業(yè)特性等很難開發(fā)出相應的應用模塊。由此，國內(nèi)MES市場未來的生力軍應當是國內(nèi)供應商?！辈裉煊釉菏勘硎?。 　　MES對提高企業(yè)生產(chǎn)效率、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低消耗具有至關重要的作用。企業(yè)要以發(fā)展的眼光，看到MES需求的長遠性。 　　由于MSE應用的特殊性，必須長期不懈地堅持科研、技術(shù)開發(fā)和工程應用三者的有機結(jié)合才能真正取得成效。但是，適合我國MES研究開發(fā)三位一體的科研機制尚未建立起來，研究隊伍、組織尚未形成，有待于進一步發(fā)展。 　　要實現(xiàn)MES的優(yōu)化、智能化，需要MES技術(shù)的研究者、軟件系統(tǒng)開發(fā)商與企業(yè)三位一體，緊密結(jié)合。最終，MES將從系統(tǒng)平臺技術(shù)的應用走向與行業(yè)、企業(yè)、生產(chǎn)制造過程密切的結(jié)合、集成與統(tǒng)一。 　　特別值得一提的是，中石化和寶鋼這兩大集團都是世界500強的企業(yè)，是國內(nèi)的行業(yè)典范企業(yè)，能夠應用我們國家自己研究開發(fā)的MES系統(tǒng)，對中國其它的行業(yè)、企業(yè)起到很大的示范和鼓舞作用。 　　但是，國內(nèi)MES的研究開發(fā)和技術(shù)應用仍然與國外有相當大差距，主要表現(xiàn)在以下兩個方面： 　　MES中很主要的內(nèi)容是生產(chǎn)過程管理，其中必然要涉及生產(chǎn)計劃，包括產(chǎn)品的質(zhì)量計劃、消耗計劃、成本計劃等等，這些計劃最終通過調(diào)度指令、生產(chǎn)活動。過程優(yōu)化問題是我國MES研究中的弱項。 　　MES的智能化，也是我國MES研究開發(fā)與國外有差距的一個方面。過去，生產(chǎn)過程管理，憑借管理人員和操作人員的經(jīng)驗，我國MES系統(tǒng)僅僅提供了一個替代經(jīng)驗管理方式的操作系統(tǒng)平臺，但是，如何將生產(chǎn)管理者的經(jīng)驗固化在MES系統(tǒng)中，在我國MES研究開發(fā)中還沒有涉及。MES智能化是未來我國MES實現(xiàn)跨越發(fā)展的主要方向。 　　柴天佑院士認為，“MES技術(shù)的研究者、軟件系統(tǒng)開發(fā)商與企業(yè)三位一體，緊密結(jié)合，才能實現(xiàn)MES的優(yōu)化和智能化?！?　　三、結(jié)束語 　　在業(yè)界，存在著為數(shù)龐大的ERP廠商和開發(fā)軍團，但這部分廠商只有較少部分會向MES的方向發(fā)展，其原因是：MES與工業(yè)控制緊密結(jié)合，其研發(fā)和實施需要很強的工業(yè)自動化基礎和工業(yè)現(xiàn)場工程經(jīng)驗，這是一道比較高的技術(shù)門檻，將很多ERP類型的IT廠商拒之門外。但隨著行業(yè)和經(jīng)濟規(guī)模的發(fā)展，會有相當部分的IT廠商與自動化廠商、制造型企業(yè)合并或緊密合作，在2-3年后，MES廠商可能會如雨后春筍般涌現(xiàn)，其技術(shù)和實施手段也必然將日趨成熟。隨著流程企業(yè)信息化應用的不斷深入，MES的需求將越來越廣泛，在中國企業(yè)的應用也將更加廣泛。在流程行業(yè)，將從鋼鐵和石化兩大舞臺延伸到其它行業(yè)；在離散行業(yè)，MES將在汽車、電子裝配等行業(yè)得到廣泛應用。同時，國產(chǎn)的MES技術(shù)以及相應廠商也將獲得更好成長空間。 　　中國MES發(fā)展道路曲折，但是前景值得期待！ 　　相關資料： 　　MES的定義 　　美國先進制造研究機構(gòu)AMR(Advanced Manufacturing Research)將MES定義為“位于上層計劃管理系統(tǒng)與底層工業(yè)控制之間的、面向車間層的管理信息系統(tǒng)”，MES為操作人員、管理人員提供計劃的執(zhí)行、跟蹤以及所有資源(人、設備、物料、客戶需求等方面)的當前狀態(tài)信息。 　　制造執(zhí)行系統(tǒng)協(xié)會(Manufacturing Execution System Association，MESA)也給MES做出定義：“MES能通過信息傳遞，對從訂單下達到產(chǎn)品完成整個的生產(chǎn)過程進行優(yōu)化管理。當工廠里面有實時事件發(fā)生時，MES能對此及時做出反應、報告，并用當前的準確數(shù)據(jù)對它們進行指導和處理。這種對狀態(tài)變化的迅速響應使得MES能夠減少企業(yè)內(nèi)部沒有附加值的活動，有效地指導工廠的生產(chǎn)運作過程，從而使其既能提高工廠及時交貨能力、改善物料的流通性能，又能提高生產(chǎn)回報率。MES還通過雙向的直接通訊在企業(yè)內(nèi)部和整個產(chǎn)品供應鏈中提供有關產(chǎn)品行為的關鍵任務信息。” 　　后者對于MES的定義強調(diào)了以下三點：1.MES是對整個車間制造過程的優(yōu)化，而不是單一解決某個生產(chǎn)瓶頸。2.MES必須提供實時收集生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)的功能，并做出相應的分析和處理。3.MES需要與計劃層和控制層進行信息交互，通過企業(yè)的連續(xù)信息流來實現(xiàn)企業(yè)信息集成。 　　MES的定位模型 　　MES作為面向制造的系統(tǒng)必然要與企業(yè)其它生產(chǎn)管理系統(tǒng)有密切關系，MES在其中起到了信息集線器（Information Hub）的作用，它相當于一個通訊工具為其它應用系統(tǒng)提供生產(chǎn)現(xiàn)場的實時數(shù)據(jù)。MES的定位模型如圖所示，可看出MES與其它分系統(tǒng)之間有功能重疊的關系，例如MES，CRM，ERP中都有人力資源管理，MES和PDM兩者都具有文檔控制功能，MES和SCM中也同樣有調(diào)度管理等等。各系統(tǒng)重疊范圍的大小與工廠的實際執(zhí)行情況有關，但每個系統(tǒng)的價值又是唯一的。