1、MES 的整体架构及在钢铁行业的应用摘要：本文通过宝信公司所承担的国家“十五”863 项 目冶金工业 MES 产品化软件的具体研究成果，探讨 了流程行业 MES 的整体架构与特征，介绍了适合我国钢铁行业的 MES 的系统功能、技术特点以及未来的发展趋势，展现我国钢铁企业在 MES 研究与 应用方面的最新成果。关键字：MES 、钢铁、信息化一、概述目前，国内很多企业在进行以上 ERP 系统为标志的信息化建设的同时，往往忽视了与过程控制层直接相连的成熟的 MES 系统 的支撑，使得 ERP 系统不能及时地掌握到工厂发生的实际情况，成为空中楼阁， 这 也是许多企业信息化失败的重要原因之一。国外一些先
2、进的制造型企业信息化结构日趋统一在 EPR/MES/PCS的架构下，MES 在企业信息化中起到了越来越重要的核心关键作用。而国内在MES 研究方面 则还处于起步 阶段， 这主要是因为 MES 具有明显的行业特征；MES与企业的管理方式密切相关，由于没有一个统一的实施标准，各企业的 MES 的功能架构各异。 二、MES 的特征与核心地位MES 是美国管理界上世 纪 九十年代提出的关于制造业企业信息化的新概念，它通过计划监控、生产调度，实时传递生产过程数据，来对生产过程中出现的各种复杂问题进行实时处理，在信息化中起到了核心关键作用。如果用一句话来概括MES 的核心功能的 话，就是：计划、调度加实时
3、处理。MES 处于中间层 ，其特点是：1）MES 最具有行 业特征，它与工艺设备结合最紧密，至今世界上还没有一个适合于所有行业的 MES 通用产品。2）MES 是实现 生产过程优 化运行与管理的核心环节。3）MES 是传递 、转换、加工经营信息与具体实现的桥梁。不同行业的 MES 功能差异很大，但 MES 的核心功能可以概括 为四方面的内容（如图 1）：1）整体优化的计划与设计：一体化的合同计划，材料申请计划，作 业计划，发货计 划，转库计划，对产品2进行质量设计、生产设计、材料设计等等2）事件触发的实时数据处理数据是 MES 的基础与生命，MES 的信息不但要具有完整性，也就是该收集的信息都
4、收集到，而且，还要具有时序性、时效性与实时 性。按事件进行管理，实时地收集生产实绩。所有生产 事件的集合就构成了一个现实工厂的生产模型3）应对突发事件的实时调度对突发的故障紧急处理提供手段，对计划进行动态调整，对操作作业进行指导4）生产状态的实时监控主要监控设备的运转状况、在制品的质量状况、合同进度的情况等等图 1. MES 的核心功能三、钢铁企业 MES 的技术架构钢铁企业 MES 是从企业经营战 略到具体实施之间的一道桥梁，它针对钢铁企业生产运行、生产控制与管理信息不及时、不完全、生 产与管理脱节、生产指挥滞后等现状， 实现上下连通现场 控制设备与企业管理平台，实现数据的无缝连接与信息共享
5、；前后贯通整条产线，实现全生产过程的一体化产品与质量设计、计划与3物流调度、生产控制与管理、生产成本在线预测和优化控制、 设备状态的安全监视和维护等，从而实现整个企业信息的综合集成，从而对生产过程实现全过程高效协调的控制与管理。3.1 钢铁企业 MES 的软件功能架构钢铁企业 MES 整体应用功能的设计，要以 钢铁企业的行业特色为背景，要有先进的管理理念贯穿其中， 贯彻以财务为中心、成本控制为核心的理念， 贯彻按合同组织生产、全面质量管理的理念，实现全过程的一 贯质量管理、一 贯计划管理、一贯材料管理以及整个合同生命周期的动态跟踪管理，以缩短成品出厂周期以及生产周期，加快货款回收，提高产品质量
6、和档次。宝信 MES 由 订单管理、生产管理、质量管理、作业计划管理、物料跟踪与实绩管理、工器具与轧辊管理、仓库管理、发货管理、 历史数据管理等功能模块组成（见下图）：质 量 设计 和 生产 设 计结 果合 同 管 理作 业 计 划 管 理 质 量 管 理质 量 标准 信 息质 量 设 计生 产 计划 指 令 计 划 执行 情 况 检化验指令 能 源 /辅 材 消耗 数 据物 料 管 理物 料 信 息 检化验实绩 质 量判 定 库 区 管 理工 序 成 本 收 集 设 备 运 转 状 况 管 理生 产 标准 信 息 设 备 运转 信 息库 位 实 绩物 料 转 用 /充 当 数 据 统 计物
7、料 信 息 出 库实 绩生 产实 绩 实 绩 信 息准 发信 息数 据 传 送 管 理 出 厂 实 绩出 厂 计 划订 单 执行 实 绩订 单 信 息用 户 基 本 信 息 配 辊数 据 换 辊实 绩制造执行系统MES 发 货 管 理成 本 信 息成 本 信 息设 备 状 况 及轧 辊 信 息 数 据 传 送 管 理 系 统 管 理订 单 执 行 实 绩订 单 信 息用 户 基 本 信 息 出 厂 实 绩出 厂 计 划ERP 成 本 信 息检 化 验实 绩 生 产实 绩检 化 验指 令 生 产 标准 信 息 生 产 计划 指 令 能 源 /辅 材消 耗 数 据 设 备 运转 信 息配 辊数 据
8、 换 辊实 绩PCS采 购 管 理 销 售 管 理 出 厂 管 理 运 输 管 理 成 本 管 理 财 务 管 理 设 备 管 理原 料 管 理 人 事 管 理过 程 控 制 计 算 机 （ 铁 水 预 处 理 、 转 炉 、 精 炼 、 连 铸 、 热 轧 、 冷 轧 、 涂 镀 、 精 整 ）检 化 验 计 算 机生产计划企业资源计划系统（ERP）制造执行系统（MES）订单要求 生产结果转炉PCS系统 生产实绩热轧PCS系统冷轧PCS系统4四、钢铁企业 MES 的技术特点 较强的一体化计划编制功能和实时动态优化功能 具有较强的与 ERP 系统及 PCS 系统的集成性 能广泛适用于钢铁企业各
9、种产线，包括板材、线材、型 钢、钢管等不同的产线和单制程、多制程、直接热装热送、短流程 轧制等各种流程。 满足敏捷制造的实时性，大量采用实时处理技术，无论是计划调度、 质量判定还是生产实绩收集、成本核算都由生产中发生的事件触发，进行实时抛帐和即时处理。在具体实现上，具有以下技术特点：1）建立产品规范体系和冶金规范体系,真正实现按用户需求进行产品设计：为贯彻一贯的质量管理理念，需要建立产品规范管理体系及冶金规范管理体系；产品规范支持销售系统订货处理，并规范产品的品名、标准、牌号、表面特性等，确保从合同到标签、质保书 的统一引用。建立企 业产 品规范管理体系及冶金规范管理体系，是实现一贯质量管理的
10、关键技术。2）自动的合同处理与设计技术：合同处理在产品规范系统和冶金规范系统的支持下，自动对销售下发生产的用户合同进行产品的质量设计和生产设计，设计合同的加工工艺途径及合同产品从材料准备、生产、检验、 发货、出厂等全过程的工序工艺控制参数、检化验要求等作业指令，以及各工序的物料重量和合同的工序欠量，实现全自动的合同处理技术。3）产品质量判定的自动处理技术：冶金规范对于产品的最终放行条件作了规定，对于同一种产品，可以针对不同的用户、不同的用途分别 制定不同的放行条件，真正体现了按用户进行质量管理模式。根据质量设计结果的放行标准和对产品的检验实绩，实现对产品实物的自动质量判定。4）实时动态的合同执
11、行进程跟踪管理技术：根据合同处理结果及生产实绩的实时合同抛账作业，对合同各工序生产欠量进行动态平衡，实时监控合同 进度， 动态反映合同的欠量、通过量，合同跟踪从销售、质量、生产 、出厂直到 财务结算为止，真正实现实时动态的合同跟踪。五、MES 未来的发展趋势走产品化的道路，从信息集成、事务集成发展到智能集成型的 MES，满足可集成性、可配置性、可适应性、可扩展性和可靠性的要求是 MES 今后的发展趋势。具体表现在以下几个方面:1) 通过软总线技术的研究，进一步加大 MES 系统与周边系统的可集成性，使其可以与各种厂家、各种类型的周边系统平滑地连接。2）在钢铁企业 MES 解决方案的基 础上，
12、进一步拓展成为流程行业整个系统的解决方案，为建成中国自己的具有独立知识产权的流程制造业 MES 而努5力。3）融入了一些流程行业的专有关键技术，如一体化计划、全面质量管理技术、动态成本控制技术、设备故障监测与分析等，以 满足解决生产现场各种复杂问题的需要。4）通过面向对象技术、组件技术的应用，大大增 强企业 MES 的可裁减性与适应性。5）向下拓展，进一步增强与操作设备的集成，加入如冶金模型库及设备级控制指令等， 成为流程制造业 自动化综合系统的完整解决方案。 六、结论流程型企业生产过程是一个离散和连续混合的生产过程，产线长、工序多、 设备复杂，完全靠人工的方式 进行管理和控制几乎是不可能的，因此，流程型企 业MES 的实施就显得尤其重要。开发出适应于我国流程型企业的 MES 软件产品，实现 PCSMES ERP 的紧密集成， 进而提出我国流程行 业 MES 的技术规范与实施标准来，对提升我国流程行业信息化的水平，增强与国际先进企业的竞争力，都具有着重要的意义。参考文献：1、丛力群、何浩然、毕英杰、欧阳 树生 BS-MESWare 冶金工业 MES 技术架构与产品开发，世界仪表与自动化， 2004.4
