一、概述

    在钢铁行业，信息化体系的五级架构已经得到普遍认可，它们分别为一级基础自动化系统（BAS）、二级过程控制系统（PCS）、三级车问级制造执行系统（MES）、四级企业资源计划系统（ERP）和五级企业间管理系统及决策支持系统（DSS）。

    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：

    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。

    三、钢铁企业MES功能：

    （1）生产排程

    ·工厂日历：根据生产订单，确定生产的基本排程时间框架，并将时间精确到每台设备、每班。

    ·作业周期约束：根据生产工艺约束、设备约束等因素，设定生产订单的作业周期约束。

    ·生产排程：根据产线产能、作业周期、原料的库存情况，采用时间片（总时间、开始时间、执行时间、结束时间、转移时间）的方式，使用正排、倒排的方法进行排程。

    （2）库料管理

    ·原料库及中间库的分析与管理。

    ·原料库及中间库与生产订单的绑定。

    ·安全生产库存的设计与维护。

    （3）作业程序生成

    ·作业程序：工厂完成各段生产订单的集成生产活动（组炉程序、组浇程序、组轧程序等作业程序）。

    ·产生过程：生产订单分析、库料分析、工厂策略设计。

    ·作业程序下达执行（转ALS执行）

    （4）在制品跟踪（WIP）

    WIP模块根据ALS下达的作业排序，组织具体的生产执行跟踪。对于钢铁企业来说，生产过程中的物料消耗信息、产品质量信息、工艺信息是最需要的。对于自动化程度较高的济钢，WIP所跟踪的信息都是通过接口表直接从PCS系统获得的。

    ① 物料消耗信息

    在生产过程中，物料的消耗量直接关系到企业的生产成本。记录生产过程中物料的消耗信息，可用于生产车间及企业的成本核算。钢铁企业的物料消耗主要包括：普通物料及风、气、水、电等的消耗。

    ②产品质量信息

    钢铁产品的质量，取决于其化学成分。对于普通钢种，主要考虑碳、硅、锰、硫、磷等化学元素的含量。这些化学成分信息都可由化验室取样化验得到，直接传递给WIP模块。

    四、钢铁企业MES亟待解决的问题

    （1）MES的APS、ALS模块必须解决很多ERP系统难以解决的问题：将客户订单打包归并成适合企业生产车间实际生产的生产订单。并由此生成具体的生产计划调度、作业排序。

    （2）MES的WIP模块必须对整个生产过程中所有的有用数据进行跟踪，并对数据进行分析处理。

    （3）MES系统必须处理好与计划层、生产控制层的接口问题。

    （4）为了提高MES系统的运行效率，减少数据冗余度，MES系统应该采用分布式设计方法，并对历史数据进行定期整理。

    五、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。

    六、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，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。