钢铁企业MES的作用及其应用

我国是个制造大国，但却不是制造强国。目前，我国冶金企业总体制造水平参差不齐，既有像宝钢等这样世界级的企业，也有一些粗放型管理的老企业。制造管理能力的不足，成为制约我国冶金行业发展的一个重要因素。一些老的企业还停留在靠经验指挥生产、靠手工传递生产、质量信息单据及生产命令的方式组织生产；还有些企业为了解决企业生产当前的突出矛盾, 也上了一些单项的车间级管理系统，比如：质量管理系统、检化验管理系统、库场管理系统、发货管理系统等, 但是由于各个系统之间彼此孤立，这样的“头疼医头、脚疼医脚”的方式很难解决企业信息集成的问题，通过宝信公司在国内钢铁企业长期的实践，分析了MES在钢铁企业信息化的作用，提出了钢铁企业MES的整体架构，并介绍了在这种架构下的实际应用，展现了钢铁企业MES 研究与应用方面的最新成果。    而目前，在我国钢铁行业业已进行信息化建设的企业中，存在着重视公司管理系统( E R P ) ，而忽视MES 系统的现象，有的ERP 厂商出于商业的需要，把大量现场制造管理的功能放在自己并不擅长的ERP 系统来管理, 只是把MES系统当做ERP系统的数据收集器，不重视现场制造过程的管理，造成整个计划与实际情况完全脱节，ERP 系统也成了摆设。其实，企业生产制造管理是一个整体，产供销一体化才是解决我国钢铁企业信息化的最佳模式；对于销售部门来说，必须对生产制造现场的情况非常了解，掌握生产线的实时数据，才能够进行实时的订单评审，保证订单价格不会低于生产成本、订单不会超出现有设备、工艺、质量水平能力、交货期等问题；而对于生产计划人员来说，必须实时地掌握当前生产情况，对计划进行动态修正与调整；而现场操作人员也要及时掌握当前的各项订单情况、生产计划指令，能够快速准确地根据销售合同和生产计划安排作业生产；这种产供销一体化管理的模式已经被无数成功的案例所佐证。而在这其中，MES是不可或缺的。    钢铁企业MES的作用    MES是美国管理界20世纪90年代提出的关于制造业企业信息化的新概念。冶金企业MES 在ERP/MES/PCS 三层架构中起到承上启下的关键作用，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，是一个实时化的系统。它与ERP、PCS 一起构成企业完整的产销一体化的集成系统（如图1所示）。通过引入MES, 可以大大地提高企业的制造管理水平。

图1 MES 在产销一体化系统中的地位

(1)提高实物的质量水平、大大缩短加工周期，减少在制品库存（可以通过国内外一组数据来加以说明，如图2）。

图2 MES 引入前后一组数据比较

 (2)贯彻“按合同组织生产”的管理思想，提高企业按期交货的能力，增加用户满意度。当前，我国冶金企业追求的目标已经从以生产、以产品为中心，向以客户、以市场为中心进行转变。MES 引入后可以做到按客户的要求进行质量设计和生产设计；按合同组织生产，并编制合同计划和生产作业计划；对合同的执行过程进行全程、动态、实时的跟踪，就能够提高企业按期交货的能力，增加用户满意度。    (3)将一贯质量管理的概念贯穿于制造的全过程，全面制定了企业所有生产区域的质量标准及工艺规范，使工艺规程与生产合同有机结合，确保所有工序质量的一致性，提高产品的质量。通过统一国际标准、国家标准、企业标准、内控标准的关系，建立从原料进厂到成品产出厂等冶金全流程的产品规范和冶金规范，将用户订货的产品指标要求转换成厂内生产加工过程工艺参数的具体要求，细化了质量控制内容，实现产品的全过程质量控制。    (4)建立“以财务管理为中心”的理念，实现企业效益最大化。通过建立面向工厂制造的实时的MES 系统，与财务有关的成本信息由原来的月底通过统计数据收集来进行成本核算，变为由相应的业务系统实时“抛帐”进行动态成本控制，提高了管理水平，真正做到了物流、信息流、资金流的高度统一。    (5)与国际接轨，面临国际市场竞争的需要及适应ISO9000、QS9000 等贯标工作。企业生产数据、生产履历的透明化，不仅便于向客户、股东、质量管理部门清楚地说明企业的经营业绩，保证了数据的真实性，回溯起来非常容易。对于质量异议以及贯标过程需要的产品生产过程履历、质量数据的可追溯性等要求，都能够提出可靠的依据。    (6)通过定义制造规范与操作指导，提高了操作人员的技能、减少了人为的失误。对于高度依赖操作技能的生产过程来说，不同的操作者所产生的结果会不一样。    MES通过规范了工艺规程、岗位规范以及面对各种复杂问题的处理方法，提高了操作人员的技能以及应变能力，减少了人为的失误，提高了产品的质量与工作效率。    宝信MES的整体架构    宝信MES以多年从事冶金企业信息化设计和开发的经验为基础，汇集了冶金工业制造过程管理的各种情况，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。同时，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。具体功能架构如图3 所示。

图3 宝信MES 的整体功能架构

宝信MES 的技术特点包括:通过将能源管理与生产制造、质量管理、工序成本分析等集成在一个系统中，将制造过程延伸到能源管理，真正实现集成制造的全过程优化管理;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；实时动态的合同执行进程跟踪管理技术；全过程的动态成本控制技术；产品质量判定的自动处理技术。    MES在国内钢铁企业的应用    目前，在我国钢铁企业信息化建设中，已经有越来越多的企业认识到了MES 的重要作用，陆续引入了一些MES 系统。根据中国钢铁工业协会的统计，截至2004年6月底，国内钢铁行业共实施了127 套MES系统（100 万元以上），本文介绍的MES产品化软件方案（宝信MES）共实施了53套。    其中比较重要的包括上海宝钢股份公司一二三期炼铁、炼钢、连铸、热轧、冷轧、钢管、高线等生产制造执行系统，上海一钢公司不锈钢制造执行系统（MES)，上海益昌薄板公司制造执行系统（MES)，宁波宝新不锈钢公司制造执行系统( MES)，马鞍山钢铁公司冷轧厂生产制造执行系统（MES)，马鞍山钢铁公司H 型钢厂生产制造执行系统（MES)，涟源钢铁公司C S P 热轧厂生产制造执行系统(MES)， 涟源钢铁公司三炼钢生产制造执行系统(MES)，上海五钢公司生产制造执行系统)，邯郸钢铁公司中板厂生产制造执行系统(MES)，包头钢铁公司炼钢厂生产制造执行系统(MES)，吉林通钢CSP 热轧制造执行系统(MES)，涟源钢铁公司冷轧薄板厂制造执行系统(MES)，梅钢公司热轧厂制造执行系统（MES)，本溪钢铁公司二冷轧厂制造执行系统（MES)，梅钢公司炼钢厂制造执行系统(MES)，梅钢公司热轧厂制造执行系统(MES)，湘钢炼钢、宽厚板MES等。    (1) MES 应用情况介绍。宝山钢铁股份公司是中国最大的钢铁联合企业，年产量超过1000万t，营业额达数百亿元。宝钢股份公司于1998年3月份建立了公司整体产销系统，同时陆续改造、新增了包括一二三期炼铁、炼钢、连铸、热轧、冷轧、钢管、高线等产线在内的20多套MES 系统（如图4）。

图 4 宝钢股份信息化系统架构

  ( 2 ) 马钢股份MES 应用情况介绍。根据马钢公司“十五”规划，新增了具有国际先进水平的CSP 热轧厂与冷轧厂，为了配合马钢“两板”工程而进行的信息化二期工程，于2002 年12 月开始，2004 年1 月正式完成了整个公司ERP 系统及H型钢厂MES、冷轧MES 系统（如图5），从而使得马钢股份公司的生产管理有了很大的提升。

图5 马钢股份公司信息化系统架构

 (3) 湖南华菱涟钢公司MES应用情况介绍。湖南华菱涟钢超薄板带钢项目是经国务院批准建设的国家重点工程，被列为湖南省推进工业化进程十大标志性工程之首；其中热轧薄板生产线采用当今世界流行的薄板坯连铸连轧工艺。作为涟钢集团整体信息化建设的一部分，按照宝信MES的构架，设计开发了完善的MES系统。包括CSP热轧MES系统、冷轧MES及炼钢MES 系统。其信息化架构如图6 所示。

图6 涟钢公司信息化系统架构

钢铁企业MES的发展趋势    钢铁企业是一个高能耗、高污染的行业，在全球能源总体短缺，价格不断上涨的今天，竞争和生存环境压力日见增加，如何通过改善能源管理、提高能源系统装备水平以降低能源的消耗，进而实现降低生产成本，实现绿色生产，以提高产品的市场竞争力，是当今世界各国都在重点研究的课题。将能源管理纳入到生产制造系统中，开发出适应于我国钢铁企业的MES 软件产品，实现全流程制造的紧密集成，是今后钢铁企业MES的一个发展方向。