近幾年來，我國鋼鐵行業(yè)的信息化建設進入了蓬勃發(fā)展的時期，各鋼鐵企業(yè)都紛紛投入大量資金實施ERP等信息系統(tǒng)，MES也逐步進入人們的視野，一些大型企業(yè)已經(jīng)或正在準備實施MES系統(tǒng)。本文從鋼鐵行業(yè)的IT應用分析出發(fā)，就MES與ERP的分工和集成做一些簡要的探討。

　　鋼鐵行業(yè)IT應用特點

　　鋼鐵企業(yè)是連續(xù)的流程型企業(yè)，鋼鐵的生產(chǎn)是連續(xù)(鐵前)和離散(鋼后)混合、物理變化和化學變化混合的過程，工藝復雜，生產(chǎn)條件嚴格，并且是多工廠聯(lián)合生產(chǎn)，生產(chǎn)設備多，自動化程度比較高，有大量的自動化設備、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和檢化驗系統(tǒng)。鋼鐵行業(yè)的這些行業(yè)特點決定了鋼鐵企業(yè)的信息化具有其自身的特點，即不僅要進行業(yè)務層的系統(tǒng)建設，還要考慮底層與設備相關的控制和生產(chǎn)管理系統(tǒng)，總的說來，可以用五層層次模型來說明:

　　位于最底層的L1和L2與生產(chǎn)設備結合緊密，關注與設備相關的自動控制和優(yōu)化，包括整個生產(chǎn)線的過程控制和單體設備基礎自動化，是整個鋼鐵企業(yè)信息化的基礎。L3是制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)，進行生產(chǎn)作業(yè)的計劃、執(zhí)行與監(jiān)控以及生產(chǎn)實時數(shù)據(jù)的采集和管理。L1～L3面向生產(chǎn)過程控制，強調信息的時效性和準確性。

　　L4針對鋼鐵企業(yè)業(yè)務層面的管理，以ERP為核心應用，還包括CRM、SCM、電子商務等業(yè)務運作管理系統(tǒng)，在現(xiàn)代企業(yè)管理理論的指導下，通過信息系統(tǒng)把先進的管理理念和方法固化下來，對企業(yè)的內、外部供應鏈進行系統(tǒng)、高效的整合和管理。

　　L5在整個鋼鐵企業(yè)IT層次模型的最高層，對ERP等L4應用系統(tǒng)提供的大量業(yè)務數(shù)據(jù)進行挖掘、分析，得出各維度的分析建議，為企業(yè)管理層的科學決策提供堅實的基礎。

　　在以上五層模型中，逐層之間存在著相互依賴和數(shù)據(jù)傳遞關系。L1～L3各層次之間有嚴格的依賴關系，上面一層控制下面一層，下面一層向上面一層反饋運行信息，形成閉環(huán)的控制機制。L3以上關注信息的關聯(lián)性和可管理性，層次之間的依存關系不像L1～L3那樣嚴格，但是也需要在相鄰層之間傳遞數(shù)據(jù)，強調層次之間的有效集成。

　　目前我國鋼鐵企業(yè)在L1、L2都有了一定的積累，有的已經(jīng)達到比較高的水平，雖然不同鋼鐵企業(yè)的具體自動化程度有所不同，但從整個行業(yè)看，基礎自動化、過程自動化在鋼鐵企業(yè)中得到了廣泛應用，并伴隨自動化技術的發(fā)展而逐步加深。L4的ERP是各企業(yè)信息化建設的重點，同時也有不少企業(yè)開始關注L3的MES。事實上，ERP和MES的有效整合是鋼鐵企業(yè)信息化實現(xiàn)“產(chǎn)銷一體化”和“管控一體化”目標的一個關鍵因素。

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　　MES與ERP的分工

　　對于ERP人們都已經(jīng)很熟悉了，而MES的興起則是近十年的事，我國引進MES的歷史就更短了，對很多人來說，MES還是一個比較新的概念。

　　MES最初是上世紀九十年代美國管理界提出的，以宣傳MES思想和產(chǎn)品為宗旨的貿易聯(lián)合會MESA International (MES國際聯(lián)合會)對MES的定義如下:MES能通過信息傳遞對從訂單下達到產(chǎn)品完成的整個生產(chǎn)過程進行優(yōu)化管理。當工廠發(fā)生實時事件時，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MES能夠減少企業(yè)內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。

　　MESA通過其各成員的實踐歸納了十一個主要的MES功能模塊，包括:工序詳細調度、資源分配和狀態(tài)管理、生產(chǎn)單元分配、過程管理、人力資源管理、維護管理、質量管理、文檔控制、產(chǎn)品跟蹤和產(chǎn)品清單管理、性能分析和數(shù)據(jù)采集。實際的MES產(chǎn)品可能是包含其中一個或幾個功能模塊。其各模塊功能簡要介紹如下:

　　(1)工序詳細調度:通過基于有限資源能力的作業(yè)排序和調度來優(yōu)化車間性能;

　　(2)資源分配和狀態(tài)管理:指導勞動者、機器、工具和物料如何協(xié)調地進行生產(chǎn)，并跟蹤其現(xiàn)在的工作狀態(tài)和剛剛完工情況;

　　(3)生產(chǎn)單元分配:通過生產(chǎn)指令將物料或加工命令送到某一加工單元開始工序或工步的操作;

　　(4)文檔控制:管理和分發(fā)與產(chǎn)品、工藝規(guī)程、設計或工作令有關的信息，同時也收集與工作和環(huán)境有關的標準信息;

　　(5)產(chǎn)品跟蹤和產(chǎn)品清單管理:通過監(jiān)視工件在任意時刻的位置和狀態(tài)來獲取每一個產(chǎn)品的歷史紀錄，該記錄向用戶提供產(chǎn)品組及每個最終產(chǎn)品使用情況的可追溯性;

　　(6)性能分析:將實際制造過程測定的結果與過去的歷史記錄和企業(yè)制定的目標以及客戶的要求進行比較，其輸出的報告或在線顯示用以輔助性能的改進和提高;

　　(7)人力資源管理:提供按分鐘級更新的員工狀態(tài)信息數(shù)據(jù)(工時，出勤等)，基于人員資歷、工作模式、業(yè)務需求的變化來指導人員的工作;

　　(8)維護管理:通過活動監(jiān)控和指導，保證機器和其它資產(chǎn)設備的正常運轉以實現(xiàn)工廠的執(zhí)行目標;

　　(9)過程管理:基于計劃和實際產(chǎn)品制造活動來指導工廠的工作流程(這一功能實際上也可由生產(chǎn)單元分配和質量管理來實現(xiàn));

　　(10)質量管理:根據(jù)工程目標來實時記錄、跟蹤和分析產(chǎn)品和加工過程的質量，以保證產(chǎn)品的質量控制和確定生產(chǎn)中需要注意的問題;

　　(11)數(shù)據(jù)采集:監(jiān)視、收集和組織來自人員、機器和底層控制操作數(shù)據(jù)以及工序和物料信息，這些數(shù)據(jù)可由車間手工錄入或由各種自動方式獲取。
 
下面我們來對ERP和MES的分工進行比較。我們從管理范圍、管理對象、管理內容、管理時效四個方面來比較:

　　(1)管理范圍:ERP是對整個企業(yè)或企業(yè)集團業(yè)務的管理，而MES的管理是針對車間或生產(chǎn)分廠的。即使是功能最完備的MES系統(tǒng)，對整個企業(yè)來說，也只是提供了一個比較狹窄的視角，缺乏管理層管理和決策所需要數(shù)據(jù)的寬度和深度。

　　(2)管理對象:ERP是對企業(yè)整個運營資源(人、財、物)的管理，強調物流、資金流的統(tǒng)一，也即所謂的“業(yè)務財務一體化”;MES的管理則更集中于生產(chǎn)現(xiàn)場資源，即設備、工藝、物料等。

　　(3)管理內容:ERP管理整個企業(yè)的內部價值鏈和供應鏈，即銷售、采購、生產(chǎn)、庫存、質量、財務、人力資源等，強調所有這些業(yè)務的整合，強調計劃(銷售計劃、生產(chǎn)計劃、采購計劃等)的協(xié)調和控制;MES主要管理生產(chǎn)的執(zhí)行，包括生產(chǎn)質量、生產(chǎn)作業(yè)調度、生產(chǎn)實績反饋等。

　　(4)管理時效:ERP對計劃和業(yè)務管理的時間區(qū)段比較寬，以年、季、月、旬或周、日為單位;由于對生產(chǎn)現(xiàn)場管控的需要，MES的管理更加細致，管到日、班、小時。在ERP系統(tǒng)產(chǎn)生的長期計劃指導下，MES根據(jù)底層控制系統(tǒng)采集的生產(chǎn)實時數(shù)據(jù)，進行短期生產(chǎn)作業(yè)的計劃調度、監(jiān)控、資源配置和生產(chǎn)過程的優(yōu)化等工作。如果說L1/L2的實時時間因子是1，那么MES的時間因子就是10，ERP的時間因子則是100。

　　計劃在ERP和MES中都是非常重要的功能和內容，我們再來看一下ERP的生產(chǎn)計劃和MES的生產(chǎn)計劃有什么不同:

　　ERP的生產(chǎn)計劃是以生產(chǎn)訂單為對象的前后排列;考慮時間因素，以日(以上)為排列單位，先后日期依據(jù)銷售訂單和銷售預測的時間、制造提前期和原材料采購提前期、庫存等因素用MRP的邏輯來計算;是基于訂單的無限產(chǎn)能計劃。

　　MES的生產(chǎn)計劃以生產(chǎn)物料和生產(chǎn)設備為對象，按生產(chǎn)單元進行排程;以執(zhí)行為導向，考慮約束條件，把ERP的生產(chǎn)訂單打散，重新計劃生產(chǎn)排程;是基于時間的有限產(chǎn)能計劃。

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　　MES與ERP的集成

　　鋼鐵行業(yè)的信息化建設客觀上要求實現(xiàn)MES與ERP的有效集成，集成的方法是對生產(chǎn)相關的業(yè)務流程進行疏理和優(yōu)化，通過流程來把MES和ERP整合到一起，基于流程在MES和ERP之間的“進”和“出”來設計兩個系統(tǒng)間的接口。ERP與MES一起構成計劃、控制、反饋、調整的完整閉環(huán)系統(tǒng)，通過接口進行計劃、命令的傳遞和實績的接收，使生產(chǎn)計劃、控制指令、實績信息在整個ERP、MES、過程控制系統(tǒng)/基礎自動化的體系中透明、及時、順暢地交互傳遞。MES介于ERP與底層控制和自動化系統(tǒng)之間，起承上啟下的作用，是ERP系統(tǒng)數(shù)據(jù)不落地的基礎和保證。

　　鋼鐵行業(yè)MES通常包括以下功能塊:生產(chǎn)訂單與工序計劃(作業(yè)計劃)、質量控制、計量管理、檢化驗管理、進程管理、生產(chǎn)管制與作業(yè)管理(生產(chǎn)執(zhí)行)、庫場管理、軋輥管理、生產(chǎn)統(tǒng)計等。下面以一個典型的MES/ERP整合流程為例來說明MES與ERP之間的集成設計:

　　鋼鐵企業(yè)在ERP系統(tǒng)中根據(jù)銷售訂單和銷售預測排出生產(chǎn)計劃，同時根據(jù)質量標準進行質量設計，生產(chǎn)計劃和質量設計結果由ERP導入MES，MES系統(tǒng)根據(jù)這些信息排出更細致的生產(chǎn)作業(yè)計劃。這里，由ERP傳入MES的生產(chǎn)計劃的具體數(shù)據(jù)有:生產(chǎn)工單號、產(chǎn)品編碼、鋼種和規(guī)格、具體數(shù)量、生產(chǎn)單位、對應銷售訂單、預計開始生產(chǎn)時間、預計完成生產(chǎn)時間等;由ERP傳入MES的質量設計的具體數(shù)據(jù)有:銷售訂單、物料編碼、鋼種和規(guī)格、力學性能要求、化學性能要求、生產(chǎn)工藝要求、包裝要求、表面質量要求等。

　　MES在下發(fā)作業(yè)計劃以后，對生產(chǎn)的執(zhí)行進行管理，將生產(chǎn)實績反饋給ERP系統(tǒng)的車間管理和庫存管理模塊，作為計算生產(chǎn)成本的依據(jù)。從MES傳入ERP的生產(chǎn)實績的具體數(shù)據(jù)有:生產(chǎn)工單號、產(chǎn)品編碼、鋼種和規(guī)格、生產(chǎn)單位、對應銷售訂單、消耗材料數(shù)據(jù)、消耗動力數(shù)據(jù)、資源消耗數(shù)據(jù)、產(chǎn)出數(shù)據(jù)等。

　　MES在生產(chǎn)執(zhí)行的過程中還需要進行質量控制和檢驗，把質量結果反饋給ERP系統(tǒng)的質量管理模塊。從MES傳入ERP的質量結果的具體數(shù)據(jù)有:生產(chǎn)工單、銷售訂單、物料編碼、鋼種和規(guī)格、力學性能結果、化學性能結果、生產(chǎn)工藝結果、表面質量結果等。

　　銷售發(fā)貨在ERP系統(tǒng)中實現(xiàn)，把相關信息傳入MES系統(tǒng)的庫場管理模塊，傳遞的具體數(shù)據(jù)有:銷售訂單號、銷售行、產(chǎn)品編碼、鋼種和規(guī)格、發(fā)貨倉庫、發(fā)貨時間、出庫數(shù)據(jù)等。

　　實現(xiàn)MES與ERP的整合，關鍵在于業(yè)務流程的優(yōu)化和整合以及對所涉及MES和ERP系統(tǒng)的具體分析以充分發(fā)揮各系統(tǒng)的長項。首先，信息系統(tǒng)都是為業(yè)務服務的，MES和ERP各自解決一部分業(yè)務問題，分別反映一部分業(yè)務流程，流程是MES與ERP整合的“粘合劑”，通過流程的整體優(yōu)化劃分出哪些流程在MES中處理、哪些流程在ERP中處理。另外，近些年來，MES又有了新的發(fā)展，有的MES系統(tǒng)功能已經(jīng)非常強大，與ERP在功能實現(xiàn)上有重疊的地方，于是出現(xiàn)了“厚3薄4”和“厚4薄3”(也即重ERP還是重MES)的說法，這需要我們根據(jù)企業(yè)的實際業(yè)務需要，分析所用ERP系統(tǒng)和MES系統(tǒng)的功能特點，對于在兩個系統(tǒng)中都可以實現(xiàn)的功能，比較在ERP中實現(xiàn)、在MES中實現(xiàn)、一部分在ERP中實現(xiàn)，另一部分在MES中實現(xiàn)這幾種方案分別有哪些優(yōu)點、哪些缺點，然后決定取舍。比如，銷售庫存管理在兩個系統(tǒng)中都能做，但如果涉及與行車的無線感應，而MES系統(tǒng)在這方面比ERP功能強，不需要開發(fā)新的接口，在這種情況下，可以由MES完成庫區(qū)實物的管理，將相關信息傳遞給ERP，在ERP中進行庫存信息的管理和發(fā)運計劃處理。

　　需要注意的是，不管MES還是ERP，都有自己的實現(xiàn)邏輯，在決定某功能的“歸屬”時，一定要保證該功能在所選系統(tǒng)中實現(xiàn)邏輯的完整性。

　　鋼鐵企業(yè)在決定MES和ERP的整合方案時，還要充分考慮企業(yè)產(chǎn)品結構和管理模式的特點。比如，普通的線棒材生產(chǎn)比較穩(wěn)定、生產(chǎn)條件并不復雜，不需要功能復雜的MES系統(tǒng)，可以采用“厚4薄3”的方案;而板材的生產(chǎn)也因產(chǎn)銷管理模式不同而有所區(qū)別，如果是按訂單生產(chǎn)、客戶對訂單狀態(tài)的跟蹤有較高要求，則采用“厚3薄4”的方案更切合實際。

　　正由于MES與ERP的功能取舍、接口設計存在這么多的變數(shù)，而MES系統(tǒng)和ERP系統(tǒng)的投資都是很大的，所以，鋼鐵企業(yè)在大規(guī)模的信息化建設之前，先從業(yè)務需要出發(fā)來進行統(tǒng)一規(guī)劃是很重要也是很有必要的。