MES全面推进钢铁行业信息化建设

       导语：  对于生产计划的执行情况和库存情况，生产计划及管理人员必须及时了解，才能站在总公司的高度，对全公司的物流进行合理的调度。因此从生产管理的角度看，需要生产过程中的物料信息、生产过程信息、质量信息同步进行传递，并在整个生产过程中同步流转。

       1 信息化建设是市场经济发展的必然
        众所周知，钢铁工业属于高物耗产业，原燃料及辅料消耗约占总成本的70%左右。随着市场竞争愈来愈激烈，济钢集团总公司通过工艺改造，有效降低了企业的生产成本，为企业赢得了一定的市场竞争能力，也保持了利润的稳步增长。然而，对于一个远离产地、没有资源优势的企业来说，面对上游原材料价格的不断上涨和下游钢材市场的激烈竞争，仅仅依靠这种并不是可以无限挖掘的生产成本的优势 ，企业是不能保持长久的核心竞争力的。要使企业长久不衰，必须实行企业信息化战略，进行管理创新，包括组织创新、流程创新和IT创新。
        2 企业生产管理需要实施全面信息化建设
        2.1 济钢目前生产管理状况剖析
        2.1.1 生产管理主要依靠手工作业
        目前，从订单接收到转化为生产合同、生产计划科的生产计划编排、分厂的作业计划编制等都是手工作业、层层分解、纸张传递。在人工完成的过程中，重复作业多，劳动强度大，工作效率低，也难以让各相关业务部门都及时了解各生产计划的信息。
        2.1.2 生产实绩不能及时反馈
        对于生产计划的执行情况和库存情况，生产计划及管理人员必须及时了解，才能站在总公司的高度，对全公司的物流进行合理的调度。因此从生产管理的角度看，需要生产过程中的物料信息、生产过程信息、质量信息同步进行传递，并在整个生产过程中同步流转。但目前济钢的生产过程信息还依赖于报表形式进行汇总，由各分厂将计划的执行情况按班汇总后层层上报，无法进行反馈。其他部门只能在第二天查看汇总的报表，而无法查看到明细的信息。要了解当前的情况只能通过电话向各个工序询问，信息传递不准确、不完整。整个信息反馈的中断导致了总公司的生产管理人员对全公司的生产情况无法及时掌握，从而削弱了生产管理综合平衡职能的发挥。另一方面也不利于上下工序之间的协调运作。
        2.1.3 制定计划时缺乏全面集成的信息系统支撑
        企业在制定生产经营计划时，无论是年计划还是季度计划、月计划需要的信息都是大量而全面的。但目前所依靠的数据都来自人工的汇总和计算，一方面数据的精度差，难以准确及时反映公司当前的真实状态；另一方面，在层层汇总上报的过程中难免出现数据的误差和滞后性，影响计划的准确编制。
        2.1.4 计量数据与生产信息未能紧密结合
        由于目前计量数据的管理系统自成体系，导致计量数据无法与生产管理的信息结合，存在着孤岛现象。其他业务部门只能在第二天通过报表了解汇总信息，从而削弱了计量数据对生产管理的支撑作用。
        2.1.5 成本核算无法与生产管理紧密结合
        目前成本核算大都依靠各分厂的成本管理人员进行手工统计，一方面难以细化，另一方面也缺乏全面的数据支撑。
        2.2 生产管理状况需求分析
        2.2.1 建立集中、共享、统一、协调的生产管理体系
        建立集中统一的生产管理系统，使得济钢集团生产管理部门可以基于整体最佳的原则有效地组织生产，在统一的平台中进行：销售预测的传递；生产设计和生产计划的安排；车间严格按照计划进行作业计划的编排、下达和调整；通过物料需求计划进行原料需求的计算；通过生产控制进行生产过程的管理和物流的动态监控；同时总公司的管理层和有关部门可以及时了解生产过程中物料的价值和形态等信息以便于决策，从而实现计划、生产、材料的循环。
        2.2.2 建立生产、质量、计划紧密结合的管理体系
        生产管理系统与质量管理系统紧密结合，可以将需求转换成为指导现场作业的依据。所有的工艺参数、检化验要求、判定规则等数据都将在作业计划下达时进行工序传递，从而指导现场的生产和实绩的反馈。同时生产管理系统与质量系统的高度整合可以保证产品在工序流转过程中的可控性，避免不合格的在制品或成品流入到下一工序甚至出厂，从而最大程度地理顺生产与质量之间的业务接口。
        2.2.3 建立生产、成本紧密结合的管理体系
        企业经营的目的在于创造财富。追求最大利润、降低成本是企业资源合理配置、有效利用、增强市场竞争力、实现可持续发展目标的重要途径。通过生产管理系统与成本系统的高度集成，可以有效收集生产过程中的成本资料。
        3 MES在实施全面信息化建设中的重要地位
        3.1 MES的定义
        MES（Manufacturing Execution System）即生产制造执行系统，按照MESA（Manufacturing Execution System Association）的定义，钢铁厂的MES可理解为：为了保证产品的质量、数量、交货期，有效地使用工厂资源，即人力、机械设备等，综合管制工厂生产活动的系统。
        3.2 MES的主要作用
        ① 掌握从定单接受到发货的整个过程的物流进程；
        ② 考虑前后工序的生产管理体系；
        ③ 考虑工序能力的生产计划；
        ④ 实时物料跟踪和指导；
        ⑤ 24小时不停机系统；
        ⑥ 从过程控制收集数据，向上位系统（如ERP）提供所需数据，是ERP系统取得显著效果的基础环节。
        3.3 MES的主要功能
        ① 生产管理功能
        对生产进行监控并自动纠正或提示操作员纠正生产中存在的问题以改善生产线的在调节性。
        ② 产品的宗谱与产品跟踪
        该功能可以全程监视产品的用途和加工状态。状态信息包括加工者、原料的供应商、批号、序列号、产品当前状态、报警、返工以及其他和生产相关的异常情况。通过这种在线检测功能记录了产品的历史，从而可以追踪产品的生产历史和最终用途。在冶金行业中原材料、中间产品和成品的精确物流配送主要通过先进的仓储管理系统来实现。
        ③ 操作/详细排产功能   这项功能根据与具体生产单位的优先级、属性、特征和/或配方，在操作中对生产顺序，如颜色排序的形态或其他特征进行优化，从而通过正确的顺序将对设备的调整降到最小。系统限制和识别生产路径并考虑生产的重叠性与并行性，从而计算出精确的时间和设备负载，并对生产调度进行调整。
        ④ 资源分配功能
        这项功能管理各种资源，包括机器、工具、劳动力技能、材料、气体设备以及其他各项内容。这些资源的管理包括资源的保存和调度，以满足操作时间安排方面的要求。
        ⑤ 数据采集功能
        该功能提供一个接口链接，用来获取中间产品和参数数据，填写在生产单位的表格和记录中，并保证数据的及时更新。
        ⑥ 劳动力管理
        该功能提供工厂员工情况的实时报道，包括记录员工的考勤情况及时间、资格跟踪。而且可以记录员工的非直接工作，如材料准备、工具间工作等。
        ⑦ 文件控制
        这项功能可以控制生产单位必须维护的记录/表格，包括工作指示、配方、图纸等，据此对操作现场下达指示，还将包括环境、健康和安全条例的控制和完整性等。
        ⑧ 设备维护管理
        系统跟踪并指导设备或工具的维护工作，确保设备满足生产需要以及定期维护或预防性的维护计划顺利实施，并且确保发生事故时的快速响应。系统可以记录设备的历史时间和故障，以协助故障诊断。
        ⑨ 运输物流管理
        ⑩ 生产性能分析等
        包括提供实时生产实绩以及与历史数据的比较和期望的结果等。
        3.4 MES在企业全面信息化建设中的重要地位
        MES是企业信息化建设的重要组成部分。在当今市场竞争日趋激烈的情况下，企业要实现更加灵活的生产、更苛刻的质量要求以及具备竞争力的成本优势等目标，只有投资具有成本效益的生产线，使用最新的科技才能达到。当前，独立的生产线的自动化水平和优化程度已经很高，进一步改进的空间非常有限。而ERP（企业资源策划）系统仅局限于总体计划的编制，并没有考虑设备的实际状况和生产线的工艺约束。因而现代化的冶金企业需要通过使用最新技术，联合多个独立的生产线组成一个优化的生产链，并连接基础的自动化级、过程级与管理级。MES在企业信息化建设中的地位如图1所示。

        图1 MES在企业信息化中的地位

        3.5 冶金企业导入MES的必要性
        冶金企业导入MES主要是由以下几方面的原因决定的：
        ① 商业计划与车间的实时数据要相集成；
        ② 制造过程中要有更多的灵活性，以满足顾客的更短交货期、更小批量和专业化制品的需要；
③ 要更好地追踪和控制原材料成本，特别是特殊金属：黄金、白金、不锈钢以及其它合金；
        ④ 由产品系列和处理过程改善的需求来驱动导入、搜集和追踪加工中的有关产品（钢坯、板坯、线材等）；
        ⑤ 更好地利用生产原料，优化使用热轧；
        ⑥ 需要在企业中建立模型并控制混合的制造流程，按库存热轧，按定单冷轧、退火和纵剪。
        4 济钢的信息化战略
        4.1 济钢实现企业信息化的战略目标
        济钢实施企业信息化建设的战略目标是实现产销一体化。从市场销售来看，必须实现按订单生产，并充分考虑客户个性化需求（多品种，小批量）。而从生产角度来看，如此则很难释放出企业的产能，达到产量的最大化。在钢铁行业，不实现产能最大，只是一味追求按单生产，让客户满意而赢得市场，企业内部就只有提高生产成本，降低经济效益。所以，如何在生产和销售之间达到平衡，既能很好实现产能最大，又能很好实现按单生产就成为一个关键的问题。解决上述问题的最好办法是建立产销一体化系统，实现一体化生产、一体化组织调度。ERP和MES、PCS的结合恰恰实现了从销售订单到成品入库的一体化管理。
        4.2 济钢的MES战略
        目前，济钢正在全面实施ERP项目，对全线生产管理信息系统具有强烈需求。因此，根据济钢三炼钢厂与中厚板厂生产线采用高耦合性直接热装板坯工艺（DHCR）、实行以品种钢生产为主（小批量/多品种）的定单生产（make to order）管理的特点，决定以三炼钢厂中厚板生产线为基点，实施MES项目。该生产线MES项目的实施一方面可以局部完善济钢的全面信息化建设项目，另一方面可以积累经验，为逐步实施全局MES，最终完成产销一体化系统创造条件。济钢的企业信息化架构如图2所示。

        图2 济钢的企业信息化架构

        4.3 济钢实现产销一体化的必要性
        产销一体化的管理模式是针对面向订单的生产模式而确定的，这比较符合济钢的生产实际（如炼钢-中厚板生产线库存小，仅容纳1天的产量等），有利于实现生产一体化集成管理，优化提高生产产能、生产效率、计划兑现率，降低生产成本，缩短生产周期，压缩定货周期。实现以销售订单为龙头，按线精细化生产、精细化管理，同时又尽可能地释放产能，实现利润最大化。
        4.4 MES是实现产销一体化的基石
        实现产销一体化，其核心问题就是用MES系统实现生产管理一体化集成，据此就可以对全公司各分厂的生产过程进行有效的计划和控制，使计划内容细化到炉次、浇次、坯次、轧次等，时间到小时/分钟，并以此进行实时动态调度。实现生产一体化集成，就能实现更好的产能优化、更快的生产效率、更短的生产周期。同时，实现生产一体化集成，也能够给销售提供有力的支持，把生产和销售紧密联系在一起，实现从销售订单到产品产出的整个产销过程的一体化管理。客户可以随时查询订单执行状态，便于跟踪订单完成信息；生产厂依据生产计划，基于MES系统能及时完成合同交付，让客户满意；同时，在整个月生产计划框架下，又能很好地实现公司产能的最大化。
        5 结束语
        在企业全面实施信息化建设的进程中，没有精确、及时的制造数据，就无法支持企业间协作和改善以实时情报为基础的商业交流过程。更高明的决策、更高的效率，以及改进顾客服务水平、提高产品质量的需求，时刻呼吁着企业全面信息化进程的推进。而缺少MES的信息化，就无法实现制造产品全程跟踪和避免数据落地等一系列功能，从而使企业信息化建设徒具虚名。因此在实施ERP工程的过程中，可以同步实施MES，并使MES提前达产达效，为ERP全面上线创造条件。