流程企業（鋼鐵企業）的制造執行系統

流程企業（鋼鐵企業）的制造執行系統

<b>1</b><b>．現代流程企業的定義和分類</b>

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現代流程工業通常是指以從原料到制成品兼具實體變化和化學變化的連續性生産過程實作增值的工業。如此定義也僅僅是将服務業和部分加工行業劃分出去，根據企業生産過程中的物流情況對生産企業進行分類，即能區分不同類型企業，又能在準确反映生産增值狀況的過程中實作企業從宏觀控制到微觀協調的科學管理方法。

如圖2，“V”型物流情況，易看出其特點原材料少、加工路線相似、最終産品種類多，生産過程中“V”型物流占多數的企業如鋼鐵、煉油等。而與之相對應的流程行業的一種是“A”型物流為主的企業，如造船廠，具有原材料多、加工路線繁雜、最終産品較少等特點。介于兩者之間就是“T”型物流為主的企業，比如汽車制造廠、裝配廠，特點是材料中通用件較多、加工路線、最終産品種類都不算多。

如果根據上文的說法，嚴格意義上的流程企業，多數都是“V”型物流為主的，基本上都屬于基礎性産業，是典型的資本密集型工業，在一定的範圍内增加企業規模可以有效降低成本，工藝技術和材料技術已經相當成熟，技術的剛性大，目前我國流程企業普遍存在的一些弱點主要是規模經濟實作程度很低、技術裝備仍舊比較落後、産能相對需求過剩以及産品中高附加值部分所占比例小等等。實施MES有助于從管理方法和技術層面上改進現狀。

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<b>圖</b><b>2 </b><b>以物流特點為依據的企業分類</b>

<b>2</b><b>．流程企業供應鍊模式</b>

任何生産系統都應實作經濟意義,即最優處理生産系統的物流、資金流和資訊流,憑借最低的資源消耗生産符合市場要求的産品。是以在對現代流程工業生産的研究是從分析其物流、資金流和資訊流特點開始的。以鋼鐵企業為例。

1）物流特點：多段生産、多段運輸、多段存儲，物流種類多、工序多且形式不一、并伴有多種原料。在制品和制成品包括：鐵礦石、粉礦、原煤、生鐵、廢鋼、鐵水、鋼水、最終産品（闆、管、卷、線、型）。所使用的都是大型裝置，成本高、操作複雜，工序連接配接緊密、作業的連續性強、對時間要求條件高，不僅存在時間平衡和溫度平衡問題，還存在資源能力和物流平衡的問題。

2）資金流特點：企業投資巨大、資金流動頻繁、複雜的物流特征，以及為龐大的生産規模做的财務分析都為資金流的控制增加了難度，必須遵守嚴格的财會制度并實施靈活的資金管理，才能準确全面和及時地反映企業經營狀況，并有效地加以控制。資金等财務資料的滞後性與控制資金流向的實時性要求為網絡資料庫等提供了用武之地。

3）資訊流特點：生産經營活動需要大量的特征值來描述，涉及内容從财務、人事等傳統資訊管理領域延伸到生産管理領域。不僅要根據定單進行生産、制定合理的生産計劃、實施全面品質管理，還應以對生産過程進行全面監控、資料采集來滿足生産管理的實時性要求，不斷更新的人員、物料、産品等資訊、全面詳盡的統計資訊輔助管理者釋出最合理的控制資訊，進而盡善盡美地實作企業經營目标。

分析完這些特點之後,可得到鋼鐵企業的基本供應鍊模式如圖3：

<b>圖</b><b>3</b><b>流程企業典型供應鍊模式</b>

<b>3. </b><b>鋼鐵企業內建模型</b>

在得到企業外部的供應鍊模式之後，還需對企業内部根據分析需求而進行功能模型設計，對系統按照功能分“層”，而在實作的時候則要按照計算機、網絡系統而分“級”。鋼鐵企業的經營管理可劃分為三層，通過七級實作。

1．計劃層：包括經營決策級和企業計劃級。主要功能子產品：生産經營決策；長期、中長期生産計劃編制；财務管理；人力資源管理；采購分銷；成本管理；庫存管理；定單處理；輔助決策等。

2．執行層：包括工廠中的房間生産級和生産排程級。主要功能子產品：生産排程和作業；品質管理；人員和裝置管理；物料追蹤和産品追蹤；對運作過程的分析。

3．控制層：包括過程控制級、裝置控制級和檢測驅動級。主要功能子產品：生産線範圍的監控；自适應控制；裝置控制；現場各種信号檢測。內建模型的層級如圖4：

<b>圖</b><b>4</b><b>流程企業典型內建模型的層級結構</b>

<b>4</b><b>．企業運作系統（</b><b>BOS</b><b>）的功能子產品</b>

在流程企業外部供應鍊模式和內建模型的層級結構都已确定之後，可定義詳細的企業運作系統(BOS，Business Operation System)的功能子產品，如圖5（其中BPS為計劃層——經營計劃系統，Business Planning System；PCS為控制層——過程控制系統，Process Control System）。

圖5：企業運作系統（BOS）的功能子產品

其中，制造執行系統（MES）主要包括八個子產品，分别為：

<b>生産計劃</b>：處理屬性關聯的定單生成按照成本目标優化後的工廠中的房間級計劃，保留定單的原始資料以便于控制。

<b>工廠中的房間排程</b>：根據生産的實時資料和曆史案例，現場動态協調人員、物料、裝置以最大可能優化生産。

<b>作業計劃</b>：實作以小時間機關為基準的批量組合計劃、生産排序計劃，以維持工廠中的房間的高效運作。

<b>人員管理</b>：對行為的詳實記錄，不僅與人員薪酬相聯系，且能為生産分析提供依據，便于管理并能有效地提高生産率。

<b>裝置管理</b>：預防性裝置維修為主，分析、優化裝置能力以消除瓶頸環節對生産的制約，實作裝置最大使用率。

<b>品質管理</b>：整合後的功能支援各種與品質計劃、檢查和控制相關的工作，動态的資料分析為工廠中的房間排程提供依據。

<b>物料跟蹤</b>：由現場采集的資料對物料變化情況進行跟蹤，為企業實作對内部條件和外部環境的變化作出快速反應提供可能。

<b>産品跟蹤</b>：由現場采集的資料對在制品變化情況進行跟蹤，變動中的産品資訊便于生産管理的同時還能為客戶提供服務。

<b>5</b><b>．</b><b>MES</b><b>目标與設計原則</b>

為流程企業定制制造執行系統，其最主要的目标就是建立和完善生産管理體系，包括根據客戶定單、市場預測和内部資源狀況來制定生産計劃；從整體角度優化、協調生産過程；生産計劃的動态調整等等。與此同時，要建立保證品質管理的資訊體系，包括線上物料跟蹤和品質控制的線上回報與調整，以及對産品品質零缺陷的追求。以上述兩個目标為契機，建構流程企業MES系統可以促進生産方式和管理思路的轉變，這将是一個漸進的過程。

MES的設計将以軟體工程為規範，主要考慮全局性、通用性，既要實作整個生産過程的優化，又要提供标準化、子產品化的應用程式架構；同時要以可擴充性、開放性和相容性為原則，這樣在生産能力變動時不至于影響系統功能，還要提供标準、開放的通訊接口以及減少由于開發環境和開發工具的變化帶來的影響；在可操作性、可視性和魯棒性上也要注意，友好而操作簡單的界面、監控跟蹤的仿真示意圖和較強的容錯能力都有助于各級使用者的使用；最後是必須具備實時性，隻有最短的反應時間才能對生産過程進行控制和調整。

<b>6</b><b>．</b><b>MES</b><b>資訊庫設計</b>

在現代流程企業中流動的資訊具有強烈的動态特征且大量備援資訊與缺失資訊、資訊斷裂并存的現象，無論是從現場采集來的生産資料還是從市場獲得的定單資訊都可能因不能真實展現而對企業造成不可估量的後果，為保證有價值的資訊能對企業決策和運作有着正确的指導意義，在流程企業運作系統中要建構好多種資訊庫；并且不同的資訊庫具有不同的特點。

物料資訊庫：企業庫存狀況和需外部采購或内部調整的物料情況，部分資訊與供應商共享；定單資訊庫：定單對産品的要求（鋼種、品質、數量等）情況，部分資訊與合同商共享；産品資訊庫：産品目錄和與特定合同商聯系的在制品狀态，部分資訊與分銷商/使用者共享；基礎資訊庫：企業人員、裝置狀況，财會資料等企業營運的基礎資訊，在系統内部按照不同密級使用，還包括部分經常更新的政策、市場等外部資訊；生産資訊庫：生産過程中人員、裝置的實時變化情況等動态性要求較高的資訊，以及基本不變的工藝路線等生産相關資訊，外部不可見。

這些資訊庫都是關系型資料庫，建立資訊庫将降低工廠中的房間級計算機的資料負擔，同時減少了因資料儲存和操作故障而引發的一系列後果。物料、定單、産品資訊庫可供對應的外部人員進行查詢等操作，便于結成與供應商密切的戰略夥伴關系。而較穩定的基礎資訊庫為人事、财務、裝置方面的日常管理提供極大的友善。生産資訊庫則是動态性能要求最高的，每時每刻都有大量的流動資料注入其他資訊庫，是以對它的設計要求也最高。這些資訊庫常見功能有：報表、儲存與備份、恢複與删除，以及密碼與權限。

動态的生産資訊庫中，與資料采集子產品相連的部分成為重中之重，實時監控生産過程中的資料采集點、主生産流程的裝置運轉情況的狀态資料采集點，以確定采集的資料可靠而不備援，充分而不斷裂。

<b>7</b><b>．</b><b>MES</b><b>資料流圖設計</b>

長期以來，對于企業生産營運狀況的改善總是圍繞着計劃層進行，而對于真正的增值環節—生産、排程、過程控制等環節仍舊采用經驗方法來維持，即使是引進的世界先進水準的生産線，在資料的采集、監控方面與計劃層脫節情況也比較突出，而且根據國内流程企業的實情，不少企業已經建構了ERP等計劃系統，是以本文主要讨論國内流程企業很少實施卻亟需建構的MES系統的資料流圖設計（由于實際情況的限制，将劃分在控制層中的功能子產品也一并考慮進來）。

流程企業運作系統的外部實體為：供應商、合同商、系統維護和分銷商/使用者。

<b>供應商</b>：提供裝置、物料、運輸等物品或服務的部門，向系統提供相關物料（服務）資訊。

<b>合同商</b>：生産定單的另一方，向系統提供相關定單資訊。

<b>系統維護</b>：企業成員，負責更新、維護企業基礎資訊庫。

<b>分銷商</b><b>/</b><b>使用者</b>：産品使用方，需要企業提供相關産品資訊和資訊服務。

至此，可得到流程企業運作系統BOS的資料流圖，包括系統頂級DFD圖、一級DFD總圖和MES二級DFD圖，圖6主要描述了MES二級DFD圖。

<b>圖</b><b>6</b><b>：流程企業</b><b>2</b><b>級</b><b>DFD</b><b>圖（</b><b>MES/PCS</b><b>）</b>

<b>結語：</b>

MES對于制造企業的作用已經非常明朗，但人們對MES的認識遠遠不如ERP、CRM、SCM等管理系統。由于認識不清，自然就會導緻需求不清楚，也就難以形成一定的市場規模。目前美國的MES發展是已25%速度發展，而國内基本是局部MES功能的發展，具體是一些簡單的資料采集，物流管理等，其實這些也屬于MES功能的範疇。但随着人們對MES認識的逐漸加深，MES在企業中的應用必将會逐漸深入。

&lt;本文轉載自 AMT管理大講堂&gt;