0 引 言
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(shè)備多，自動化程度比較高，有大量的自動化設(shè)備、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和檢驗系統(tǒng)。鋼鐵行業(yè)的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(wù)層的系統(tǒng)建設(shè)，還要考慮底層與設(shè)備相關(guān)的控制和生產(chǎn)管理系統(tǒng)。
從鋼鐵企業(yè)信息化的任務(wù)看，打通訂貨一生產(chǎn)一銷售的關(guān)鍵路徑，并在這條關(guān)鍵路徑上整合全流程的質(zhì)量監(jiān)控(包括計量化驗、質(zhì)保書生成)、動態(tài)成本核算、采購、銷售、運輸、出廠以及財務(wù)管理，就成了綜合營銷系統(tǒng)。這樣的綜合營銷系統(tǒng)再加上設(shè)備維修和備品備件管理、人力資源管理、網(wǎng)上辦公和遠程辦公，就是鋼鐵企業(yè)ERP。鋼鐵企業(yè)中的MES實際上是過程控制級和作業(yè)管理級的整合。作業(yè)管理中的過程物料平衡、生產(chǎn)計劃、調(diào)度、排序及優(yōu)化已經(jīng)納入綜合營銷系統(tǒng)，成為其核心部分。ERP需要MES提供的成本、制造周期和預計產(chǎn)出時間等實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)；ERP從MES中取到生產(chǎn)訂單的實際狀態(tài)、企業(yè)當前的實際生產(chǎn)能力情況以及企業(yè)中生產(chǎn)換班的相互約束關(guān)系；客戶關(guān)系管理模塊的成功報價和準時交貨決定于每個時刻生產(chǎn)的實際情況。
MES根據(jù)ERP系統(tǒng)下達的生產(chǎn)計劃，通過生產(chǎn)調(diào)度、生產(chǎn)統(tǒng)計、成本控制、物料平衡和能源管理過程組織生產(chǎn)，并將各種信息加以采集、傳遞和加工處理，及時呈報ERP系統(tǒng)。
近幾年來，隨著市場競爭日趨激烈，鋼鐵企業(yè)計劃系統(tǒng)(ERP)受市場影響越來越大，計劃的適應性問題日漸顯露出來，與低層生產(chǎn)過程之間脫節(jié)的矛盾也日益突出。如何有效地解決兩者之間的矛盾，充分利用上下兩層之間的數(shù)據(jù)，提高計劃的實時性和靈活性，同時又能改善生產(chǎn)線的運行效率，已成為一個重要的研究課題，而制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)處于鋼鐵企業(yè)綜合自動化系統(tǒng)的中心環(huán)節(jié)，起到承上啟下的作用。文章首先分析了鋼鐵企業(yè)信息化體系結(jié)構(gòu)，接著研究了ERP與MES信息化集成方法，最后解決了信息化集成的具體實現(xiàn)。
1 鋼鐵企業(yè)信息化體系結(jié)構(gòu)
在鋼鐵企業(yè)信息化過程中一般將信息系統(tǒng)與控制系統(tǒng)分為四級：其中L4為企業(yè)資源計劃系統(tǒng)(ERP)；L3為分廠(車間)生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)；L2為過程控制系統(tǒng)PCS(Process Control System)；L1為基礎(chǔ)自動化系統(tǒng)，如圖1所示。L4的ERP負責企業(yè)的經(jīng)營決策和生產(chǎn)規(guī)劃；L3的MES負責企業(yè)生產(chǎn)調(diào)度和系統(tǒng)過程優(yōu)化；L2及L1負責生產(chǎn)過程控制。
位于最底層的L1和L2以設(shè)備綜合控制為核心，聚焦于生產(chǎn)過程的設(shè)備，監(jiān)控生產(chǎn)設(shè)備的運行狀況，控制整個生產(chǎn)過程。
L3以優(yōu)化管理、優(yōu)化運行為核心。MES將生產(chǎn)過程控制、生產(chǎn)過程管理和經(jīng)營管理活動中產(chǎn)生的諸多信息進行轉(zhuǎn)換、加工、傳遞，是生產(chǎn)過程控制與管理信息集成的重要橋梁和紐帶。MES要完成生產(chǎn)計劃的調(diào)度與統(tǒng)計、生產(chǎn)過程成本控制、產(chǎn)品質(zhì)量控制與管理、物流控制與管理、設(shè)備安全控制與管理、生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集與處理等功能。
L4以財物分析／決策為核心，以產(chǎn)品的生產(chǎn)和銷售為處理對象，聚焦于定貨、交貨期、成本和顧客的關(guān)系等，直接面向管理層和決策層。
在以上四級體系結(jié)構(gòu)中，逐級之間處在互相依賴和數(shù)據(jù)傳遞的關(guān)系。L1-L3各級之間有嚴格的依賴關(guān)系，上級控制下級，下級向上級反饋運行信息，形成閉環(huán)的控制機制。L3與L4之間更注重信息的關(guān)聯(lián)性和管理性。L4的ERP系統(tǒng)與L3的MES系統(tǒng)的有效集成，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(guān)鍵因素。
2 ERP與MES集成技術(shù)
2.1 ERP與MES的集成方法
ERP與MES集成的方法是對生產(chǎn)相關(guān)的業(yè)務(wù)流程進行疏理和優(yōu)化，通過流程來把MES和ERP集成到一起，基于流程在MES和ERP之間的“進”和“出”來設(shè)計兩個系統(tǒng)間的接口。ERP與MES一起構(gòu)成計劃、控制、反饋、調(diào)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、過程控制系緲基礎(chǔ)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，起著承上啟下的作用，是ERP系統(tǒng)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)和保證。
2.2 ERP與MES集成的信息流程
鋼鐵企業(yè)MES通常包括以下功能模塊：生產(chǎn)訂單管理、生產(chǎn)計劃管理、生產(chǎn)實績與跟蹤、質(zhì)量管理、原料庫管理、成品庫管理、發(fā)貨管理、統(tǒng)計報表、鋼包管理、系統(tǒng)管理及接口通信等。ERP與MES功能模塊及信息流程如圖2所示。
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(年生產(chǎn)計劃、月生產(chǎn)計劃)，同時根據(jù)質(zhì)每標準進行質(zhì)量設(shè)計，生產(chǎn)計劃和質(zhì)量設(shè)計結(jié)果由ERP導入MES，MES根據(jù)這些信息排出更細致的生產(chǎn)計劃(日生產(chǎn)計劃、班次生產(chǎn)計劃等)。由ERP傳入MES的生產(chǎn)計劃的具體數(shù)據(jù)有：生產(chǎn)訂單、物料編碼、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)時問、預計完成生產(chǎn)時間等；由ERP傳入MES的質(zhì)量設(shè)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、幾何尺寸要求、表面質(zhì)量要求等。
