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1、前不久北京闭幕的中国制造业信息化 MES 产业技术论坛上，863CIMS 主题专家组副组长褚健教授很有感受地说，“中国的整个工业构造不完善，导致了大多数的企业在治理等方面都是粗放型的，现在我国的能源紧缺，1 个单位 GDP 的增长我国就要消耗 1.6 个单位的能耗，这极不符合科学进展的规律。流程工业里最重要的是能源和原材料两大行业，假设我们在节能和环保方面不发挥作用，这就会大大影响我国工业的可持续进展，因此我们要紧紧围绕节能降耗，用MES 来优化某些单元的降耗，来进展整体的优化，全面提升企业的节能降耗水平。现在，假设大家略微关心一下我国的能源形式，就会觉察这是一件迫在眉睫的事情，而我们的 ME
2、S 在节能降耗方面无疑是最能发挥作用的。”MES 在中国走过的历程，业已不短，无论是应用还是技术研发。尽管整体生疏和应用状况有着长足的进步，但是 MES 在中国还是处于初级进展时期。此次论坛上，褚健教授明确提出了 MES 的三个目标：“实际是以依据生产为目标，以节能降耗为目标， 以增加企业效益为目标。根本是以这三个目标作为今后自动化领域，以及流程工业综合的一个目标。”一、钢铁和石化，中国流程行业 MES 的两大舞台提到 MES，不能不提钢铁和石化行业。首先是这两大行业对于信息化的要求更高需求更迫切；其次，ME S 对提高企业生产效率、提高产品质量、降低消耗具有至关重要的作用，像这样规模浩大的行
3、业实行ME S 系统对于节能增效的意义更为深远；第三，MES 通常是一个很大的整体软件系统，其定制和维护的本钱很高，大舞台应当在大型的、实力雄厚的行业。所以，目前钢铁和石化是中国流程行业MES 的两大舞台。钢铁工业的 MES 和销售、合同、打算、计量、检化验、本钱核算、中间库和发运治理集成在一起，统称为产销一体化。产销一体化在薄板生产企业中特别重要，它可以使制造过程与用户需求最大程度上匹配起来，削减不必要的中间品库存；能够显著加快交货期。来看一组来自中国钢铁工业协会的统计数据，中国目前共有钢铁企业几百家，其中产量超过百万吨的依据重点的钢铁企业共有 65 家，每年中国钢铁工业协会都对 65 家重
4、点企业以及 12 大钢的主要的生产工序依据自动化划分，自动化程度进展调查、统计，都供给一些数据，下面我们来看一个统计的数据。截止 2023 年 6 月统计，车间治理或者生产制造执行系统应用的计算机已经到达了 1500 多台，MES 在冶金企业生产过程各工序的应用水平参差不齐，应用才刚刚起步，整体应用水平还比较低，很多地方仅仅是在车间或者厂内建设了计算机的局域网或者少量的生产报表的处理系统，大量的实际生产数据还是通过人工来进展输入，下面这三长图是在三个层次上做的一些统计，分别就各个工序从烧结、高炉、电路、轧钢等进展统计，在根底自动化层面上，自动化的水平是格外之高，应用的普及程度也格外之广，在过程
5、自动化上，根本上在大局部工序也到达了 40到 80的普及的程度，但是在制造执行系统，就是 ME S 方面，整个普及的程度还格外低，普及程度最广的在轧钢这样一个工序，应用率也仅仅到达50多一点，这说明在国家冶金企业 MES 的普及应用方面还有格外大的市场空间。国内最早的钢铁企业 MES 系统应当追溯到 1988 年 9 月份投产的宝钢 2030 冷轧生产把握系统(FLS，当时称之为 L3 系统), 它是为了支持与指导现场车间级的生产治理，伴随着工艺设备、自动化设备一起从德国引进的，它包括了生产合同治理、作业打算治理、调度治理、仓库治理、物料跟踪与实绩治理、质量把握治理、发货治理、轧辊治理、检化验
6、治理等功能，是后来 90 年月 MESA 公布 MES 概念与定义的 MES 的原始雏形。中国钢铁工业协会信息化专务理事漆永教授在此次 MES 论坛上介绍，“中国的钢铁企业我们进展了 M ES 建设的有：到目前为止，已经有宝钢、武钢等 21 家完成了信息化的一期工程，另外还有鞍钢、攀钢等 10 家在建。目前，这21 家企业占全国钢产量的 30.2%，加上在建的10 家，两年内将有占钢铁行业总产量 55.3%的企业会实现信息化。完成一期工程的企业中，实现产销一体的有宝钢、武钢、湘钢，天津钢管、马钢、宝钢集团的上钢一厂、梅山钢铁、济钢等 11 家，他们的产销一体化中已经包含 MES 的内容。制造执
7、行系统和它相连的产销一体化的系统在钢铁业里面轧制产线板材是最紧迫的。没有 MES 系统，没有连接MES 和 ERP 的产销一体化系统或者国外叫做定单执行系统，很难提高中国钢铁业的核心竞争力，为什么？依据 2023 年的统计数据，国内的平均时间是 10，国际是 2 左右。国际上先进的企业要订货的时候，能不能接单？ 这都成为问题。产销一体化上去以后是我们钢铁业的制造者和我们的产品使用者双赢的局面，是很必要的。对于MES 系统，可以说假设我们不做这一件事情，那我们就会落后，在将来的竞争里面被淘汰出局。”另一大行业石油化工生产属于连续性生产，虽然生产线一级自动化程度较高，但对物料平衡的治理，仍处于粗放
8、状态。传统的物料平衡治理主要以月度为周期，缺乏准时、准确的物料平衡数据，成为生产精细化治理的瓶颈，尤其在企业实施ERP 系统后，ERP 的物料、资金流、信息流三流合一的功能受到制约。如何将物料平衡治理周期从月缩短到旬、日，物料粒度准确到组分，成为石化行业对MES 的一个迫切要求。另外，石化行业的生产是一个多投入、多产出的过程，即：每套装置的产出同时包含着各种不同的半成或产成品，其中半成品进入下一套装置又会产生各种不同的产品，同时还存在着物料回流的现象，即： 一些物料可能要从后阶段向前阶段重循环再加工。这样，物料在装置中往复循环，使得治理者很难搞清楚原料与产成品之间的组分关系，产成品如何分担原料
9、的本钱。石油化工行业的这些特点使日常生产的精细化治理难度大大提高。从本钱核算的角度来看，治理者很难确定哪些产品是哪批原料生产出来的，这样每一批次原料的产成率无从得知，本钱核算的精细化治理成了纸上谈兵；从车间、班组绩效考核的角度来看，生产是在设备中连续进展的，一条加工流程上有多套生产装置，每套装置产出的半成品又会沿着不同路线进入其他产线，治理者对每套装置的生产状况只有一个数量上的总概念，但是具体到每个班组生产效率、生产质量上却难以准确考核。而石化行业的排头兵中石化 2023 年开发出了具有自主学问产权、符合我们企业特色的 MES 系统，称为 SMESV1.0 版，已经通过了 863 专家组评审通
10、过，现在已经在发挥作用。中石化 ERP 建设是从 2023 年就开头规划建设，到现在已经有 24 家企业上了 ERP 系统，有十几家炼化企业上了 ERP 系统。在十五规划中制定综合自动化系统的总体解决方案，确立了 MES 承上启下的状况。据中石化李德芳教师介绍 MES 的实施效果：“MES 跟其它系统，PMC、ERP 系统集合得越好发挥的效果也越好。这里面介绍几个方面的效益的分析。第一个就是通过对物流的综合的跟踪治理，觉察问题，可以有效降低油品的损耗。由于过去我们对油品跑冒滴漏比较严峻，有了这套系统可以对大的误差，大的问题，这个系统可以侦破，可以报警，所以这样可以准时地觉察这个问题出在哪儿，是
11、哪儿治理环节出问题或者哪个仪表不准确。其次就是中石化过去对公用工程，水电气风治理比较薄弱，有了这套系统之后对公用工程的数据进展有效的治理，这样降低了能耗，提高了资源的能源的使用效率。第三，MES 为 ERP 系统供给准确准时的生态数据，提高了 ERP 效果的应用效果。过去 ERP 系统半个月一个月导入一次数据，现在有了MES 系统就可以每天把生产数据导入到 ERP 系统。第四就是生产排产、生产调度优化，提高了生产效率和效益。对生产的调度、治理自然而然精细化的水平就提高了，整个企业的精细化治理水平得到了提高。”总结以上，MES 有明显的行业特征，MES 最突出地反映出行业的特点，比方冶金和石化的
12、 MES 有明显的不同的特点，反映出行业的特征，所以它通过PCS 系统能够和工艺设备实现严密的结合。宝信副总经理丛力群在此次论坛上表示“目前没有一个能够适用于全部行业的一个通用的 MES 产品。”二、国产和洋品牌，哪一个更适合中国？比较国产 MES 系统和洋品牌的 MES 系统，我们先分别来看看它们各自的渊源。国产的 MES 起源：在国家“十五”打算以前，国内企业信息化治理领域的技术和产品的争论，主要精力都集中在 MRPII 到 ERP，而 MES 技术争论几乎是空白。其缘由，相对于 ERP 等离线治理系统而言，MES 要求生产和制造过程的数据、信息等是实时在线，MES 面对企业的生产过程和制
13、造过程的治理比较困难， 这是其一，其二由于企业底层制造过程信息化弱，针对制造过程的治理困难，企业MES 需求没有突显出来。“九五”末期，面对 21 世纪，一轮的“十五”科技进展规划，CIMS 专家组组织流程工业课题争论， 由国内主要高校和宝钢等单位参与争论。课题组经过近一年时间，探讨了国内外流程工业、生产治理与高技术的结合、企业应用等方面进展和趋势，对MES 在国外和将来制造业进展中的重要性达成共识。结合当时国内流程工业制造过程信息化根底和水平，相比离散制造业信息化更高的现状，专家组提出了“制造执行系统”概念，明确了MES 前沿技术争论方向。不仅如此，专家们认为，对于制造业而言，信息技术应用效
14、益的产生，除了制造业本身的制造过程信息化以外，制造过程的治理信息化也是格外重要的。“十五”期间，国家 863 工程争论，将MES 作为重点争论课题，流程工业领域MES 成为技术争论的突破口。首先，国内在MES 系统体系架构、功能等方面的争论取得了确定进展。过去，MES 的争论和开发，将ER P 系统中打算和调度等相关功能移植到 MES 体系架构中。从技术层面看，流程行业MES 体系架构、功能、平台的技术开发根本把握，并形成系统平台。其次，围绕国内生产治理的国情，开发适合国内企业应用的 MES，争论开发单位和应用企业已经在向这个方向努力。第三，MES 系统在工程界、企业中已经得到应用，并且见到了
15、应用成效。目前，我国MES 开发的产品主要是软件供给商、企业自主开发、企业与科研院所共同开发几种主要的争论开发途径，最终殊途同归，在MES 技术进展成熟阶段，必定催生专业供给商的产生。而且行业的需求对于国产 MES 有着很大的促进作用。譬如，在对 MES 需求最迫切的钢铁和石化行业，催生了国产 M ES 系统做得比较抱负的宝信和石化盈科公司。除了他们，国内还有华铁海兴、灵蛙等等。国外的 MES 系统，主要来源于 IBM、西门子、GE Fanuc 自动化公司 SPC 以及 APRISO。“国外 MES 软件供给商在 ERP 系统中贯穿了局部 MES 功能，但是，由于他们对中国外乡化的生产制造过程
16、不了解，特别是针对生产制造过程的实时性、行业特性等很难开发出相应的应用模块。由此，国内 M ES 市场将来的生力军应当是国内供给商。”柴天佑院士表示。MES 对提高企业生产效率、提高产品质量、降低消耗具有至关重要的作用。企业要以进展的眼光， 看到 MES 需求的长远性。由于 MSE 应用的特别性，必需长期不懈地坚持科研、技术开发和工程应用三者的有机结合才能真正取得成效。但是，适合我国MES 争论开发三位一体的科研机制尚未建立起来，争论队伍、组织尚未形成，有待于进一步进展。要实现 MES 的优化、智能化，需要MES 技术的争论者、软件系统开发商与企业三位一体，严密结合。最终，MES 将从系统平台
17、技术的应用走向与行业、企业、生产制造过程亲热的结合、集成与统一。特别值得一提的是，中石化和宝钢这两大集团都是世界 500 强的企业，是国内的行业典范企业，能够应用我们国家自己争论开发的 MES 系统，对中国其它的行业、企业起到很大的示范和鼓舞作用。但是，国内 MES 的争论开发和技术应用照旧与国外有相当大差距，主要表现在以下两个方面：MES 中很主要的内容是生产过程治理，其中必定要涉及生产打算，包括产品的质量打算、消耗打算、本钱打算等等，这些打算最终通过调度指令、生产活动。过程优化问题是我国 MES 争论中的弱项。MES 的智能化，也是我国 MES 争论开发与国外有差距的一个方面。过去，生产过
18、程治理，凭借治理人员和操作人员的阅历，我国MES 系统仅仅供给了一个替代阅历治理方式的操作系统平台，但是，如何将生产治理者的阅历固化在 MES 系统中，在我国 MES 争论开发中还没有涉及。MES 智能化是将来我国 MES 实现跨越进展的主要方向。柴天佑院士认为，“MES 技术的争论者、软件系统开发商与企业三位一体，严密结合，才能实现 MES 的优化和智能化。”三、完毕语在业界，存在着为数浩大的ERP 厂商和开发军团，但这局部厂商只有较少局部会向MES 的方向进展，其缘由是：MES 与工业把握严密结合，其研发和实施需要很强的工业自动化根底和工业现场工程阅历，这是一道比较高的技术门槛，将很多 E
19、RP 类型的 IT 厂商拒之门外。但随着行业和经济规模的进展，会有相当局部的 IT 厂商与自动化厂商、制造型企业合并或严密合作，在2-3 年后，MES 厂商可能会如雨后春笋般涌现，其技术和实施手段也必定将日趋成熟。随着流程企业信息化应用的不断深入，MES 的需求将越来越广泛，在中国企业的应用也将更加广泛。在流程行业，将从钢铁和石化两大舞台延长到其它行业； 在离散行业，MES 将在汽车、电子装配等行业得到广泛应用。同时，国产的 MES 技术以及相应厂商也将获得更好成长空间。中国 MES 进展道路曲折，但是前景值得期盼！相关资料：MES 的定义美国先进制造争论机构 AMR(Advanced Man
20、ufacturing Research)将 MES 定义为“位于上层打算治理系统与底层工业把握之间的、面对车间层的治理信息系统”，MES 为操作人员、治理人员供给打算的执行、跟踪以及全部资源(人、设备、物料、客户需求等方面)的当前状态信息。制造执行系统协会(Manufacturing Execution System Association，MESA)也给 MES 做出定义：“M ES 能通过信息传递，对从订单下到达产品完成整个的生产过程进展优化治理。当工厂里面有实时大事发生时，MES 能对此准时做出反响、报告，并用当前的准确数据对它们进展指导和处理。这种对状态变化的快速响应使得 MES 能够
21、削减企业内部没有附加值的活动，有效地指导工厂的生产运作过程，从而使其既能提高工厂准时交货力气、改善物料的流通性能，又能提高生产回报率。MES 还通过双向的直接通讯在企业内部和整个产品供给链中供给有关产品德为的关键任务信息。”后者对于 MES 的定义强调了以下三点：1.MES 是对整个车间制造过程的优化，而不是单一解决某个生产瓶颈。2.MES 必需供给实时收集生产过程数据的功能，并做出相应的分析和处理。3.MES 需要与打算层和把握层进展信息交互，通过企业的连续信息流来实现企业信息集成。MES 的定位模型MES 作为面对制造的系统必定要与企业其它生产治理系统有亲热关系，MES 在其中起到了信息集线器I nformation Hub的作用，它相当于一个通讯工具为其它应用系统供给生产现场的实时数据。MES 的定位模型如以下图，可看出MES 与其它分系统之间有功能重叠的关系，例如MES，CRM，ERP 中都有人力资源治理，MES 和 PDM 两者都具有文档把握功能，MES 和 SCM 中也同样有调度治理等等。各系统重叠范围的大小与工厂的实际执行状况有关，但每个系统的价值又是唯一的。