近幾年來，我國鋼鐵行業的信息化建設進入了蓬勃發展的時期，各鋼鐵企業都紛紛投入大量資金實施ERP等信息系統，MES也逐步進入人們的視野，一些大型企業已經或正在準備實施MES系統。本文從鋼鐵行業的IT應用分析出發，就MES與ERP的分工和集成做一些簡要的探討。
鋼鐵行業IT應用特點
鋼鐵企業是連續的流程型企業，鋼鐵的生產是連續（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，生產條件嚴格，并且是多工廠聯合生產，生產設備多，自動化程度比較高，有大量的自動化設備、數據采集系統和檢化驗系統。鋼鐵行業的這些行業特點決定了鋼鐵企業的信息化具有其自身的特點，即不僅要進行業務層的系統建設，還要考慮底層與設備相關的控制和生產管理系統，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與生產設備結合緊密，關注與設備相關的自動控制和優化，包括整個生產線的過程控制和單體設備基礎自動化，是整個鋼鐵企業信息化的基礎。L3是制造執行系統（MES），進行生產作業的計劃、執行與監控以及生產實時數據的采集和管理。L1～L3面向生產過程控制，強調信息的時效性和準確性。
L4針對鋼鐵企業業務層面的管理，以ERP為核心應用，還包括CRM、SCM、電子商務等業務運作管理系統，在現代企業管理理論的指導下，通過信息系統把先進的管理理念和方法固化下來，對企業的內、外部供應鏈進行系統、高效的整合和管理。
L5在整個鋼鐵企業IT層次模型的最高層，對ERP等L4應用系統提供的大量業務數據進行挖掘、分析，得出各維度的分析建議，為企業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據傳遞關系。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，形成閉環的控制機制。L3以上關注信息的關聯性和可管理性，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據，強調層次之間的有效集成。
目前我國鋼鐵企業在L1、L2都有了一定的積累，有的已經達到比較高的水平，雖然不同鋼鐵企業的具體自動化程度有所不同，但從整個行業看，基礎自動化、過程自動化在鋼鐵企業中得到了廣泛應用，并伴隨自動化技術的發展而逐步加深。L4的ERP是各企業信息化建設的重點，同時也有不少企業開始關注L3的MES。事實上，ERP和MES的有效整合是鋼鐵企業信息化實現“產銷一體化”和“管控一體化”目標的一個關鍵因素。
MES與ERP的分工
對于ERP人們都已經很熟悉了，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思想和產品為宗旨的貿易聯合會MESA?International?（MES國際聯合會）對MES的定義如下：MES能通過信息傳遞對從訂單下達到產品完成的整個生產過程進行優化管理。當工廠發生實時事件時，MES能對此及時做出反應、報告，并用當前的準確數據對它們進行指導和處理，這種對狀態變化的迅速響應使MES能夠減少企業內部沒有附加值的活動，有效地指導工廠的生產運作過程，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，又能提高生產回報率。MES還通過雙向的直接通訊在企業內部和整個產品供應鏈中提供有關產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、資源分配和狀態管理、生產單元分配、過程管理、人力資源管理、維護管理、質量管理、文檔控制、產品跟蹤和產品清單管理、性能分析和數據采集。實際的MES產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排序和調度來優化車間性能；
（2）資源分配和狀態管理：指導勞動者、機器、工具和物料如何協調地進行生產，并跟蹤其現在的工作狀態和剛剛完工情況；
（3）生產單元分配：通過生產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：管理和分發與產品、工藝規程、設計或工作令有關的信息，同時也收集與工作和環境有關的標準信息；
（5）產品跟蹤和產品清單管理：通過監視工件在任意時刻的位置和狀態來獲取每一個產品的歷史紀錄，該記錄向用戶提供產品組及每個最終產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信息數據（工時，出勤等），基于人員資歷、工作模式、業務需求的變化來指導人員的工作；
（8）維護管理：通過活動監控和指導，保證機器和其它資產設備的正常運轉以實現工廠的執行目標；
（9）過程管理：基于計劃和實際產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單元分配和質量管理來實現）；
（10）質量管理：根據工程目標來實時記錄、跟蹤和分析產品和加工過程的質量，以保證產品的質量控制和確定生產中需要注意的問題；
（11）數據采集：監視、收集和組織來自人員、機器和底層控制操作數據以及工序和物料信息，這些數據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是對整個企業或企業集團業務的管理，而MES的管理是針對車間或生產分廠的。即使是功能最完備的MES系統，對整個企業來說，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據的寬度和深度。
（2）管理對象：ERP是對企業整個運營資源（人、財、物）的管理，強調物流、資金流的統一，也即所謂的“業務財務一體化”；MES的管理則更集中于生產現場資源，即設備、工藝、物料等。
（3）管理內容：ERP管理整個企業的內部價值鏈和供應鏈，即銷售、采購、生產、庫存、質量、財務、人力資源等，強調所有這些業務的整合，強調計劃（銷售計劃、生產計劃、采購計劃等）的協調和控制；MES主要管理生產的執行，包括生產質量、生產作業調度、生產實績反饋等。
（4）管理時效：ERP對計劃和業務管理的時間區段比較寬，以年、季、月、旬或周、日為單位；由于對生產現場管控的需要，MES的管理更加細致，管到日、班、小時。在ERP系統產生的長期計劃指導下，MES根據底層控制系統采集的生產實時數據，進行短期生產作業的計劃調度、監控、資源配置和生產過程的優化等工作。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的生產計劃和MES的生產計劃有什么不同：
ERP的生產計劃是以生產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能計劃。
MES的生產計劃以生產物料和生產設備為對象，按生產單元進行排程；以執行為導向，考慮約束條件，把ERP的生產訂單打散，重新計劃生產排程；是基于時間的有限產能計劃。
MES與ERP的集成
鋼鐵行業的信息化建設客觀上要求實現MES與ERP的有效集成，集成的方法是對生產相關的業務流程進行疏理和優化，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”來設計兩個系統間的接口。ERP與MES一起構成計劃、控制、反饋、調整的完整閉環系統，通過接口進行計劃、命令的傳遞和實績的接收，使生產計劃、控制指令、實績信息在整個ERP、MES、過程控制系統/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之間，起承上啟下的作用，是ERP系統數據不落地的基礎和保證。
鋼鐵行業MES通常包括以下功能塊：生產訂單與工序計劃（作業計劃）、質量控制、計量管理、檢化驗管理、進程管理、生產管制與作業管理（生產執行）、庫場管理、軋輥管理、生產統計等。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：
鋼鐵企業在ERP系統中根據銷售訂單和銷售預測排出生產計劃，同時根據質量標準進行質量設計，生產計劃和質量設計結果由ERP導入MES，MES系統根據這些信息排出更細致的生產作業計劃。這里，由ERP傳入MES的生產計劃的具體數據有：生產工單號、產品編碼、鋼種和規格、具體數量、生產單位、對應銷售訂單、預計開始生產時間、預計完成生產時間等；由ERP傳入MES的質量設計的具體數據有：銷售訂單、物料編碼、鋼種和規格、力學性能要求、化學性能要求、生產工藝要求、包裝要求、表面質量要求等。
MES在下發作業計劃以后，對生產的執行進行管理，將生產實績反饋給ERP系統的車間管理和庫存管理模塊，作為計算生產成本的依據。從MES傳入ERP的生產實績的具體數據有：生產工單號、產品編碼、鋼種和規格、生產單位、對應銷售訂單、消耗材料數據、消耗動力數據、資源消耗數據、產出數據等。
MES在生產執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系統的質量管理模塊。從MES傳入ERP的質量結果的具體數據有：生產工單、銷售訂單、物料編碼、鋼種和規格、力學性能結果、化學性能結果、生產工藝結果、表面質量結果等。
銷售發貨在ERP系統中實現，把相關信息傳入MES系統的庫場管理模塊，傳遞的具體數據有：銷售訂單號、銷售行、產品編碼、鋼種和規格、發貨倉庫、發貨時間、出庫數據等。
實現MES與ERP的整合，關鍵在于業務流程的優化和整合以及對所涉及MES和ERP系統的具體分析以充分發揮各系統的長項。首先，信息系統都是為業務服務的，MES和ERP各自解決一部分業務問題，分別反映一部分業務流程，流程是MES與ERP整合的“粘合劑”，通過流程的整體優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又有了新的發展，有的MES系統功能已經非常強大，與ERP在功能實現上有重疊的地方，于是出現了“厚3薄4”和“厚4薄3”（也即重ERP還是重MES）的說法，這需要我們根據企業的實際業務需要，分析所用ERP系統和MES系統的功能特點，對于在兩個系統中都可以實現的功能，比較在ERP中實現、在MES中實現、一部分在ERP中實現，另一部分在MES中實現這幾種方案分別有哪些優點、哪些缺點，然后決定取舍。比如，銷售庫存管理在兩個系統中都能做，但如果涉及與行車的無線感應，而MES系統在這方面比ERP功能強，不需要開發新的接口，在這種情況下，可以由MES完成庫區實物的管理，將相關信息傳遞給ERP，在ERP中進行庫存信息的管理和發運計劃處理。
需要注意的是，不管MES還是ERP，都有自己的實現邏輯，在決定某功能的“歸屬”時，一定要保證該功能在所選系統中實現邏輯的完整性。
鋼鐵企業在決定MES和ERP的整合方案時，還要充分考慮企業產品結構和管理模式的特點。比如，普通的線棒材生產比較穩定、生產條件并不復雜，不需要功能復雜的MES系統，可以采用“厚4薄3”的方案；而板材的生產也因產銷管理模式不同而有所區別，如果是按訂單生產、客戶對訂單狀態的跟蹤有較高要求，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，而MES系統和ERP系統的投資都是很大的，所以，鋼鐵企業在大規模的信息化建設之前，先從業務需要出發來進行統一規劃是很重要也是很有必要的。
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本文標題：探討鋼鐵行業MES與ERP的分工和集成
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