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    1  企業(yè)信息化中MES的定位

    隨著國內(nèi)企業(yè)信息化的日趨深入，制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）的重要性逐漸被流程行業(yè)企業(yè)所熟悉，但是對MES在企業(yè)信息化的定位還存在仁者見仁、智者見智的不同觀點。總結國內(nèi)冶金企業(yè)信息化的現(xiàn)狀，根據(jù)ERP和MES的功能劃分，有“大ERP小MES”和“小ERP大MES”兩種情況。前者強調(diào)企業(yè)資源的統(tǒng)一配置和優(yōu)化，ERP包打天下，把MES作為向ERP提供現(xiàn)場數(shù)據(jù)的手段；后者認為ERP只需要提供公司的財務、銷售、采購的統(tǒng)一管理，由MES實現(xiàn)余下的所有功能。筆者認為，ERP和MES的功能劃分不能泛泛而談，應該結合各企業(yè)的管理模式和業(yè)務流程，具體問題具體分析，而基本的劃分原則是保證企業(yè)業(yè)務流程閉環(huán)，不脫節(jié)、不重疊。解決問題的出發(fā)點，是從分析企業(yè)的價值鏈出發(fā)，而不是拘泥于ERP、MES的字面意義的詮釋。

    1.1  市場的角度

    根據(jù)McKinsey公司對鋼鐵行業(yè)的分析，影響顧客購買的因素依次為產(chǎn)品價格（30%），產(chǎn)品質(zhì)量（26%），交貨時間（18%），按時發(fā)貨（16%），技術支持（10%）。

    可以進一步把企業(yè)的效益表示為產(chǎn)品質(zhì)量（q）、產(chǎn)品成本（c）、交貨時間（t）的函數(shù)，即
企業(yè)效益≈∑f(q,1/c,1/t)

    其中：q=品種結構+質(zhì)量設計+原料質(zhì)量+制造質(zhì)量+服務質(zhì)量
    c=銷售費用+管理費用+制造成本（原料、能源、耐材、維修）+人工成本
    t=計劃時間+采購時間+制造時間+發(fā)運時間

    J.M.Nicholas在《競爭性制造管理》一書中指出，關注客戶需求是基本的和重要的開始，然后，競爭的關鍵則取決于生產(chǎn)能力。勝者與失敗者不同的地方在于前者能持續(xù)地提供更好（better）、更便宜（cheaper）、更快（faster）、更柔性（more agile）的產(chǎn)品和服務。

    1.2  管理過程的角度

    一般來說，企業(yè)管理應包括企業(yè)級管理和分廠級管理兩個不同層次，而企業(yè)信息化也應包括企業(yè)級信息化和分廠級信息化兩方面內(nèi)容。

    根據(jù)管理過程學派的觀點，“管理”主要致力于研究和說明管理人員做些什么（計劃）和如何做好這些工作（執(zhí)行）兩方面的內(nèi)容。企業(yè)級管理關注的是前者，分廠級管理則側重后者。表1給出了兩者的特點比較。

 

根據(jù)Forrester Research 公司2000年7月對全球50%制造企業(yè)的調(diào)查，企業(yè)遇到的最大問題依次為工廠運行的可見度低（38%）、不準確的需求預測（36%）、缺乏信息交互（24%）、供應不足（18%）、用戶滿意度低（8%）等，而排在首位的工廠運行可見度低與分廠級管理聯(lián)系密切。同期調(diào)查表明，在企業(yè)信息化投入方面，公司運營管理占26%，ERP/PDM/CAD占34%，CRM占16%，SCM占19%，用在制造執(zhí)行的投入最少，只占企業(yè)信息化投資的5%。制造企業(yè)投入與存在問題的關聯(lián)分析從反面印證了分廠級信息化的重要性。
實際上，有很多企業(yè)因為沒有具備一種執(zhí)行能力而無法發(fā)揮自己的潛力，計劃和結果之間的差距也就非常明顯了，正如Larry Bossidy指出的那樣：“除非各級領導任務都能夠確切地掌握和實踐執(zhí)行的學問，否則沒有一家公司能夠徹底兌現(xiàn)自己的承諾，也無法真正地適應不斷變化的環(huán)境。執(zhí)行應該成為一家公司的戰(zhàn)略和目標的重要組成部分，它是目標和組織結果之間缺失的一環(huán)（missing link）”。
MES定位為分廠級信息化，旨在提高企業(yè)的制造執(zhí)行能力。其地位不可能簡單地被企業(yè)級信息化所覆蓋，其功能也不僅僅是實現(xiàn)管理與控制的信息交互那么單純，MES有其獨特的內(nèi)涵和效益目標。
1.3  價值鏈和作業(yè)流程
企業(yè)每項生產(chǎn)經(jīng)營活動都是其創(chuàng)造價值的經(jīng)濟活動，企業(yè)所有的互不相同但又相互關聯(lián)的生產(chǎn)經(jīng)營活動，便構成了創(chuàng)造價值的一個動態(tài)過程，即價值鏈。企業(yè)信息化的目的是以作業(yè)流程為中心，打破傳統(tǒng)的組織結構，通過扁平化，達到加大內(nèi)部溝通、加快外部響應的目的。企業(yè)通過協(xié)調(diào)、優(yōu)化各價值活動間的聯(lián)系，廢除非增值業(yè)務、改善非效率性業(yè)務，獲得成本、質(zhì)量、服務和速度等方面的改善，增強企業(yè)競爭能力。因此，確定企業(yè)信息化結構和功能的前提是對企業(yè)價值鏈和作業(yè)流程有完整的認識。

圖1  武鋼整體產(chǎn)銷系統(tǒng)架構
對于流程行業(yè)，應重點考慮以下4個方面：
(1)  對于計劃體系，應根據(jù)AMR的制造業(yè)務過程的REPAC（Ready、Execution、Process、Analyze、Coordinate）模型，保證從經(jīng)營計劃（年）、銷售計劃、訂單需求、生產(chǎn)計劃（月）、作業(yè)計劃（日）到各工位的批次控制（生產(chǎn)節(jié)奏協(xié)調(diào)）的一體化；
(2)  對于質(zhì)量體系，應基于戴明的PDCA（Plan-Do-Check-Act）循環(huán)，實現(xiàn)新產(chǎn)品開發(fā)、產(chǎn)品標準、制造標準、產(chǎn)品質(zhì)量判驗、質(zhì)量控制、廢次品分析和質(zhì)量持續(xù)改進的一體化；
(3)  對于成本體系，應保證產(chǎn)品成本模擬、計劃成本、實際成本、成本差異分析、成本控制、成本核算的一體化；
(4)  對于設備體系，實現(xiàn)設備基礎管理、設備維護、設備維修、設備監(jiān)控、突發(fā)故障管理、備件管理的一體化。
圖1給出的武鋼整體產(chǎn)銷系統(tǒng)架構既是武鋼綜合考慮企業(yè)價值鏈后業(yè)務流程重組后的結果。
2  面向企業(yè)效益的MES
MES旨在提高企業(yè)的制造執(zhí)行能力，為企業(yè)創(chuàng)造效益。要實現(xiàn)這一目標，應該注意準確及時信息、規(guī)范業(yè)務、工具運用和管理創(chuàng)新等幾方面的問題。
2.1  準確及時信息
業(yè)務重組也好，組織結構扁平化也罷，其前提是做到信息的上通下達，前呼后應。而且這里的信息應該是準確、實時、一致的數(shù)據(jù)自動轉化而來的，MES在企業(yè)信息化中承上啟下的地位非常重要。自動化水平高的企業(yè)可以從過程控制計算機數(shù)據(jù)庫中讀取；沒有過程控制計算機的，至少應建立實時數(shù)據(jù)庫，直接讀取控制設備數(shù)據(jù)，根據(jù)生產(chǎn)管理流程對數(shù)據(jù)加以組織、處理轉為企業(yè)管理所需的信息。
2.2  規(guī)范業(yè)務
基本事務處理功能是企業(yè)持續(xù)穩(wěn)定提高企業(yè)管理水平的開始，企業(yè)通過對這些基本功能的梳理和規(guī)范化，可以規(guī)范業(yè)務流程及員工業(yè)務行為，大大改善企業(yè)的業(yè)務盲動性和隨機性，打下很堅實的管理根基，加速業(yè)務處理和提高業(yè)務能力。
2.3  工具運用
MES決策過程和決策方法有一定規(guī)律可循，但又不能完全確定，即有所了解但不全面、有所分析但不確切、有所估計但不確定。解決這種問題，可充分利用統(tǒng)計學、運籌學和管理學的知識與MES信息技術結合，為決策提供有章可循的方法和有效的工具。這些方法和工具融入MES中，會大大提高管理者決策效率和效益。以質(zhì)量管理功能為例，質(zhì)量檢驗有統(tǒng)計抽樣檢驗法；質(zhì)量控制有SQC法、6Sigma法；質(zhì)量分析和質(zhì)量改進有老七種工具：排列圖（Pareto Diagram）、因果分析圖（魚刺圖）、直方圖、檢查表、分層圖、散步圖（并結合相關分析和回歸分析）和控制圖，新七種工具：關聯(lián)圖法、親緣圖法（Affinity Diagrams，又稱KJ法）、系統(tǒng)圖法、矩陣圖法、矩陣數(shù)據(jù)分析法、決策過程計劃圖法和箭頭圖法。
2.4  管理創(chuàng)新
信息化是起點，目的是提高管理水平，創(chuàng)造效益，只有伴隨著管理模式和方法的不斷進步，才能充分發(fā)揮MES的作用。以成本管理和控制為例，MES成本管理控制系統(tǒng)與一般財務管理或成本會計意義下的成本管理控制不完全相同，強調(diào)實時動態(tài)和可控性，著眼于企業(yè)持續(xù)改進和成本不斷降低。因此，應該摒棄傳統(tǒng)成本計算方法，以“產(chǎn)品”為中心轉移到以“作業(yè)”為中心上來，采用以作業(yè)為基礎的成本計算法（ABC，Activity Based Costing），通過對所有作業(yè)跟蹤進行動態(tài)反映，通過多作業(yè)成本的確認、計算，為盡可能地消除非增值性作業(yè)、改進增值作業(yè)及時提供有用信息，減少不必要的損失和浪費。
3  實施MES注意的問題
3.1  成熟度模型
企業(yè)應用MES成敗或?qū)嵤┖笮б娴拇笮。c企業(yè)現(xiàn)有的制造執(zhí)行能力的水平有關，與企業(yè)準備提升哪方面的制造執(zhí)行能力有關，因此，企業(yè)選擇MES產(chǎn)品及MES功能之前，需要對企業(yè)自身狀況做出理性的分析，以確定采用MES的必要性和可行性，為此，MESA International給出了MES成熟度模型。
通過以下MES成熟度模型，企業(yè)可以根據(jù)目前的狀況，結合競爭環(huán)境對本行業(yè)制造執(zhí)行能力的要求，確定自己努力的方向，針對性地實施MES，以達到關鍵實績指標。
3.2  MES實施的三段論
一般地，企業(yè)MES實施都會經(jīng)過三個典型的發(fā)展階段，即信息集成階段、事務處理階段和制造智能階段。每個企業(yè)，無論其規(guī)模大小或業(yè)務繁簡，都必然經(jīng)歷以上三個階段，從而最終完成其MES的建設過程。
(1)  信息集成階段
MES的主要功能之一即將企業(yè)管理和過程控制銜接起來，形成從傳感器到ERP的信息集成。因此，信息集成是流程行業(yè)ERP成功發(fā)揮作用的基礎條件，也是實施MES的第一步。
MES信息集成包括：與ERP信息集成、MES橫向信息集成、與PCS（過程控制層）信息集成。
圖2給出了MES信息集成的示意圖，描述了在ERP、MES和控制層的操作、關聯(lián)和數(shù)據(jù)流。圖2的左部為ERP，時間粒度為天、周、月和年，即100倍時間因子。ERP關注產(chǎn)品使用、顧客定單和材料需求，給MES發(fā)出生產(chǎn)更多產(chǎn)品或庫存以滿足客戶定單要求。MES負責執(zhí)行產(chǎn)品制造和所有與產(chǎn)品制造有關的操作。料單和產(chǎn)品設計細節(jié)可以存儲在MES層，通過MES轉化為“如何生產(chǎn)”的指令，提供給操作者和物理設備。MES的時間粒度為天、班、小時、分或秒，即10倍時間因子。一旦指令、規(guī)范或其它形式的制造要求傳遞給控制層，后者負責執(zhí)行動作，以實時方式，即1倍時間因子（小于1秒），意味著一直有很多操作同時發(fā)生以控制或調(diào)節(jié)制造過程來維持希望允許范圍或輸出。每一層也會發(fā)生雙向數(shù)據(jù)交換，以測量計劃執(zhí)行情況，通知意料之外的狀態(tài)變化、報警信息和異常事件。MES是一個進入制造過程的雙向窗口，在控制和業(yè)務計劃間集成和驅(qū)動關鍵信息流和命令，從而，形成ERP/MES/PCS集成的基礎。

圖2  企業(yè)信息化的數(shù)據(jù)集成
(2)  事務處理階段
基本事務處理功能是企業(yè)持續(xù)穩(wěn)定提高企業(yè)管理水平的開始，企業(yè)通過對這些基本功能的梳理和規(guī)范化，可以規(guī)范業(yè)務流程及員工業(yè)務行為，大大改善企業(yè)的業(yè)務盲動性和隨機性，打下堅實的管理根基，加速業(yè)務處理和提高業(yè)務能力。
事務處理階段對應于決策支持的結構化決策問題，相對比較簡單、直接，其決策過程和解決方法有固定的規(guī)律可循，能用明確的語言和模型加以描述，并可依據(jù)一定的通用模型和決策規(guī)則實現(xiàn)其決策規(guī)程的基本自動化。
(3)  制造智能階段
目前，大多數(shù)MES只能提供信息集成和基本業(yè)務處理功能，而乏力于總結和提煉出用于生產(chǎn)管理科學決策的信息。大量數(shù)據(jù)只是以各種不同類型的報表呈現(xiàn)，而決策好壞仍然依賴于生產(chǎn)管理者的經(jīng)驗和直覺。一個有效的MES應該具有制造智能，即基于數(shù)據(jù)、信息、知識的綜合和分析能力，快速反應地總結業(yè)務運作的實際情況，為管理者做出正確、及時的決策提供支持。制造智能對應于決策支持的半結構化決策問題和非結構化決策問題。
解決半結構化決策問題的制造智能，可充分利用統(tǒng)計學、運籌學和管理學的知識與MES信息技術結合，為決策提供有章可循的方法和有效的工具。這些方法和工具融入MES中，會大大提高管理者決策效率和效益。
解決非結構化決策問題，可充分利用人工智能的研究成果。特別是近年來發(fā)展起來的數(shù)據(jù)倉庫（DW）、在線分析（OLAP）和數(shù)據(jù)挖掘（DM）技術。
由于網(wǎng)絡化制造的發(fā)展，數(shù)據(jù)量急劇增加，在生產(chǎn)過程中要產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)。盡管這些存儲數(shù)據(jù)有可能揭示生產(chǎn)變化趨勢、設備狀況及其他重要領域的信息，但是需要尖端的分析工具從數(shù)據(jù)庫/數(shù)據(jù)倉庫中獲得這些信息，并以用戶能夠理解的方式提供給企業(yè)中的生產(chǎn)管理人員。目前的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)可以高效地實現(xiàn)數(shù)據(jù)的錄入、查詢、統(tǒng)計等功能，但無法發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)中存在的關系和規(guī)則，無法根據(jù)現(xiàn)有的數(shù)據(jù)預測未來的發(fā)展趨勢。而采用數(shù)據(jù)挖掘技術和人工智能的方法使數(shù)據(jù)庫技術進入了一個更高級的階段，它不僅能對過去的數(shù)據(jù)進行查詢和遍歷，并且能夠找出過去數(shù)據(jù)之間的潛在聯(lián)系，從而促進信息的傳遞。
應用人工智能領域中的機器學習技術和統(tǒng)計學方法，采用當前數(shù)據(jù)挖掘技術的國際科學前沿的最新成果，如神經(jīng)網(wǎng)絡、決策樹、貝葉斯網(wǎng)絡、規(guī)則歸納、Kohonen網(wǎng)絡模型等，通過分析歷史的生產(chǎn)數(shù)據(jù)、庫存數(shù)據(jù)和交易數(shù)據(jù)，可以發(fā)現(xiàn)企業(yè)資源消耗的關鍵點和影響產(chǎn)品質(zhì)量的主要因素，從而為企業(yè)客戶資源優(yōu)化配置提供決策依據(jù)，例如提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低庫存、提高庫存周轉率、提高資金使用率等。同時，借助MES的集成功能，分析結果可直接應用于生產(chǎn)過程，使生產(chǎn)過程處于良性循環(huán)。
4  結論
制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）旨在提升企業(yè)執(zhí)行能力，具有不可替代的功能，競爭環(huán)境下的流程行業(yè)企業(yè)應分清不同制造管理系統(tǒng)的目標和作用，明確MES在集成系統(tǒng)中的定位，重視信息的準確及時、規(guī)范流程、利用工具、管理創(chuàng)新，根據(jù)MES成熟度模型對自身的執(zhí)行能力進行分析，按照信息集成、事務處理、制造智能三階段循序漸進地實施MES系統(tǒng)，才能充分發(fā)揮企業(yè)信息化的作用，提高企業(yè)競爭力，為企業(yè)帶來預期效益。