MES在企業(yè)計(jì)劃管理和車間生產(chǎn)控制之間架起了一座信息溝通和管理的橋梁，使企業(yè)將更容易建立一個(gè)快速反映、有彈性、精細(xì)化、統(tǒng)一的信息化制造環(huán)境，幫助企業(yè)提高產(chǎn)品質(zhì)量和環(huán)境，降低材料和人力等資源的消耗。
制造執(zhí)行系統(tǒng)MES(Manufacturing Execution System)是流程工業(yè)綜合自動(dòng)化的核心技術(shù)，其主要功能是負(fù)責(zé)生產(chǎn)管理和調(diào)度執(zhí)行。在集成諸如質(zhì)量控制、文檔管理、生產(chǎn)調(diào)度等功能的基礎(chǔ)上，MES為控制包括物料、設(shè)備、人員、流程指令和設(shè)施在內(nèi)的所有工廠資源，提供了一個(gè)統(tǒng)一平臺，對提高企業(yè)生產(chǎn)效率、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低消耗具有重要的作用。
盡管不像ERP那樣為公眾所熟知，MES同樣是制造業(yè)信息化，特別是流程工業(yè)自動(dòng)化的核心技術(shù)，MES在企業(yè)計(jì)劃管理和車間生產(chǎn)控制之間架起了一座信息溝通和管理的橋梁，使企業(yè)將更容易建立一個(gè)快速反映、有彈性、精細(xì)化、統(tǒng)一的信息化制造環(huán)境，幫助企業(yè)提高產(chǎn)品質(zhì)量和環(huán)境，降低材料和人力等資源的消耗。
MES走入產(chǎn)業(yè)階段
對鋼鐵這樣一個(gè)產(chǎn)品來講，質(zhì)量的設(shè)計(jì)和控制非常重要，而且必須從一開始就要進(jìn)行。對生產(chǎn)線的冶煉、軋制、精整以及包裝等各工序進(jìn)行一貫質(zhì)量設(shè)計(jì)，同時(shí)根據(jù)生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)和實(shí)績數(shù)據(jù)能夠在線實(shí)時(shí)地判定生產(chǎn)過程中發(fā)生的異常的品質(zhì)。通過863項(xiàng)目的支持，上海寶信股份有限公司推出了寶信MES產(chǎn)品，并且把這一產(chǎn)品完整地應(yīng)用到了寶信一鋼不銹鋼生產(chǎn)當(dāng)中，2004年初實(shí)現(xiàn)和整個(gè)生產(chǎn)工序的同步投運(yùn)。根據(jù)中國電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究院做的一份報(bào)告，到2003年底，共有110套MES應(yīng)用于國內(nèi)的鋼鐵企業(yè)。上海寶信股份有限公司副總經(jīng)理叢立群表示，有效地實(shí)施MES的建設(shè)可以實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)和管理系統(tǒng)無縫地對接，這不僅是簡單的系統(tǒng)連接、網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，更重要的是信息的對接。通過這些信息的對接，使得在鋼鐵企業(yè)的整個(gè)決策、管理到控制的過程中，生產(chǎn)的實(shí)際數(shù)據(jù)和生產(chǎn)指令能夠順暢地實(shí)現(xiàn)上傳和下達(dá)，實(shí)現(xiàn)信息不落地的傳輸。
管理著35個(gè)煉廠的中國石化正開始采用MES技術(shù)實(shí)現(xiàn)科學(xué)有效地管理。中國石油化工股份有限公司信息系統(tǒng)管理部主任李德芳說，“中石化從2001年就開始規(guī)劃建設(shè)ERP，但我們認(rèn)為僅有ERP沒有MES不行，在信息化2004年會議上提出了加大MES系統(tǒng)應(yīng)用建設(shè)的力度。”2004年，中國石化開發(fā)出了具有自主知識產(chǎn)權(quán)、符合中國石化企業(yè)特色的中國石化MES系統(tǒng)，稱為S-MESV1.0版，并通過了863專家組評審。
在863專家組的指導(dǎo)下，中國石化開始試行逐步試點(diǎn)實(shí)施、逐步推廣的策略。2004年有4家企業(yè)實(shí)施MES系統(tǒng)，盡管上線半年，MES系統(tǒng)初步顯現(xiàn)了其優(yōu)勢，通過對物流的綜合的跟蹤管理，發(fā)現(xiàn)問題，可以有效降低油品的損耗;過去對公用工程，水電氣風(fēng)管理比較薄弱，有了這套系統(tǒng)之后對公用工程的數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的管理，這樣降低了能耗，提高了資源的能源使用效率;為ERP系統(tǒng)提供準(zhǔn)確及時(shí)的生態(tài)數(shù)據(jù)，提高了ERP效果的應(yīng)用效果;整個(gè)企業(yè)的精細(xì)化管理水平得到了提高。
短短時(shí)間內(nèi)，MES系統(tǒng)能迅速產(chǎn)業(yè)化，李德芳說，“過去很多項(xiàng)目都是做到驗(yàn)收為主，得獎(jiǎng)就完事了。我們在MES項(xiàng)目上，走的是產(chǎn)學(xué)研結(jié)合的道路，由石化盈科牽頭負(fù)責(zé)，采用商業(yè)運(yùn)作模式，形成統(tǒng)一的知識產(chǎn)權(quán)，形成統(tǒng)一設(shè)計(jì)、以保證項(xiàng)目的完整性和先進(jìn)性。”
MES促進(jìn)節(jié)能降耗
MES有什么優(yōu)勢?據(jù)美國專門做自動(dòng)化應(yīng)用市場調(diào)查的ARC公司做出調(diào)查統(tǒng)計(jì)，如果應(yīng)用MES，產(chǎn)品質(zhì)量可以提高19.2%，接近20%，勞動(dòng)生產(chǎn)率提高13%，產(chǎn)量提高11%。863計(jì)劃現(xiàn)代集團(tuán)制造系統(tǒng)技術(shù)主題專家組副組長褚健說，“即使產(chǎn)品質(zhì)量提高10%，勞動(dòng)生產(chǎn)率提高5%，對降低國家能源、原材料消耗的影響也是非常巨大的。所以，MES技術(shù)如果在中國相關(guān)的行業(yè)或能耗、原材料消耗大戶得到應(yīng)用的話，那么中國的節(jié)能經(jīng)濟(jì)，包括環(huán)保能得到很大的提高。”
能源消耗高，這是我國面臨的特殊環(huán)境，要節(jié)能降耗，必須優(yōu)化技術(shù)。MES是流程工業(yè)，在流程工業(yè)中，需要各個(gè)部門相繼把企業(yè)綜合生產(chǎn)指標(biāo)變成生產(chǎn)計(jì)劃——作業(yè)計(jì)劃——作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)——工藝指標(biāo)——生產(chǎn)指令，然后再把生產(chǎn)過程的數(shù)據(jù)通過采集系統(tǒng)和過程控制系統(tǒng)層層返回。由操作者操作和控制生產(chǎn)過程，用這個(gè)系統(tǒng)來取代這些部門的功能。優(yōu)化的概念就是通過綜合生產(chǎn)指標(biāo)優(yōu)化能夠產(chǎn)生出一個(gè)好的工藝指標(biāo)，然后通過把操作員的行為通過工藝指標(biāo)優(yōu)化能夠產(chǎn)生最佳的設(shè)定值。比如提取金礦如果標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定的高，雖然提取金礦精度高，但效率很低、成本增長，如果標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置的低，金礦的品位就要下降，所以要設(shè)定最佳值，這樣企業(yè)的成本是低的，這就是優(yōu)化選擇問題。
實(shí)施MES后，金礦回收率提高了2.1%，品位提高了0.57%，減員50%，減少員工237人。此外也節(jié)電和降低了成本。如果一個(gè)金礦企業(yè)整個(gè)系統(tǒng)的投資大概是5千萬，按照這個(gè)指標(biāo)計(jì)算，一年半的時(shí)間內(nèi)就把5千萬完全收回了。“只需算兩項(xiàng)指標(biāo)，品位提高多賺的錢和回收率提高多產(chǎn)的金礦”，中國工程院院士、東北大學(xué)教授柴天佑說，“流程工業(yè)的自動(dòng)化完全有可能處于世界先進(jìn)水平，中國有這個(gè)機(jī)遇，中國的產(chǎn)業(yè)馬上開始需求MES，只有把自己的技術(shù)和貢獻(xiàn)與國家的目標(biāo)結(jié)合起來，體現(xiàn)優(yōu)化和智能化，一定能夠做好。”
MES納入國家科技規(guī)劃
“九五”期間，我們國家的制造企業(yè)對MES的概念還比較陌生，“十五”期間，在科技部863計(jì)劃的大力支持下，重點(diǎn)面向鋼鐵和石化兩個(gè)典型流程制造行業(yè)，開發(fā)完成了自主產(chǎn)權(quán)的MES系統(tǒng)，目前MES跨越了研究階段，基本上已經(jīng)形成了一些產(chǎn)業(yè)，而且已經(jīng)得到了成功應(yīng)用。
MES的研發(fā)還產(chǎn)生了一系列軟件技術(shù)和包括利用工藝技術(shù)和工藝技術(shù)相結(jié)合的相關(guān)技術(shù)。褚健介紹，“十五”期間MES主要是圍繞著石化、鋼鐵兩大行業(yè)展開，石化工業(yè)應(yīng)用MES以后，項(xiàng)目應(yīng)用的加工成本降低1%，操作效率提高1%。在冶金工業(yè)方面，寶信在2004年、2005年在寧波寶新、吉林通鋼、上海五鋼等企業(yè)做了實(shí)驗(yàn)，效益有了很大提高。此外，圍繞MES還研究開發(fā)了一系列的相應(yīng)的軟件，包括先進(jìn)控制與優(yōu)化、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫與監(jiān)控平臺、數(shù)據(jù)校正與物流跟蹤、數(shù)據(jù)挖掘、監(jiān)控與在線維護(hù)等等軟件，這些技術(shù)都在相應(yīng)的企業(yè)中得到了很好的示范應(yīng)用。褚健說，“流程工業(yè)在國家的地位是舉足輕重的，在國家發(fā)布的中長期節(jié)能規(guī)劃里有這樣一組數(shù)據(jù):2003年我國每萬元GDP消耗的標(biāo)準(zhǔn)煤是2.68噸，到2010年期望達(dá)到2.25噸，到2020年希望達(dá)到1.54噸。要達(dá)到這個(gè)目標(biāo)，信息技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)包括MES技術(shù)，能夠發(fā)揮很大的作用”。
科技部高新司司長馮記春表示，在國家科技發(fā)展中長期規(guī)劃的制定工作中，科學(xué)家、企業(yè)家、經(jīng)濟(jì)學(xué)家對加強(qiáng)我國先進(jìn)制造技術(shù)的自主創(chuàng)新問題進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，提出了包括制造業(yè)信息化和流程工業(yè)綠色化工業(yè)的發(fā)展對策和建議，許多內(nèi)容已經(jīng)納入了國家科技發(fā)展中長期規(guī)劃綱要的草案之中。