1  企業(yè)信息化中MES的定位

    隨著(zhù)國內企業(yè)信息化的日趨深入，制造執行系統（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(jiàn)仁、智者見(jiàn)智的不同觀(guān)點(diǎn)?？偨Y國內冶金企業(yè)信息化的現狀，根據ERP和MES的功能劃分，有“大ERP小MES”和“小ERP大MES”兩種情況。前者強調企業(yè)資源的統一配置和優(yōu)化，ERP包打天下，把MES作為向ERP提供現場(chǎng)數據的手段；后者認為ERP只需要提供公司的財務(wù)、銷(xiāo)售、采購的統一管理，由MES實(shí)現余下的所有功能。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(wù)流程，具體問(wèn)題具體分析，而基本的劃分原則是保證企業(yè)業(yè)務(wù)流程閉環(huán)，不脫節、不重疊。解決問(wèn)題的出發(fā)點(diǎn)，是從分析企業(yè)的價(jià)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(chǎng)的角度

    根據McKinsey公司對鋼鐵行業(yè)的分析，影響顧客購買(mǎi)的因素依次為產(chǎn)品價(jià)格（30%），產(chǎn)品質(zhì)量（26%），交貨時(shí)間（18%），按時(shí)發(fā)貨（16%），技術(shù)支持（10%）。

    可以進(jìn)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(shí)間（t）的函數，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(wù)質(zhì)量
    c=銷(xiāo)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(shí)間+采購時(shí)間+制造時(shí)間+發(fā)運時(shí)間

    J.M.Nicholas在《競爭性制造管理》一書(shū)中指出，關(guān)注客戶(hù)需求是基本的和重要的開(kāi)始，然后，競爭的關(guān)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(wù)。

    1.2  管理過(guò)程的角度

    一般來(lái)說(shuō)，企業(yè)管理應包括企業(yè)級管理和分廠(chǎng)級管理兩個(gè)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(chǎng)級信息化兩方面內容。

    根據管理過(guò)程學(xué)派的觀(guān)點(diǎn)，“管理”主要致力于研究和說(shuō)明管理人員做些什么（計劃）和如何做好這些工作（執行）兩方面的內容。企業(yè)級管理關(guān)注的是前者，分廠(chǎng)級管理則側重后者。表1給出了兩者的特點(diǎn)比較。

 

根據Forrester Research 公司2000年7月對全球50%制造企業(yè)的調查，企業(yè)遇到的最大問(wèn)題依次為工廠(chǎng)運行的可見(jiàn)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(hù)滿(mǎn)意度低（8%）等，而排在首位的工廠(chǎng)運行可見(jiàn)度低與分廠(chǎng)級管理聯(lián)系密切。同期調查表明，在企業(yè)信息化投入方面，公司運營(yíng)管理占26%，ERP/PDM/CAD占34%，CRM占16%，SCM占19%，用在制造執行的投入最少，只占企業(yè)信息化投資的5%。制造企業(yè)投入與存在問(wèn)題的關(guān)聯(lián)分析從反面印證了分廠(chǎng)級信息化的重要性。
實(shí)際上，有很多企業(yè)因為沒(méi)有具備一種執行能力而無(wú)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(lǐng)導任務(wù)都能夠確切地掌握和實(shí)踐執行的學(xué)問(wèn)，否則沒(méi)有一家公司能夠徹底兌現自己的承諾，也無(wú)法真正地適應不斷變化的環(huán)境。執行應該成為一家公司的戰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(chǎng)級信息化，旨在提高企業(yè)的制造執行能力。其地位不可能簡(jiǎn)單地被企業(yè)級信息化所覆蓋，其功能也不僅僅是實(shí)現管理與控制的信息交互那么單純，MES有其獨特的內涵和效益目標。
1.3  價(jià)值鏈和作業(yè)流程
企業(yè)每項生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)都是其創(chuàng )造價(jià)值的經(jīng)濟活動(dòng)，企業(yè)所有的互不相同但又相互關(guān)聯(lián)的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)，便構成了創(chuàng )造價(jià)值的一個(gè)動(dòng)態(tài)過(guò)程，即價(jià)值鏈。企業(yè)信息化的目的是以作業(yè)流程為中心，打破傳統的組織結構，通過(guò)扁平化，達到加大內部溝通、加快外部響應的目的。企業(yè)通過(guò)協(xié)調、優(yōu)化各價(jià)值活動(dòng)間的聯(lián)系，廢除非增值業(yè)務(wù)、改善非效率性業(yè)務(wù)，獲得成本、質(zhì)量、服務(wù)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(jià)值鏈和作業(yè)流程有完整的認識。

圖1  武鋼整體產(chǎn)銷(xiāo)系統架構
對于流程行業(yè)，應重點(diǎn)考慮以下4個(gè)方面：
(1)  對于計劃體系，應根據AMR的制造業(yè)務(wù)過(guò)程的REPAC（Ready、Execution、Process、Analyze、Coordinate）模型，保證從經(jīng)營(yíng)計劃（年）、銷(xiāo)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)節奏協(xié)調）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(shí)現新產(chǎn)品開(kāi)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)量持續改進(jìn)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(shí)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(shí)現設備基礎管理、設備維護、設備維修、設備監控、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(xiāo)系統架構既是武鋼綜合考慮企業(yè)價(jià)值鏈后業(yè)務(wù)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)的制造執行能力，為企業(yè)創(chuàng )造效益。要實(shí)現這一目標，應該注意準確及時(shí)信息、規范業(yè)務(wù)、工具運用和管理創(chuàng )新等幾方面的問(wèn)題。
2.1  準確及時(shí)信息
業(yè)務(wù)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(shí)時(shí)、一致的數據自動(dòng)轉化而來(lái)的，MES在企業(yè)信息化中承上啟下的地位非常重要。自動(dòng)化水平高的企業(yè)可以從過(guò)程控制計算機數據庫中讀??；沒(méi)有過(guò)程控制計算機的，至少應建立實(shí)時(shí)數據庫，直接讀取控制設備數據，根據生產(chǎn)管理流程對數據加以組織、處理轉為企業(yè)管理所需的信息。
2.2  規范業(yè)務(wù)
基本事務(wù)處理功能是企業(yè)持續穩定提高企業(yè)管理水平的開(kāi)始，企業(yè)通過(guò)對這些基本功能的梳理和規范化，可以規范業(yè)務(wù)流程及員工業(yè)務(wù)行為，大大改善企業(yè)的業(yè)務(wù)盲動(dòng)性和隨機性，打下很堅實(shí)的管理根基，加速業(yè)務(wù)處理和提高業(yè)務(wù)能力。
2.3  工具運用
MES決策過(guò)程和決策方法有一定規律可循，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(wèn)題，可充分利用統計學(xué)、運籌學(xué)和管理學(xué)的知識與MES信息技術(shù)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(huì )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(jìn)有老七種工具：排列圖（Pareto Diagram）、因果分析圖（魚(yú)刺圖）、直方圖、檢查表、分層圖、散步圖（并結合相關(guān)分析和回歸分析）和控制圖，新七種工具：關(guān)聯(lián)圖法、親緣圖法（Affinity Diagrams，又稱(chēng)KJ法）、系統圖法、矩陣圖法、矩陣數據分析法、決策過(guò)程計劃圖法和箭頭圖法。
2.4  管理創(chuàng )新
信息化是起點(diǎn)，目的是提高管理水平，創(chuàng )造效益，只有伴隨著(zhù)管理模式和方法的不斷進(jìn)步，才能充分發(fā)揮MES的作用。以成本管理和控制為例，MES成本管理控制系統與一般財務(wù)管理或成本會(huì )計意義下的成本管理控制不完全相同，強調實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)和可控性，著(zhù)眼于企業(yè)持續改進(jìn)和成本不斷降低。因此，應該摒棄傳統成本計算方法，以“產(chǎn)品”為中心轉移到以“作業(yè)”為中心上來(lái)，采用以作業(yè)為基礎的成本計算法（ABC，Activity Based Costing），通過(guò)對所有作業(yè)跟蹤進(jìn)行動(dòng)態(tài)反映，通過(guò)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(jìn)增值作業(yè)及時(shí)提供有用信息，減少不必要的損失和浪費。
3  實(shí)施MES注意的問(wèn)題
3.1  成熟度模型
企業(yè)應用MES成敗或實(shí)施后效益的大小，與企業(yè)現有的制造執行能力的水平有關(guān)，與企業(yè)準備提升哪方面的制造執行能力有關(guān)，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(guò)以下MES成熟度模型，企業(yè)可以根據目前的狀況，結合競爭環(huán)境對本行業(yè)制造執行能力的要求，確定自己努力的方向，針對性地實(shí)施MES，以達到關(guān)鍵實(shí)績(jì)指標。
3.2  MES實(shí)施的三段論
一般地，企業(yè)MES實(shí)施都會(huì )經(jīng)過(guò)三個(gè)典型的發(fā)展階段，即信息集成階段、事務(wù)處理階段和制造智能階段。每個(gè)企業(yè)，無(wú)論其規模大小或業(yè)務(wù)繁簡(jiǎn)，都必然經(jīng)歷以上三個(gè)階段，從而最終完成其MES的建設過(guò)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(guò)程控制銜接起來(lái)，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(shí)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(guò)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(guān)聯(lián)和數據流。圖2的左部為ERP，時(shí)間粒度為天、周、月和年，即100倍時(shí)間因子。ERP關(guān)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(mǎn)足客戶(hù)定單要求。MES負責執行產(chǎn)品制造和所有與產(chǎn)品制造有關(guān)的操作。料單和產(chǎn)品設計細節可以存儲在MES層，通過(guò)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(shí)間粒度為天、班、小時(shí)、分或秒，即10倍時(shí)間因子。一旦指令、規范或其它形式的制造要求傳遞給控制層，后者負責執行動(dòng)作，以實(shí)時(shí)方式，即1倍時(shí)間因子（小于1秒），意味著(zhù)一直有很多操作同時(shí)發(fā)生以控制或調節制造過(guò)程來(lái)維持希望允許范圍或輸出。每一層也會(huì )發(fā)生雙向數據交換，以測量計劃執行情況，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(gè)進(jìn)入制造過(guò)程的雙向窗口，在控制和業(yè)務(wù)計劃間集成和驅動(dòng)關(guān)鍵信息流和命令，從而，形成ERP/MES/PCS集成的基礎。

圖2  企業(yè)信息化的數據集成
(2)  事務(wù)處理階段
基本事務(wù)處理功能是企業(yè)持續穩定提高企業(yè)管理水平的開(kāi)始，企業(yè)通過(guò)對這些基本功能的梳理和規范化，可以規范業(yè)務(wù)流程及員工業(yè)務(wù)行為，大大改善企業(yè)的業(yè)務(wù)盲動(dòng)性和隨機性，打下堅實(shí)的管理根基，加速業(yè)務(wù)處理和提高業(yè)務(wù)能力。
事務(wù)處理階段對應于決策支持的結構化決策問(wèn)題，相對比較簡(jiǎn)單、直接，其決策過(guò)程和解決方法有固定的規律可循，能用明確的語(yǔ)言和模型加以描述，并可依據一定的通用模型和決策規則實(shí)現其決策規程的基本自動(dòng)化。
(3)  制造智能階段
目前，大多數MES只能提供信息集成和基本業(yè)務(wù)處理功能，而乏力于總結和提煉出用于生產(chǎn)管理科學(xué)決策的信息。大量數據只是以各種不同類(lèi)型的報表呈現，而決策好壞仍然依賴(lài)于生產(chǎn)管理者的經(jīng)驗和直覺(jué)。一個(gè)有效的MES應該具有制造智能，即基于數據、信息、知識的綜合和分析能力，快速反應地總結業(yè)務(wù)運作的實(shí)際情況，為管理者做出正確、及時(shí)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(wèn)題和非結構化決策問(wèn)題。
解決半結構化決策問(wèn)題的制造智能，可充分利用統計學(xué)、運籌學(xué)和管理學(xué)的知識與MES信息技術(shù)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(huì )大大提高管理者決策效率和效益。
解決非結構化決策問(wèn)題，可充分利用人工智能的研究成果。特別是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的數據倉庫（DW）、在線(xiàn)分析（OLAP）和數據挖掘（DM）技術(shù)。
由于網(wǎng)絡(luò )化制造的發(fā)展，數據量急劇增加，在生產(chǎn)過(guò)程中要產(chǎn)生大量的數據。盡管這些存儲數據有可能揭示生產(chǎn)變化趨勢、設備狀況及其他重要領(lǐng)域的信息，但是需要尖端的分析工具從數據庫/數據倉庫中獲得這些信息，并以用戶(hù)能夠理解的方式提供給企業(yè)中的生產(chǎn)管理人員。目前的數據庫系統可以高效地實(shí)現數據的錄入、查詢(xún)、統計等功能，但無(wú)法發(fā)現數據中存在的關(guān)系和規則，無(wú)法根據現有的數據預測未來(lái)的發(fā)展趨勢。而采用數據挖掘技術(shù)和人工智能的方法使數據庫技術(shù)進(jìn)入了一個(gè)更高級的階段，它不僅能對過(guò)去的數據進(jìn)行查詢(xún)和遍歷，并且能夠找出過(guò)去數據之間的潛在聯(lián)系，從而促進(jìn)信息的傳遞。
應用人工智能領(lǐng)域中的機器學(xué)習技術(shù)和統計學(xué)方法，采用當前數據挖掘技術(shù)的國際科學(xué)前沿的最新成果，如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )、決策樹(shù)、貝葉斯網(wǎng)絡(luò )、規則歸納、Kohonen網(wǎng)絡(luò )模型等，通過(guò)分析歷史的生產(chǎn)數據、庫存數據和交易數據，可以發(fā)現企業(yè)資源消耗的關(guān)鍵點(diǎn)和影響產(chǎn)品質(zhì)量的主要因素，從而為企業(yè)客戶(hù)資源優(yōu)化配置提供決策依據，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(shí)，借助MES的集成功能，分析結果可直接應用于生產(chǎn)過(guò)程，使生產(chǎn)過(guò)程處于良性循環(huán)。
4  結論
制造執行系統（MES）旨在提升企業(yè)執行能力，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的目標和作用，明確MES在集成系統中的定位，重視信息的準確及時(shí)、規范流程、利用工具、管理創(chuàng )新，根據MES成熟度模型對自身的執行能力進(jìn)行分析，按照信息集成、事務(wù)處理、制造智能三階段循序漸進(jìn)地實(shí)施MES系統，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(lái)預期效益。