2. 可集成的MES(I-MES)

    MES是近10年来在国际上迅速发展、面向车间层的生产管理技术与实时信息系统，它是实施企业敏捷制造战略、实现车间生产敏捷化的基本技术手段。在我国实施的CIMS战略中，车间自动化一直是一个薄弱环节，而实施MES则是提升车间自动化水平的有效途径，因此 MES技术的推广应用可有力促进 CIMS的发展。另一方面，随着CAD/ CAM及 ERP在制造企业的逐步应用，其进一步的信息化需求将迫使企业更多地去考虑在车间层次构建更高效的智能自动化信息系统，发展敏捷化MES无疑是其必由之路，因此 MES在我国具有广阔的发展空间和应用前景。

    然而，由于国内外现有的 MES技术及系统没有充分考虑车间制造信息中大量存在的不确定性等非常规特点，缺乏在这些非常规信息条件下的科学决策方法，而片面地去追求车间信息的数量或精确性，不仅造成车间信息集成困难和决策效率不高，导致 MES缺乏足够的敏捷性与智能性以适应日益不确定的车间制造环境，而且大大增加了MES的开发和使用成本，严重影响了 MES这一先进的车间生产管理与控制技术在我国的推广应用与普及。因此必须从根本上解决 MES的敏捷化问题，并大大降低 MES的开发与使用成本，有力促进 MES在我国的产业化进程和推广应用。本文提出的应对策略为上述问题的解决提供了一条有效途径，它通过车间信息的有效集成和制造决策过程的智能化来保证车间生产的运行敏捷性，通过可重构和分布式对象技术解决 MES的结构敏捷性，从而从根本上来解决 MES的敏捷化问题，这对我国整个制造工业乃至国民经济的发展、提高我国制造业的国际竞争能力具有非常重要的理论意义和实用价值。

    三、MES应用举例——流程企业（钢铁企业）的制造执行系统

    1．现代流程企业的定义和分类

    现代流程工业通常是指以从原料到制成品兼具物理变化和化学变化的连续性生产过程实现增值的工业。如此定义也仅仅是将服务业和部分加工行业划分出去，根据企业生产过程中的物流情况对生产企业进行分类，即能区分不同类型企业，又能在准确反映生产增值状况的过程中实现企业从宏观控制到微观协调的科学管理方法。

    如图2，“V”型物流情况，易看出其特点原材料少、加工路线相似、最终产品种类多，生产过程中“V”型物流占多数的企业如钢铁、炼油等。而与之相对应的流程行业的一种是“A”型物流为主的企业，如造船厂，具有原材料多、加工路线繁杂、最终产品较少等特点。介于两者之间就是“T”型物流为主的企业，比如汽车制造厂、装配厂，特点是材料中通用件较多、加工路线、最终产品种类都不算多。

    如果根据上文的说法，严格意义上的流程企业，多数都是“V”型物流为主的，基本上都属于基础性产业，是典型的资本密集型工业，在一定的范围内增加企业规模可以有效降低成本，工艺技术和材料技术已经相当成熟，技术的刚性大，目前我国流程企业普遍存在的一些弱点主要是规模经济实现程度很低、技术装备仍旧比较落后、产能相对需求过剩以及产品中高附加值部分所占比例小等等。实施MES有助于从管理方法和技术层面上改进现状。

图2 以物流特点为依据的企业分类

    2．流程企业供应链模式

    任何生产系统都应实现经济意义,即最优处理生产系统的物流、资金流和信息流,凭借最低的资源消耗生产符合市场要求的产品。因此在对现代流程工业生产的研究是从分析其物流、资金流和信息流特点开始的。以钢铁企业为例。

    1）物流特点：多段生产、多段运输、多段存储，物流种类多、工序多且形式不一、并伴有多种原料。在制品和制成品包括：铁矿石、粉矿、原煤、生铁、废钢、铁水、钢水、最终产品（板、管、卷、线、型）。所使用的都是大型设备，成本高、操作复杂，工序连接紧密、作业的连续性强、对时间要求条件高，不仅存在时间平衡和温度平衡问题，还存在资源能力和物流平衡的问题。

    2）资金流特点：企业投资巨大、资金流动频繁、复杂的物流特征，以及为庞大的生产规模做的财务分析都为资金流的控制增加了难度，必须遵守严格的财会制度并实施灵活的资金管理，才能准确全面和及时地反映企业经营状况，并有效地加以控制。资金等财务数据的滞后性与控制资金流向的实时性要求为网络数据库等提供了用武之地。

    3）信息流特点：生产经营活动需要大量的特征值来描述，涉及内容从财务、人事等传统信息管理领域延伸到生产管理领域。不仅要根据定单进行生产、制定合理的生产计划、实施全面质量管理，还应以对生产过程进行全面监控、数据采集来满足生产管理的实时性要求，不断更新的人员、物料、产品等信息、全面详尽的统计信息辅助管理者发布最合理的控制信息，从而尽善尽美地实现企业经营目标。

    分析完这些特点之后,可得到钢铁企业的基本供应链模式如图3：

图3 流程企业典型供应链模式

    3. 钢铁企业集成模型

    在得到企业外部的供应链模式之后，还需对企业内部根据分析需求而进行功能模型设计，对系统按照功能分“层”，而在实现的时候则要按照计算机、网络系统而分“级”。钢铁企业的经营管理可划分为三层，通过七级实现。

    1．计划层：包括经营决策级和企业计划级。主要功能模块：生产经营决策；长期、中长期生产计划编制；财务管理；人力资源管理；采购分销；成本管理；库存管理；定单处理；辅助决策等。

    2．执行层：包括车间生产级和生产调度级。主要功能模块：生产调度和作业；质量管理；人员和设备管理；物料追踪和产品追踪；对运作过程的分析。

    3．控制层：包括过程控制级、设备控制级和检测驱动级。主要功能模块：生产线范围的监控；自适应控制；设备控制；现场各种信号检测。集成模型的层级如图4：

图4 流程企业典型集成模型的层级结构