【牛工厂】“厚四薄三”，SAP在钢铁行业的解决之道如何在企业里实施MES系统

    在信息化预算有限的情况下，如何权衡与分配在MES（制造执行系统）和ERP（企业资源管理）上的投资，往往让钢铁企业的决策者陷入两难境地。对此，在全球有为900多家钢铁企业实施信息化经验的SAP有着自己独到的见解。
   
    不久前，记者就此专访了SAP中国副总裁展舸。他表示，中国钢铁业正处于一个急速扩张和变革的时代，只有建立一个内容丰富、功能强大的四级系统（即ERP）和精悍、灵活的三级系统（即MES）才是应对这种变化的解决之道，展舸将这种策略称之为“厚四薄三”。
   
    随需应变的“厚四薄三”
   
    在SAP的定义中，钢铁冶金行业的信息系统架构被分解成五个层次，这五级系统分别是：一级系统：设备控制系统；二级系统：过程控制系统；三级系统：车间或分厂级制造执行系统（即MES）；四级系统：企业资源计划系统（即ERP）；五级系统：企业间管理系统及决策系统。
   
    这五层系统之间相互集成、相互协调，构成了一个完整的企业信息化管理系统。其中，四级系统用于企业管理层，三级系统用于工厂及车间的作业管理。而SAP的位置，不只是要提供四、五级系统的解决方案，更要提供先进的集成技术与三级系统进行集成。
   
    作为“厚四薄三”理念的忠实拥护者，展舸认为这种系统构架策略在中国有着更加现实的意义：“这几年我国的钢厂建设速度很快，如果每次都建立一个非常厚的三级系统，那么信息系统建设往往跟不上工厂的建设速度，而采用厚四薄三的方式可以保证信息系统建设可以与工厂建设同步。”
   
    此外，展舸主张“厚四薄三”的另一个原因是为了企业今后整合的需要。一份来自钢铁业的数据显示，目前国内规模以上的钢铁企业有21家，产量仅占全国钢铁总产量的30.2%，产业集中度与发达国家相比仍有很大差距。这意味着，今后一段时期内，通过行业内的重组提升规模效益将是各大钢铁企业应对入世冲击的重要手段。在这种情况下，企业面临的很大挑战是如何整合来自不同公司、不同分厂的老的三、四级系统，而涵盖了销售、供应等功能模块的“厚”的三级系统将面临与被并构企业原有信息系统整合的难题，显然“厚四薄三”模式将最大限度的降低这种整合的难度。
   
    如何成功实施MES系统架构。展舸在谈到实施MES的心得时特别强调企业在实施前一定要有非常好的架构。“这里讲的架构是企业如何定位四级系统（ERP）三级系统（MES），这是一个大的方向性问题，清晰界定好哪些功能是在三级或是四级系统中，如产销、财务是放到ERP还是MES里。我的建议是企业要建立一个功能比较丰富比较强大的四级系统，尤其是与产销密切相关的计划系统放在ERP之中，这样的好处是三级系统比较薄，只是包含物料查询，产线的排程、数据的上传等功能。”
   
    展舸认为这样的好处是可以在ERP一级看到企业完整的物流，同时薄的MES系统可以避免企业在今后的并购扩张中的重复建设。
   
    SAP是一家国际著名的ERP厂商，MES并非其所长，SAP的解决办法是选择合作伙伴来共同实施，因此展舸特别强调ERP与MES数据的接口问题。他认为，信息系统是一个集成的系统，各系统之间的集成非常重要，如钢铁系统有很多计量仪器，数据传递是非常频繁的，这就要求有一个好的三级系统构建在四级系统之下，帮助四级系统收集数据，如果达不到这个要求，就不能实现ERP对物流、资金的整合。所以双方的信息集成是MES能够顺利实施的关键。
   
    在三级系统中，SAP选择了PSI作为自己的合作伙伴。PSI是一家德国企业，致力于生产管理系统，在钢铁行业已经有30年历史。在德国和欧洲几乎大多数的钢铁企业普遍采用的方法就是用集成标准化的方案，四级用SAP解决方案，三级用SPI的解决方案，其中用PSI企业应用组件进行企业集成。
   
    据了解，SAP为此还专门推出一个集成工具—-NETWEAVER，这对于PSI等厂商来说，SAPNETWEAVER提供了与各种三级系统进行连接的技术，而PSI中则是内置了大量与SAP的现成接口。据说，在德国，PSI工程师和SAP工程师在一起进行NETWEAVER的研发，就是为了通过这个工具实现三级系统与四级系统的集成。
   
    SAP的优势
   
    SAP介入中国钢铁行业信息化时间并不长，不过却在短短几年时间攻城略地，先后拿下首钢、马钢、邯钢等企业的信息化大单，占据市场份额的半壁江山。展舸认为，这与SAP对钢铁行业信息化的深刻理解和丰富的实施经验是分不开的。
   
    据介绍，SAP中国从2001年起开始重点关注钢铁冶金行业信息化，此后公司资源迅速向这一领域倾斜，德国总部把其为国际钢铁企业做信息系统的技术和知识全部转移到中国区。同时，SAP中国还是世界范围内寻找合作伙伴，如HP公司。HP曾收购前身是德国蒂森克虏伯的汉思公司，通过与HP的合作，SAP中国借鉴了其在钢铁业的丰富经验，此外还有IDSSCHEER公司、埃森哲等。这些合作伙伴在各个领域都有自己独特的专长，通过与他们合作提高了SAP覆盖市场的广度和实施过程中的技术深度。
   
    “SAP主张的是‘厚四薄三’技术方案，在这种技术路线下，SAP的ERP既是一个套装软件，也是一个管理工具，它能够将信息系统中的主数据管理、计划管理、设备管理、成本管理完全整合在一起。钢铁行业的主数据和其他行业的不一样，它包括冶金数据库、冶金编码、产品数据、产品规范等内容，SAP是唯一能够把这些数据、管理整合在一起的软件。”展舸在介绍SAP的ERP系统时显得充满自信。

    一、为什么需要MES解决方案

　　制造系统的MES解决方案起以下作用
　　1）能透明的看到制造现场
　　2）制定制造工程计划
　　3）可以根据制造现场的变动实时的下达作业指示
　　4）可以预测交货期，能帮助交货期的延迟（想顾客 求谅解或外助处理及通过加班计划防止交货期延迟）MES解决方案是为其提高制造企业的竞争力所必要的。

    二、MES执行什么样的功能

　　据90年代初期设立的国际MES协会说。MES是利用现场实时的数据提供从可以最佳化产品的订货到生产完成的生产活动的信息。通过这减少没有价值的活动，有效的工厂运营得到可能，支迅速的对应变化。所以MES通过企业内部及Supply Chain 提供对生产活动重要的信息，不但可以改善资财回转率，总收入，流动资金，还可以提高运营资产回收率，

　　1）从ERP（企业资源管理）系统得到什么样的产品要生产多少(What to build)
　　2）要什么时候在那里生产
　　3）给自动化设备或给现场工人下达作业指示（Instructions) 
　　4) 从现场得到作业结果（What was built)及工程状态(Operation Status)
　　5）最终把生产结果通报给SAP系统 等功能

　　进一步详细的功能如下
　　-考虑设备负荷的详细作业的建立（Scheduling)
　　-各作业物的作业优先顺序及作业指示（Dispatching)
　　根据作业的实际更新及日程安排的再建
　　生产信息的收集（作业物，生产实际情况，设备的状态等，集合）
　　设备/作业者管理（设备的可动率，作业者 近态及时间管理等功能）
　　质量管理（SPC/SQC，检测工程管理，实验室/测试室信息管理）
　　Performance 分析（设备的可动率），Cycle-time,生产性，计划/实际差异分析

    三、引进MES的目的

　　电气/电子组装产业：通向完成产品的资财管理和的质量提高及对应交货期MES按大的分得话有Monitoring/Control(MC) Layer和Planning/Simulation(PS) Layer 两部分MC-layer主要负责设备的监视，质量信息的收集，Order Tracking. Traceability 能力等。 PS-layer负责迅速交货的约定（CTP: Capable To Promise),最终日程安排的建立，进度/负荷管理，掌握预想问题及对建立应方案的能力支持。MES在制造现场和电算系统之间的起桥梁作用在制造也广泛使用的MES.

　　MES (Manufacturing Execution System)是从产品的订货到产品的完成所有生产活动的到最佳化的信息系统。这是利用实时的数据让所有Plant离的所有活动得到“引导” ，开始”着手“ ，得到“应答”及报告。 把焦点放在根据状态变化的迅速的应答和没有价值的活动的减少，带来工厂内部和生产的计划的效率MES带来企业的资产的效率化，（Return on Operational Assets),正确的交货期，库存的循环，总利润，流动资金等这还可以为企业和提供关于通过Supply Chain的生产活动的Mission-critical的信息。 MES广泛的使用在汽车，半导体，电子，食品处理，药业，医疗器械，织物，等制造行业。日程管理（Scheduling).设备管理（Maintenance Management),质量，时间，出勤率，等 因数进入MES范围所有的制造工业范围。

　　MES是资源分配和状态，（Resource Allocation&Status),生产单元的派遣（Dispatching Production Units),数据的收集（Data Collection/ Acquisition），质量管理（Quality Management），性能分析（Performance Analysis）工作/详细日程管理，文档管理（Document Management），计划管理（Process　Management）人力管理（Labor　Management）及产品的跟踪.可以标准化各种信息大部分上端的电算系统只能下达单纯的“作业指示”命令。制造现场完成作业后把结果报告到电算系统中。这样的话带来从作业指示下达到报告结果的中间过程完全不能跟踪/监视/控制的结果。所以需要起在制造现场和电算系统之间起桥梁作用的 MES。 MES提供电算系统不包括的原价的增加/质量下降等、因数的跟踪和监视/控制功能。WIP，生产资财，持有设备的明细/现状，等信息的数据库化管理，以这些为基础可以标准化各种信息。MES仔细看有计划进行信息监视及控制，设备控制及监视，质量管理Tracking及Control，实绩信息的集合，仓库的运营管理，库存的管理，资财投入管理，人力管理，公务管理，等在现场能发生的所有信息的联合管理。MES的功能11种功能：

    1，资源分配及状态管理（Resource Allocation and Status)
　　机械，工具，工作者的熟练度，资财及文档，等 可用于别的工作者的资源管理，资源分配及状态管理功能是提供资源的详细的历史，实时提供设备的状态，确认设备有没有好好的设置。这样的资源管理包括符合作业日程目标的预约和分配。

    2，作业及详细日程管理（Operation/Detail Scheduling)
　　作业及详细日程管理功能是为已经有恰当的顺序的时候给setup最小化的工作提供以生产单元的连贯的方案，优先顺序，属性及特性为基础的顺序。日常管理带有有限性。为了正确的时间，设备的装载及移动类型等的详细计算的重复/并列的对应方案的掌握。

    3，生产单元的分配（dispatching Production Units)
　　对于Batch ,Lot及作业指示（ work order) 等这样的作业形态管理管理生产单位的流程。分配信息是根据现场发生的事件来执行的作业的实时的变化的顺序来提供。随者再作业再处理计划是Buffer管理和所有始点的控制能力有关系.

    4，文档管理（Document Control)
　　文档管理功能是，作业指示，处方，图面，标准作业步骤，部分程序，配制记录，技术上变化的要求事项，Team和Team之间的交谈意见。及已经计划好的和有什么组成。编辑这些信息的能力，和生产单元一起管理的记录形态等的控制。文档管理功能提供给作业者提供数据或给设备控制的处方，使作业指示下达到作业现场，还包括环境的控制及联合和健全，安全的规定几正确的操作步骤包含ISO等信息。

    5，数据的收集(Data Collection/Acquisition)
　　数据的收集功能提供与大众化生产单元有联系的记录和形态的数据和为得到内部生产的I/F连接。上面的数据在生产现场手动或从设备一份为单位自动收集。

    6，劳动管理（Labor Management)
　　劳动管理功能是以分为单位提供每个人的状态。以时间对比，出勤报告，坚定跟踪，及行为为基础的费用为基准，包含资财及工具准备作业，等这样的间接的行为跟踪能力。以上功能是和为决定最佳分配的资源分配相互作用。

    ７，计划管理（Process Control)
　　计划管理是监视生产提供为进行中的作业向上的作业者的议事决定支援，或自动的修改。这样的行为把焦点放在从内部起作用或从一个作用到下一个作业计划跟踪，监视，控制和内部作用的机械及装备。从外部包含为了让作业者和每个人知道允许的误差范围的计划变更的警报管理。着提供智能设备和MES之间的I/F 是数据的收集功得到可能。

    ８，维修管理（Maintenance Management)
　　为了提高生产和日程管理能力的装备和工具的维修行为的指示及跟踪。为了给新问题提供帮助的维持过去事件的历史。

    ９，生产的跟踪及历史，（Product Tracking and Genealogy)
　　可以看出作业的位置和在什么地方完成作业，状态信息是谁在作业，供应商的资财，lot关联序号，现在的生产条件，警报状态，再作业后跟生产联系的其他事项，On-line跟踪功能生成赋予最终生产品各个的使用法和因数的跟踪能力的历史记录。

    1０，执行分析(Performance Analysis)
　　执行分析功能通过过去记录和预想结果的比较提供以分为单位报告实际的作业运行结果。执行分析结果包含资源活用，资源可用性，生产单元的周期，日程遵守，及标准遵守的测试值。可以包含PC/SQC。具体化从测试作业因数的许多异样的功能收集的信息。这样的结果应该以报告的形式准备或可以on-line提供对执行的现在评价.

 

    中式卷烟是指能持续满足中国卷烟消费者的需求；以中国烟叶为主体原料，具有明显的中国烤烟烟叶香气特征；拥有自主核心技术的所有中国卷烟的统称。
   
    近年来中式卷烟的生产企业不断进行各方面的改革（如信息系统、配方、工艺、设备等）。在信息发展迅速的今天更多的卷烟企业利用各式各样的信息系统进行企业生产经营决策的管理（如ERP、MES等），如何合理的利用这些信息系统进行企业的管理，将对中式卷烟的持续良性发展起到一定的作用。下面，我将浅析一下卷烟企业利用MES信息系统的作用。
   
    MES是Management Execution System（制造执行系统）的简称，针对卷烟企业的独特性，完善的制造执行系统应包括：
    A、 原料库、材料库、配方库、成品库及物料搬运等自动化控制系统（统称：自动化物流系统）；
    B、 叶片处理、叶丝加工、梗丝加工、混丝加工、加香等自动化数采及控制系统（统称：制丝中控系统）；
    C、 卷包机组、嘴棒机组、装封箱等自动化数采及控制系统（统称：卷包中控系统）；
    D、 动力供应自动化系统（统称：动力中控系统）
    E、 生产调度自动化系统（对上述四个系统进行信息集成，形成高度信息自动化企业生产指挥中心，保证生产全过程的高效协调运转）。
   
    上述五个信息系统是组成MES的主体，在MES的实施过程中为了保证各信息系统的优势，根据企业实际情况可先选择自动化物流系统、制丝中控系统、卷包中控系统、动力中控系统中一个或几个系统进行的建设，最终进行生产调度自动化系统的建设，以达到对整个卷烟生产过程进行高效统一的指挥调度，提高生产效率、降低生产制造成本、提高产品质量，保证生产自动化系统信息共享，实现生产信息集成的目标。
   
    通过上述说明，可以知道MES系统是一套及时传递与生产相关信息的系统，能对从计划接收到完成成品的一系列生产活动进行优化和控制。MES系统通过使用准确的实际数据，对生产条件的变化做出迅速的反应，对生产活动进行优化管理，减少生产调度协调循环时间，为安全生产提供科学、先进的控制手段，为建立科学、合理、高效的管理体系创造条件，缩短生产周期、减少在制品数量，并为全厂不同层次生产、管理人员及时提供各自需要的信息，利于生产相关过程持续改进，从而有效的推动生产效率与工艺水平的提高，确保产品质量的稳定性，利于中式卷烟的持续良性的发展。
   
    值得注意的是，MES系统在应用过程中，应确保基础数据的唯一性，采集数据的有效性。因为信息共享不是一个简单的问题，前期应进行企业流程确认、基础数据、信息统一等工作，如五个信息系统不是同一家公司进行设计，还应考虑到各系统设计的时间差及采用的软件差异等因素导致的基础数据重复录入、查询、处理等相关性问题。
   
    为了中国卷烟企业美好的明天，希望各企业根据自身实际情况，合理进行信息建设，以利于中式卷烟的持续良性的发展。