1  企业信息化中MES的定位

    随着国内企业信息化的日趋深入，制造执行系统（MES）的重要性逐渐被流程行业企业所熟悉，但是对MES在企业信息化的定位还存在仁者见仁、智者见智的不同观点。总结国内冶金企业信息化的现状，根据ERP和MES的功能划分，有“大ERP小MES”和“小ERP大MES”两种情况。前者强调企业资源的统一配置和优化，ERP包打天下，把MES作为向ERP提供现场数据的手段；后者认为ERP只需要提供公司的财务、销售、采购的统一管理，由MES实现余下的所有功能。笔者认为，ERP和MES的功能划分不能泛泛而谈，应该结合各企业的管理模式和业务流程，具体问题具体分析，而基本的划分原则是保证企业业务流程闭环，不脱节、不重叠。解决问题的出发点，是从分析企业的价值链出发，而不是拘泥于ERP、MES的字面意义的诠释。

    1.1  市场的角度

    根据McKinsey公司对钢铁行业的分析，影响顾客购买的因素依次为产品价格（30%），产品质量（26%），交货时间（18%），按时发货（16%），技术支持（10%）。

    可以进一步把企业的效益表示为产品质量（q）、产品成本（c）、交货时间（t）的函数，即
企业效益≈∑f(q,1/c,1/t)

    其中：q=品种结构+质量设计+原料质量+制造质量+服务质量
    c=销售费用+管理费用+制造成本（原料、能源、耐材、维修）+人工成本
    t=计划时间+采购时间+制造时间+发运时间

    J.M.Nicholas在《竞争性制造管理》一书中指出，关注客户需求是基本的和重要的开始，然后，竞争的关键则取决于生产能力。胜者与失败者不同的地方在于前者能持续地提供更好（better）、更便宜（cheaper）、更快（faster）、更柔性（more agile）的产品和服务。

    1.2  管理过程的角度

    一般来说，企业管理应包括企业级管理和分厂级管理两个不同层次，而企业信息化也应包括企业级信息化和分厂级信息化两方面内容。

    根据管理过程学派的观点，“管理”主要致力于研究和说明管理人员做些什么（计划）和如何做好这些工作（执行）两方面的内容。企业级管理关注的是前者，分厂级管理则侧重后者。表1给出了两者的特点比较。

 

根据Forrester Research 公司2000年7月对全球50%制造企业的调查，企业遇到的最大问题依次为工厂运行的可见度低（38%）、不准确的需求预测（36%）、缺乏信息交互（24%）、供应不足（18%）、用户满意度低（8%）等，而排在首位的工厂运行可见度低与分厂级管理联系密切。同期调查表明，在企业信息化投入方面，公司运营管理占26%，ERP/PDM/CAD占34%，CRM占16%，SCM占19%，用在制造执行的投入最少，只占企业信息化投资的5%。制造企业投入与存在问题的关联分析从反面印证了分厂级信息化的重要性。
实际上，有很多企业因为没有具备一种执行能力而无法发挥自己的潜力，计划和结果之间的差距也就非常明显了，正如Larry Bossidy指出的那样：“除非各级领导任务都能够确切地掌握和实践执行的学问，否则没有一家公司能够彻底兑现自己的承诺，也无法真正地适应不断变化的环境。执行应该成为一家公司的战略和目标的重要组成部分，它是目标和组织结果之间缺失的一环（missing link）”。
MES定位为分厂级信息化，旨在提高企业的制造执行能力。其地位不可能简单地被企业级信息化所覆盖，其功能也不仅仅是实现管理与控制的信息交互那么单纯，MES有其独特的内涵和效益目标。
1.3  价值链和作业流程
企业每项生产经营活动都是其创造价值的经济活动，企业所有的互不相同但又相互关联的生产经营活动，便构成了创造价值的一个动态过程，即价值链。企业信息化的目的是以作业流程为中心，打破传统的组织结构，通过扁平化，达到加大内部沟通、加快外部响应的目的。企业通过协调、优化各价值活动间的联系，废除非增值业务、改善非效率性业务，获得成本、质量、服务和速度等方面的改善，增强企业竞争能力。因此，确定企业信息化结构和功能的前提是对企业价值链和作业流程有完整的认识。

图1  武钢整体产销系统架构
对于流程行业，应重点考虑以下4个方面：
(1)  对于计划体系，应根据AMR的制造业务过程的REPAC（Ready、Execution、Process、Analyze、Coordinate）模型，保证从经营计划（年）、销售计划、订单需求、生产计划（月）、作业计划（日）到各工位的批次控制（生产节奏协调）的一体化；
(2)  对于质量体系，应基于戴明的PDCA（Plan-Do-Check-Act）循环，实现新产品开发、产品标准、制造标准、产品质量判验、质量控制、废次品分析和质量持续改进的一体化；
(3)  对于成本体系，应保证产品成本模拟、计划成本、实际成本、成本差异分析、成本控制、成本核算的一体化；
(4)  对于设备体系，实现设备基础管理、设备维护、设备维修、设备监控、突发故障管理、备件管理的一体化。
图1给出的武钢整体产销系统架构既是武钢综合考虑企业价值链后业务流程重组后的结果。
2  面向企业效益的MES
MES旨在提高企业的制造执行能力，为企业创造效益。要实现这一目标，应该注意准确及时信息、规范业务、工具运用和管理创新等几方面的问题。
2.1  准确及时信息
业务重组也好，组织结构扁平化也罢，其前提是做到信息的上通下达，前呼后应。而且这里的信息应该是准确、实时、一致的数据自动转化而来的，MES在企业信息化中承上启下的地位非常重要。自动化水平高的企业可以从过程控制计算机数据库中读取；没有过程控制计算机的，至少应建立实时数据库，直接读取控制设备数据，根据生产管理流程对数据加以组织、处理转为企业管理所需的信息。
2.2  规范业务
基本事务处理功能是企业持续稳定提高企业管理水平的开始，企业通过对这些基本功能的梳理和规范化，可以规范业务流程及员工业务行为，大大改善企业的业务盲动性和随机性，打下很坚实的管理根基，加速业务处理和提高业务能力。
2.3  工具运用
MES决策过程和决策方法有一定规律可循，但又不能完全确定，即有所了解但不全面、有所分析但不确切、有所估计但不确定。解决这种问题，可充分利用统计学、运筹学和管理学的知识与MES信息技术结合，为决策提供有章可循的方法和有效的工具。这些方法和工具融入MES中，会大大提高管理者决策效率和效益。以质量管理功能为例，质量检验有统计抽样检验法；质量控制有SQC法、6Sigma法；质量分析和质量改进有老七种工具：排列图（Pareto Diagram）、因果分析图（鱼刺图）、直方图、检查表、分层图、散步图（并结合相关分析和回归分析）和控制图，新七种工具：关联图法、亲缘图法（Affinity Diagrams，又称KJ法）、系统图法、矩阵图法、矩阵数据分析法、决策过程计划图法和箭头图法。
2.4  管理创新
信息化是起点，目的是提高管理水平，创造效益，只有伴随着管理模式和方法的不断进步，才能充分发挥MES的作用。以成本管理和控制为例，MES成本管理控制系统与一般财务管理或成本会计意义下的成本管理控制不完全相同，强调实时动态和可控性，着眼于企业持续改进和成本不断降低。因此，应该摒弃传统成本计算方法，以“产品”为中心转移到以“作业”为中心上来，采用以作业为基础的成本计算法（ABC，Activity Based Costing），通过对所有作业跟踪进行动态反映，通过多作业成本的确认、计算，为尽可能地消除非增值性作业、改进增值作业及时提供有用信息，减少不必要的损失和浪费。
3  实施MES注意的问题
3.1  成熟度模型
企业应用MES成败或实施后效益的大小，与企业现有的制造执行能力的水平有关，与企业准备提升哪方面的制造执行能力有关，因此，企业选择MES产品及MES功能之前，需要对企业自身状况做出理性的分析，以确定采用MES的必要性和可行性，为此，MESA International给出了MES成熟度模型。
通过以下MES成熟度模型，企业可以根据目前的状况，结合竞争环境对本行业制造执行能力的要求，确定自己努力的方向，针对性地实施MES，以达到关键实绩指标。
3.2  MES实施的三段论
一般地，企业MES实施都会经过三个典型的发展阶段，即信息集成阶段、事务处理阶段和制造智能阶段。每个企业，无论其规模大小或业务繁简，都必然经历以上三个阶段，从而最终完成其MES的建设过程。
(1)  信息集成阶段
MES的主要功能之一即将企业管理和过程控制衔接起来，形成从传感器到ERP的信息集成。因此，信息集成是流程行业ERP成功发挥作用的基础条件，也是实施MES的第一步。
MES信息集成包括：与ERP信息集成、MES横向信息集成、与PCS（过程控制层）信息集成。
图2给出了MES信息集成的示意图，描述了在ERP、MES和控制层的操作、关联和数据流。图2的左部为ERP，时间粒度为天、周、月和年，即100倍时间因子。ERP关注产品使用、顾客定单和材料需求，给MES发出生产更多产品或库存以满足客户定单要求。MES负责执行产品制造和所有与产品制造有关的操作。料单和产品设计细节可以存储在MES层，通过MES转化为“如何生产”的指令，提供给操作者和物理设备。MES的时间粒度为天、班、小时、分或秒，即10倍时间因子。一旦指令、规范或其它形式的制造要求传递给控制层，后者负责执行动作，以实时方式，即1倍时间因子（小于1秒），意味着一直有很多操作同时发生以控制或调节制造过程来维持希望允许范围或输出。每一层也会发生双向数据交换，以测量计划执行情况，通知意料之外的状态变化、报警信息和异常事件。MES是一个进入制造过程的双向窗口，在控制和业务计划间集成和驱动关键信息流和命令，从而，形成ERP/MES/PCS集成的基础。

图2  企业信息化的数据集成
(2)  事务处理阶段
基本事务处理功能是企业持续稳定提高企业管理水平的开始，企业通过对这些基本功能的梳理和规范化，可以规范业务流程及员工业务行为，大大改善企业的业务盲动性和随机性，打下坚实的管理根基，加速业务处理和提高业务能力。
事务处理阶段对应于决策支持的结构化决策问题，相对比较简单、直接，其决策过程和解决方法有固定的规律可循，能用明确的语言和模型加以描述，并可依据一定的通用模型和决策规则实现其决策规程的基本自动化。
(3)  制造智能阶段
目前，大多数MES只能提供信息集成和基本业务处理功能，而乏力于总结和提炼出用于生产管理科学决策的信息。大量数据只是以各种不同类型的报表呈现，而决策好坏仍然依赖于生产管理者的经验和直觉。一个有效的MES应该具有制造智能，即基于数据、信息、知识的综合和分析能力，快速反应地总结业务运作的实际情况，为管理者做出正确、及时的决策提供支持。制造智能对应于决策支持的半结构化决策问题和非结构化决策问题。
解决半结构化决策问题的制造智能，可充分利用统计学、运筹学和管理学的知识与MES信息技术结合，为决策提供有章可循的方法和有效的工具。这些方法和工具融入MES中，会大大提高管理者决策效率和效益。
解决非结构化决策问题，可充分利用人工智能的研究成果。特别是近年来发展起来的数据仓库（DW）、在线分析（OLAP）和数据挖掘（DM）技术。
由于网络化制造的发展，数据量急剧增加，在生产过程中要产生大量的数据。尽管这些存储数据有可能揭示生产变化趋势、设备状况及其他重要领域的信息，但是需要尖端的分析工具从数据库/数据仓库中获得这些信息，并以用户能够理解的方式提供给企业中的生产管理人员。目前的数据库系统可以高效地实现数据的录入、查询、统计等功能，但无法发现数据中存在的关系和规则，无法根据现有的数据预测未来的发展趋势。而采用数据挖掘技术和人工智能的方法使数据库技术进入了一个更高级的阶段，它不仅能对过去的数据进行查询和遍历，并且能够找出过去数据之间的潜在联系，从而促进信息的传递。
应用人工智能领域中的机器学习技术和统计学方法，采用当前数据挖掘技术的国际科学前沿的最新成果，如神经网络、决策树、贝叶斯网络、规则归纳、Kohonen网络模型等，通过分析历史的生产数据、库存数据和交易数据，可以发现企业资源消耗的关键点和影响产品质量的主要因素，从而为企业客户资源优化配置提供决策依据，例如提高产品质量、降低库存、提高库存周转率、提高资金使用率等。同时，借助MES的集成功能，分析结果可直接应用于生产过程，使生产过程处于良性循环。
4  结论
制造执行系统（MES）旨在提升企业执行能力，具有不可替代的功能，竞争环境下的流程行业企业应分清不同制造管理系统的目标和作用，明确MES在集成系统中的定位，重视信息的准确及时、规范流程、利用工具、管理创新，根据MES成熟度模型对自身的执行能力进行分析，按照信息集成、事务处理、制造智能三阶段循序渐进地实施MES系统，才能充分发挥企业信息化的作用，提高企业竞争力，为企业带来预期效益。