1 引 言

    20 世纪90 年代初，工业界开始认识到需要一个可以将业务系统和控制系统集成在一起的中间层。20 世纪80 年代后期，欧共体MESA 1996 年调查统计结果，在采用MES 技术后，效果显著，生产周期时间缩短率为35 %， 在制品削减率为32 %，交货期缩短率为22 %，不合格产品减低率为22 %。中国最早的MES 是20 世纪80 年代宝钢建设初期从SIEMENS 公司引进的。宝钢借鉴国外钢铁企业信息化的技术和经验，主要靠自己的力量设计和开发，率先形成完整的产销一体化系统ISPS（Integrated System for Production & Sales），MES，过程控制系统和基础自动化四层的系统架构。MES 处于企业信息系统ERP/SCM 和过程控制系统DCS/PLC 的中间位置。MES 与上层ISPS 等业务系统和底层DCS 等生产设备控制系统一起构成企业的神经系统。MES 对生产经营管理、提高产品产量、质量和降低成本等方面的贡献，成为连结现场层和经营层，改善生产经营效益的前沿系统。难点在于计划和调度的实时性。

    钢铁行业生产的关键是保证生产安全和稳产的管理系统，生产计划调度是其核心功能。对应于生产管理的短期计划满负荷、优质、高效地生产，计划调度主要进行资源优化和调整这一目标。计划编排，并为计划的执行和控制提供指导。目前，国内在钢铁企业生产计划与调度的模型和算法方面已经有了很多的研究成果。

    在宝钢计算机系统中生产管理人员根据生产能力自动将合同分配到生产线，并编制生产效益较优的合同执行计划；可实时跟踪实际生产情况和用户合同执行程度，编制、下达各种作业计划；在遇到异常情况时，能及时调整作业计划。

    在中国钢铁企业的MES 中，由于历史的影响，存在两种不完全相同的管理模式， 主要涉及MES和PCS（Process Control System）系统。这两种模式虽然都满足了生产管理的基本功能需要，但也存在较大的不同。

2 生产计划管理主要功能

    1）系统功能分担

    ISPS-MES-PCS-DDC 四级计算机系统，如图1 所示。
 

   计划功能主要在ISPS，MES， PCS 三级， 在ISPS 通过合同录入、产品规范和冶金规范的建立，将用户要求和相关工艺参数转变为生产指令代码，逐级下传；另一方面，在下位机产生的生产实绩逐级上传，从而实现信息反馈和在线优化。实现计划管理功能。

    2）ISPS 生产计划管理的主要功能

    ISPS 主要计划功能有：机组作业计划一览（查询、删除、回复、设置、下发、打印、注释计划）、建池、计划的形成及追加、计划池的编辑、计划规程查询与维护、计划打印等功能。

    3）MES 生产计划管理的主要功能

    ①生产计划的接收MES 接收ISPS 编成的实物计划和预计划，预计划和相应上游机组的实物计划一起下达，并且把上游机组实物计划的计划体中预计划标志置为1（已编入下游机组预计划）。②计划顺序变更的功能。③计划顺序确认前和下发前的功能MES 接收计划后可以且只有MES 能对计划顺序进行操作：计划调整、计划删除、单个计划确认、部分计划确认、全部计划确认、钢卷顺序调整（包括计划内和计划间钢卷顺的调整）、钢卷删除、钢卷确认等。④计划顺序下发后上料前的功能生产命令顺序删除： 对于已上鞍座的钢卷， 若MES 请求删除，PCS 发否定应答、MES 不删除该钢卷。⑤计划、命令的查询及计划单的打印。⑥计划的发送在PCS 的请求下，发送生产计划（包括顺序和数据）。⑦对PCS 生产顺序的查询MES 申请PCS 的顺序时，PCS 把未最终切的卷传给MES，包括焊接、确认、上鞍座和返回卷，以便制造部对PCS 生产顺序的查询。⑧最后一个跟踪卷的定义PCS 接收到MES 的顺序后，顺序中的最后一卷定义为最后一个跟踪卷。若PCS 申请命令数据并收到数据后，给PCS 负应答，MES 仍认为该卷已下发。对于没有命令数据的钢卷，PCS 可以画面申请所有没有命令数据的钢卷。⑨生产实绩的接收MES 接收PCS 的正常卷的生产实绩并向ISPS 发送。⑩回退实绩的接收MES 接收PCS 的正常卷的回退实绩并向ISPS 发送若已编入下游机组预计划，则自动撤销预计划。
3 计划功能比较

    1）计划流程描述

    MES 与PCS 在生产计划顺序管理方面的分工：生产计划在ISPS 下发MES 后，计划流程描述如图2 所示。
 

 

图2 PCS，MES，ISPS 计划流程描述

    MES，PCS 对计划均有调整、删除和回退功能，根据不同的计划和材料状态有明确的分工。两种计划模式有共同点，但计划在MES 计划下发PCS 后，存在如下区别：计划模式1 可以调整，模式2 不可以调整。

    2）MES 与PCS 在生产计划顺序管理方面的分工

    两种计划管理模式在计划下发PCS 后，计划模式1 可以在MES 上进行计划顺序调整；计划模式2 不可调整。

    3）MES 与PCS 计划管理功能比较

    两种计划模式管理功能比较见表1。

 

 

 在计划模式2 中，计划下发PCS 后，MES 不具备计划调整功能，同时，PCS 计划调整顺序后，也不上传电文通知MES，为使计划员得到更多的机组生产信息。

    4）MES 与PCS 计划模式下钢卷顺序的比较

    两种计划管理模式下钢卷顺序的比较见表2。

 

 

 

计划模式1 中，计划管理功能强大，MES/PCS计划顺序调整必须互相通知，此时MES，PCS 钢卷顺序保持一致。

    计划模式2 对已下发给PCS 的生产计划顺序不进行跟踪，即PCS 顺序调整时，没有电文给PCS。PCS 对已下发给PCS 的返回卷不进行跟踪，即PCS 插入或撤出返回卷时，没有电文给PCS：计划确认后，只可撤消计划、撤消生产命令，不可再调整；一旦计划下发PCS 后，MES 只具备撤消生产命令功能，撤销的同时要通知PCS； PCS 在接收命令后，可以对命令顺序调整，但最后一个钢卷命令不可调整及撤消， 调整结果不用通知MES， 导致MES、PCS 命令顺序不一致。
4 两种模式的分析评价

    信息系统的质量评价概念就是在特定的环境下，在一定范围内区别某一事物的好坏。所谓优质只是在某种特定条件下相对满意，不可能有绝对的最优。特别是两种模式在运行有必要进行分析评价，并以此作为系统维护、更新以及进一步开发的依据。

    1）用户对系统的满意程度

    该系统的用户主要是制造部和各生产厂，计划员作为生产调度的决策者，只有在掌握成分的机组生产信息、合同信息、库存结构以及后续供料情况后，才能编制高质量的机组生产计划。在MES 和PCS 计划顺序不一致的情况下，为计划人员的计划调整、删除带来了困难。即使在MES 开发了对PCS 计划顺的请求功能，但由于计划编辑和查看不能在同一画面，工作量非常大，而且有错误删除钢卷的危险。

    2）系统功能的灵活性、应变性和实用性

    MES 和PCS 计划顺序不一致模式计划信息透明度比较低，对计划的再优化带来一定困难，效率也比较低，但不一致模式计算机电文处理逻辑简单，电文项少，相对减少了计算机负荷， 系统运行比较稳定，使用性高。

    动态计划调度的实时性表现在：当机组生产发生异常、或者缺后，由于钢铁行业工艺流程之间具有强耦合性，因此要求系统能够尽快进行实时调度，快速恢复稳定生产。计划模式1 可以迅速给计划管理人员信息参考，提高反应速度。

    3）系统运行的有效性、准确性

    两种计划模式都实现了计划的基本功能。

    4）程序开发和维护

    计划模式2 由于逻辑相对简单，便于程序的开发和维护；计划模式1 更加有利于计划管理人员的决策。

5 结 语

    计算机系统的功能模式主要应满足经营管理的需要，不同的功能模式，对库存、生产稳定性均有一定的影响。随着IT 技术的发展，人们对系统的开发提出更高的要求，特别是系统更应“人性化”。计划钢卷顺序一致比较有利于日后“计划一体化”的需求。适用于生产管理一贯性要求高、物流复杂、对加工顺序要求高的管理要求。特别是生产计划为解决多“约束”条件下的问题，逐步实现“数学模型化”和智能化的情况下，要求钢卷顺序一致就更为重要。MES 和PCS 计划顺序不一致模式电文处理逻辑简单，ISPS-MES-PCS 管理界面清晰，实用性高等特点，更加适用于计算机文化比较弱，生产职能部门功能弱化，物流简单，对生产顺序要求不高或者主要由生产操作人员进行调度安排的计划管理模式。