制浆造纸行业MES系统评价模型研究

    我国造纸行业的企业信息化经过几年的发展和努力，已取得了一定的成果，很多有一定规模的造纸企业，都已广泛采用ERP（企业资源计划）和PCS（现场自动化系统）。但是，无论是从信息化发展水平的角度，还是从企业参与全球竞争的角度来看，造纸行业的企业信息化仍然任重而道远。
    近几年，我国的一些大型企业开始尝试一种新的信息化系统——制造执行系统（MES）。如宝钢股份MES项目，西门子青岛卷烟厂MES项目，山东华泰纸业集团MES项目等等。作为对MES的学习与研究，这些项目都已取得初步的成效。

1 MES的概念

    1.1 MES的定义

    MES国际联合会（MESA）对MES的定义如下：MES能通过信息的传递对从生产命令下发到产品完成的整个生产过程进行优化管理。当工厂中有实时事件发生时，MES能及时对这些事件作出反应、报告，并用当前的准确数据对它们进行约束和处理。如此定义，道出了MES的设计、开发、实施都是围绕企业生产这一为企业直接带来效益的价值增值过程进行的。

    从定义可以看出：MES的优化目标是整个生产过程；MES需要收集生产过程中大量的实时数据，并且对实时事件及时进行处理；MES需要同时与计划层和控制层保持双向通信能力，从上、下两层接收相应数据并反馈处理结果和生产指令。具体而言，MES是处于生产控制系统与管理信息系统之间的执行层，主要负责生产管理和调度执行，如图1所示。

图1 MES在信息化系统中的位置

    1.2 MES的基本功能

    MESA通过其各成员的实践归纳了11个主要的MES功能模块，包括：工序详细调度、资源分配和状态管理、生产单元分配、过程管理、人力资源管理、维护管理、质量管理、文档控制、产品跟踪和产品清单管理、性能分析和数据采集。实际的MES产品可能包含其中1个或几个功能模块。

2 造纸行业生产特点与MES的应用

    制浆造纸工业属于流程工业，具有以下特点：生产过程的物流和能量流连续，生产工艺和方法复杂，但工艺流程和产品相对稳定；通过调整在线的工艺参数能使生产具有一定范围的柔性；生产过程涉及各种物理及化学过程，机理复杂、数据信息量大、处理难度较大；生产节奏性强，连续性和均衡性要求高，并且在生产过程控制和设备控制的自动化方面要求很高；设备投资、更新、改造和维修的管理与决策较复杂，对库存和污染物也有特殊要求。

    （1）在综合管理方面的特点与要求
    综合管理具有生产计划和调度的功能，它将协调从原材料、能源供应、产品生产到成品发货的各个工序环节，从而加速原料、成品的周转，加快资金的流动。

    （2）在生产控制方面的特点与要求
    制浆造纸工业的生产是连续的，因而强调生产过程的整体性，要求把不同的装置和生产过程连接成为一个整体考虑。制浆造纸的生产过程伴随着恶劣的生产条件和环境：高温、潮湿、振动和严重的腐蚀等，因而设备损耗严重。对一些关键的生产设备要经常的检查和维护，包括预防性维修，设备的在线诊断等。由于制浆造纸生产过程中的变量之间相关性强、祸合严重，要实现这个目标，就对故障诊断技术提出了更高的要求。

    （3）在清洁生产方面的特点与设计要求
    造纸行业是国民经济的重要基础行业，不仅提供了社会生产生活必需的各种纸产品，同时也因其大量耗能、耗水以及对环境的直接影响而受到各方面的关注。造纸企业的信息化应该加强其在节能降耗、减少污染排放和资源综合利用方面的信息采集，处理和决策功能。只有如此，才能使制浆造纸企业在创造“和谐社会”的社会环境卜得以健康发展。

3 MES评价系统模型

    3.1 评价模型指标体系

    制造执行系统的评价需要多种指标。评价指标设置的好坏直接关系到制造执行系统业绩评价的质量或成败。选择正确、合理的业绩评价指标可以帮助企业和制造执行系统优化资源配置，改善系统的业绩，提出改进措施，因此，确定业绩评价指标应遵循以下原则：

    （1）系统性：必须反映生产过程的综合情况，抓住影响系统的主要因素。
    （2）层次性：将一个复杂的过程按层次分解为多个子过程，各个子过程的评价指标一般是不同的，同一层次的指标应给予合适的权重。
    （3）可测性：指标涵义明确，所需数据便干收集和分析。
    （4）定性和定量相结合：定量指标值根据相应的公式计算得出。而定性指标，其量化结果是有关人员根据评价标准和实际情况以及个人经验进行评判得到的，定性指标可弥补有些指标目前无法获得淮确数据的不足。
    （5）相对性：各个指标应从不同的角度来反映系统的业绩，这样选用不同的指标进行评价可以比较完整地掌握系统的运行情况。

    在设计指标体系的时候，我们借鉴了一些其它这方面的研究，如孙春雷，采用层次分析法研究了如何评价造纸企业的核心竞争力。齐二石、李刚、宋宁华，采用模糊评价法和层次分析法评价了制造业的信息化实施能力。