ERP環(huán)境下鋼鐵企業(yè)產(chǎn)銷一體化的研究

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近年來，鋼鐵企業(yè)面臨的市場競爭環(huán)境發(fā)生了巨大改變，客戶對產(chǎn)品規(guī)格、質(zhì)量和交貨期的要求越來越高。為了適應競爭的需要，國內(nèi)鋼鐵企業(yè)開始實施ERP和MES，支持先進的生產(chǎn)與經(jīng)營管理模式。其中，打通產(chǎn)銷這條關(guān)鍵路徑、強化經(jīng)營管理和生產(chǎn)控制之間以及生產(chǎn)和銷售之間的銜接，是通過信息化系統(tǒng)提高鋼鐵企業(yè)管理水平的關(guān)鍵所在。本文將以SAP公司的ERP環(huán)境為例，以邯鄲鋼鐵集團公司產(chǎn)銷一體化咨詢項目為背景，分析鋼鐵企業(yè)實現(xiàn)產(chǎn)銷一體化的關(guān)鍵技術(shù)。

1 鋼鐵企業(yè)一般產(chǎn)銷模式分析

1.1 工作流程

對鋼鐵企業(yè)而言，erp系統(tǒng)主要包含生產(chǎn)計劃與管理（PP）、物料管理（MM）、銷售與分銷（SD）、財務管理（FI）和質(zhì)量管理（QM）等功能模塊；MES可以包含作業(yè)計劃、生產(chǎn)調(diào)度、物料跟蹤、設備管理、質(zhì)量管理、工藝管理、庫存管理等功能。兩個系統(tǒng)協(xié)同工作時，在一定程度上能夠支持日常業(yè)務的展開。以SAP R3系統(tǒng)為例，其具體產(chǎn)銷流程（如圖1所示）如下。

圖1 一般產(chǎn)銷模式

（1）銷售部門在ERP系統(tǒng)內(nèi)接收客戶訂貨需求，形成銷售訂單。

（2）生產(chǎn)部門在ERP系統(tǒng)內(nèi)根據(jù)實際生產(chǎn)需求，產(chǎn)生生產(chǎn)訂單（包括銷售訂單和虛擬訂單）并依據(jù)生產(chǎn)訂單制定生產(chǎn)計劃。

（3）生產(chǎn)部門通過ERP系統(tǒng)將生產(chǎn)計劃下達到生產(chǎn)廠，生產(chǎn)廠按照生產(chǎn)計劃在MES內(nèi)編制作業(yè)計劃并完成生產(chǎn)計劃的調(diào)度執(zhí)行。

（4）成品下線后，MES采集生產(chǎn)實績，并上傳至ERP系統(tǒng)的生產(chǎn)、物流和質(zhì)量模塊；ERP系統(tǒng)質(zhì)量模塊對成品進行質(zhì)檢判定后，成品信息進入庫存發(fā)運系統(tǒng)。

（5）質(zhì)檢合格并進入庫存發(fā)運管理系統(tǒng)的產(chǎn)品稱為可交貨產(chǎn)品，可以被銷售部門看到；銷售部門對可交貨產(chǎn)品進行交貨揀配，并發(fā)送發(fā)貨指令給庫存發(fā)運管理系統(tǒng)。

（6）庫存發(fā)運系統(tǒng)依照發(fā)貨指令，執(zhí)行裝車出庫并上傳發(fā)貨實績給ERP系統(tǒng)。

（7）交貨結(jié)算后，合同交貨完成。

1.2 缺陷

以上產(chǎn)銷模式中，ERP和MES是相對獨立的系統(tǒng)。兩者雖然在功能上形成一定的互補，能夠支撐企業(yè)正常業(yè)務的開展，但是存在如下問題。

（1）產(chǎn)銷之間銜接不暢。首先，銷售部門在簽訂銷售訂單過程中并未考慮現(xiàn)有庫存以及生產(chǎn)能力等方面的限制，以致生產(chǎn)部門需增加大量虛擬訂單才能安排生產(chǎn)，導致合同生產(chǎn)周期的增加以及大量非訂單產(chǎn)品的出現(xiàn)。其次，由于銷售部門不能及時得到合同執(zhí)行情況的反饋信息，只能等產(chǎn)品生產(chǎn)完成才能將產(chǎn)品與合同重新匹配后再下達發(fā)貨指令，加劇產(chǎn)品不能按交貨期發(fā)貨的情況，從而導致銷售成本增加或產(chǎn)品提前生產(chǎn)出來造成產(chǎn)成品庫存費用增加。

（2）ERP與MES之間的計劃銜接功能存在欠缺。由于ERP系統(tǒng)產(chǎn)生的生產(chǎn)計劃是無限能力計劃，未考慮到生產(chǎn)部門的實際生產(chǎn)能力以及各廠間的產(chǎn)能和物流的平衡，不能有效指導各廠的實際生產(chǎn)。另一方面，MES僅是被動地接受ERP的計劃，當MES出現(xiàn)計劃外生產(chǎn)時不能及時將實際生產(chǎn)情況反饋到ERP系統(tǒng)中。

（3）質(zhì)量管理體系不完善。ERP系統(tǒng)中沒有建立冶金規(guī)范和產(chǎn)品標準體系，整個產(chǎn)銷過程中缺乏對產(chǎn)品質(zhì)量的有效控制和跟蹤。這也是造成大量非訂單產(chǎn)品的主要原因之一。

2 產(chǎn)銷一體化系統(tǒng)整體架構(gòu)

為了克服上述問題，需要對生產(chǎn)與銷售進行一體化的管理。產(chǎn)銷一體化系統(tǒng)應跨過管理和控制的結(jié)合部，覆蓋企業(yè)資源管理系統(tǒng)中的銷售、質(zhì)量、生產(chǎn)、財務、存貨、發(fā)運管理和MES的主要功能，集中反映鋼鐵行業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營的特點，成為鋼鐵企業(yè)信息化的核心。圖2是作者提出的SAP ERP系統(tǒng)環(huán)境F的產(chǎn)銷一體化系統(tǒng)架構(gòu)，它包括ERP的R3系統(tǒng)、ERP的高級計劃系統(tǒng)、MES的制造執(zhí)行模塊、MES的作業(yè)排程模塊和PCS過程控制系統(tǒng)。各部分的功能分述如下。

圖2 產(chǎn)銷一體化系統(tǒng)架構(gòu)

（1）ERP的R3系統(tǒng)。ERP的R3系統(tǒng)包括銷售管理SD、生產(chǎn)管理PP、物流管理MM、質(zhì)量管理QM、財務管理FI、數(shù)據(jù)挖掘BW等模塊。

（2）ERP的高級計劃系統(tǒng)。ERP的高級計劃系統(tǒng)，具有需求計劃、訂單管理（包括：庫存匹配ATP和可用能力承諾CTP）、質(zhì)量設計、物料計劃、產(chǎn)能計劃、有限能力計劃等核心功能。

（3）MES的制造執(zhí)行模塊。MEs的執(zhí)行模塊包括作業(yè)跟蹤、生產(chǎn)指令、庫存發(fā)運等功能。

（4）MES的作業(yè)排程模塊。MES的作業(yè)排程包括作業(yè)計劃和計劃調(diào)度等功能。

（5）PCS過程控制系統(tǒng)。過程控制系統(tǒng)的主要功能為接收MES制造執(zhí)行模塊的生產(chǎn)指令并向MES反饋生產(chǎn)實績信息。

在該架構(gòu)下，ERP系統(tǒng)和MES制造執(zhí)行模塊之間，MES與過程控制系統(tǒng)之間通過實時有效的信息交互來保證產(chǎn)銷之間信息的溝通與銜接，而由ERP的高級計劃系統(tǒng)和MES的作業(yè)排程模塊共同構(gòu)成的產(chǎn)銷一體化計劃系統(tǒng)可保證ERP與MES之間計劃的銜接與協(xié)調(diào)。另外，還可通過ERP系統(tǒng)的質(zhì)量管理功能、高級計劃中的質(zhì)量設計功能以及MES的質(zhì)量管理功能的有效集成實現(xiàn)面向過程的全面質(zhì)量管理體系，在整個產(chǎn)銷過程中對產(chǎn)品質(zhì)量進行有效控制和跟蹤。

3 一體化系統(tǒng)實施要點

實現(xiàn)鋼鐵企業(yè)產(chǎn)銷一體化的目的在于以市場為導向，貫徹以客戶為中心的思想，打通銷售、質(zhì)量、生產(chǎn)、財務、存貨和發(fā)運的關(guān)鍵管理流程，提高交貨期和交貨準時率，全面提高企業(yè)的市場響應速度和應變能力。下從計劃與調(diào)度體系和質(zhì)量管理體系這兩個貫穿整個產(chǎn)銷過程的方面來探討實施產(chǎn)銷一體化的要點。

3.1 建立一體化的計劃與調(diào)度體系

鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)計劃與生產(chǎn)調(diào)度體系可分為中長期計劃、短期計劃、作業(yè)計劃、生產(chǎn)調(diào)度和生產(chǎn)執(zhí)行等層次，自上而下，計劃期間逐漸縮短，計劃內(nèi)容逐漸明確。上層計劃指導下層計劃，下層計劃是對上層計劃的具體化。當下層計劃無法得到滿意的調(diào)度結(jié)果時，需通過調(diào)整上層計劃解決。下層計劃的執(zhí)行結(jié)果，逐級反饋至上一個層次。

在產(chǎn)銷一體化架構(gòu)下，生產(chǎn)計劃的編制并不是哪一個系統(tǒng)或者模塊的單獨任務?？茖W合理的生產(chǎn)計劃編制，需要在各個系統(tǒng)內(nèi)部、各級系統(tǒng)之間進行計劃的優(yōu)化和協(xié)調(diào)。MES與ERP系統(tǒng)之間、各MES之間的功能集成與分擔，以及它們之間的協(xié)調(diào)機制就成為產(chǎn)銷一體化計劃體系構(gòu)建的一個關(guān)鍵問題。

3.1.1 ERP與MES的集成

（1）ERP與MES的功能分擔

一方面，ERP系統(tǒng)應該具備ATP、CTP、物料需求、有限能力計劃、產(chǎn)能平衡等功能。通過這些，實現(xiàn)內(nèi)部供應鏈上各廠生產(chǎn)計劃的平衡，即到各個分廠MES的生產(chǎn)計劃在計劃量、時間料以及設備能力等方面的平衡。

另一方面，由于ERP系統(tǒng)無法考慮和預見工藝約束和設備狀況等方面的情況，應由MES的作業(yè)考慮工藝條件和設備狀況等約束，ERP系統(tǒng)在接收到MES作業(yè)計劃后，需要對生產(chǎn)計劃進行更新。

（2）ERP與MES之間的協(xié)調(diào)機制

首先，ERP系統(tǒng)下達生產(chǎn)計劃給MES，MES經(jīng)過作業(yè)排程后，向ERP系統(tǒng)提交作業(yè)計劃；其次，MES不僅負責單一設備的計劃排序，還需對MES內(nèi)部各產(chǎn)線的計劃和物流進行平衡；最后，MES與生產(chǎn)線不斷交換信息，完成數(shù)據(jù)收集和最終生產(chǎn)指令的下達，在計劃執(zhí)行過程中進行動態(tài)調(diào)度，并將調(diào)度結(jié)果反饋至ERP系統(tǒng)。

3.1.2 各工廠MES之問的集成與分擔協(xié)調(diào)

（1）MES的功能

三級系統(tǒng)不僅負責單一設備的計劃排序；還需要對三級系統(tǒng)內(nèi)部各生產(chǎn)線內(nèi)部的計劃和物流進行平衡。

為邯鋼為例，對于冷軋MES，冷軋廠生產(chǎn)線很多，供料關(guān)系復雜。因此冷軋MES應充分考慮各生產(chǎn)線的計劃協(xié)調(diào)和物流銜接。對于CSP MES，基于連鑄連軋的工藝特點，與煉鋼聯(lián)系緊密。因此CSP MES需要考慮與煉鋼計劃（CSP流向）的一體化編制和調(diào)度，即冶鑄軋一體化。

（2）MES之間的協(xié)調(diào)

對于各MES之間的計劃協(xié)調(diào)，可考慮如下兩種策略。

1）三級系統(tǒng)之間協(xié)調(diào)

各三級系統(tǒng)之間并非孤立，在計劃階段單依靠四級高級計劃系統(tǒng)，并不能實現(xiàn)各分廠生產(chǎn)計劃和物料計劃的有效銜接。因此，在三級系統(tǒng)之間可采用計劃倒排的方式，下游分廠編制完成生產(chǎn)計劃后，將物料需求提交給上游分廠，上游分廠再根據(jù)接收到的物料需求并結(jié)合生產(chǎn)計劃進行排產(chǎn)。如：冷軋向CSP提交鋼卷需求計劃，CSP向煉鋼提交鋼水需求計劃，中板廠向煉鋼廠提交板坯需求計劃等等。

2）通過四級協(xié)調(diào)

各三級系統(tǒng)之間相對孤立，通過四級高級計劃系統(tǒng)的協(xié)調(diào)，實現(xiàn)各分廠生產(chǎn)計劃和物料計劃的有效銜接。

3.2 建立面向過程的質(zhì)量管理體系

完善的質(zhì)量管理體系是支持產(chǎn)銷一體化系統(tǒng)的重要基礎之一，為貫徹一貫質(zhì)量管理理念，需建立面向全生產(chǎn)過程的質(zhì)量管理體系，其主要內(nèi)容包括：

（1）建立冶金規(guī)范和產(chǎn)品標準庫，完善對產(chǎn)品的成分、性能、規(guī)格、尺寸公差、包裝標記等參數(shù)的詳細定義。建立和不斷維護冶金規(guī)范和產(chǎn)品標準是質(zhì)量管理的關(guān)鍵。

（2）實現(xiàn)質(zhì)量設計過程管理。在用戶訂貨時，一旦提出明確的產(chǎn)品需求，即可以通過指定具體的產(chǎn)品規(guī)范、最終用途，得到該用戶訂單對應的冶金規(guī)范。將用戶代碼與冶金規(guī)范相結(jié)合，就可以表述該產(chǎn)品從材料準備、生產(chǎn)、檢驗到放行等全過程的一系列具體質(zhì)量要求以及生產(chǎn)過程中的具體工藝要求，然后以冶金規(guī)范和產(chǎn)品標準庫為基礎優(yōu)化產(chǎn)品質(zhì)量設計過程，實現(xiàn)“標準＋α”生產(chǎn)。

（3）實現(xiàn)生產(chǎn)質(zhì)量過程管理。通過計劃流程，將控制參數(shù)下達各工序，實現(xiàn)半成品及成品生產(chǎn)各階段的工序質(zhì)量控制和質(zhì)量判定。通過質(zhì)量分析與診斷，將每一檢查點的檢查結(jié)果傳送到質(zhì)量判定模塊和計劃調(diào)度與執(zhí)行模塊（邯鋼包括煉鋼區(qū)和軋鋼區(qū)），以便在生產(chǎn)過程中及時根據(jù)質(zhì)量信息調(diào)整調(diào)度方案，實現(xiàn)生產(chǎn)過程的優(yōu)化控制。同時，對穩(wěn)定性進行評估，優(yōu)化過程參數(shù)，實現(xiàn)質(zhì)量改進。

4 結(jié)束語

為適應市場需求多樣化，大多數(shù)鋼鐵企業(yè)開始實施先進的生產(chǎn)與經(jīng)營管理模式和系統(tǒng)，產(chǎn)銷一體化作為鋼鐵行業(yè)信息化技術(shù)的主流技術(shù)已越來越受到企業(yè)的推崇。目前，作為本文背景的項目已經(jīng)進入先進計劃排程系統(tǒng)的分析設計階段。本文中提出的產(chǎn)銷一體化系統(tǒng)的框架及實施要點，不但對該項目起到了重要的指導作用，而且對其它企業(yè)的信息化建設也具有借鑒意義。（萬方數(shù)據(jù)）