一、火爆的MES市場(chǎng)
作為智能制造的重要組成部分，MES已經(jīng)成為了眾多制造企業(yè)非常關(guān)注的信息化系統(tǒng)，并成為制造信息化領(lǐng)域最炙手可熱的軟件系統(tǒng)。
近期，e-Works通過(guò)2000份企業(yè)調(diào)查問(wèn)卷驚訝地發(fā)現(xiàn)：“有個(gè)超乎意料之外的數(shù)據(jù)，原本大多數(shù)制造企業(yè)對(duì)于軟件廠商宣傳都“嗤之以鼻”的情況在MES領(lǐng)域發(fā)生了180度的反轉(zhuǎn)，參加調(diào)查的企業(yè)中愿意接受廠商資料的企業(yè)竟高達(dá)92%。”
92%的企業(yè)渴望得到MES廠商的宣傳資料，這在供過(guò)于求的今天，這不得不說(shuō)是一個(gè)少有的奇跡了。
有市場(chǎng)就有追風(fēng)者，國(guó)人尤甚。
近年來(lái)，中國(guó)MES軟件公司及產(chǎn)品更是如雨后春筍般的冒出來(lái)了，“忽如一夜春風(fēng)來(lái)，千樹(shù)萬(wàn)樹(shù)梨花開(kāi)”。據(jù)e-Works統(tǒng)計(jì)，目前市場(chǎng)上已經(jīng)超過(guò)150家公司進(jìn)軍到MES市場(chǎng)，MES有可能是除了機(jī)器人之外增速最快的行業(yè)了。
這些公司里面，既有已經(jīng)潛心研發(fā)了十多年的專業(yè)公司，也有剛剛殺入這個(gè)行業(yè)的新興公司，既有做信息化起家的，也有做自動(dòng)化跨界的；既有從ERP向下延伸的，也有從CAPP橫向切入的；既有從傳統(tǒng)制造企業(yè)衍生出來(lái)的軟件公司，也有以前與這個(gè)行業(yè)毫無(wú)關(guān)聯(lián)而直接闖入的“新銳”力量。
這些公司雖然行業(yè)背景不同，知識(shí)沉淀不同，但都有一個(gè)不約而同的說(shuō)辭：俺們是智能制造的代表(“(本)土派”)，阿拉是工業(yè)4.0的急先鋒(“洋派”)。
在廣大制造企業(yè)進(jìn)行智能化轉(zhuǎn)型升級(jí)的今天，作為其中最重要的MES系統(tǒng)，選擇正確與否對(duì)制造企業(yè)非常關(guān)鍵。但面對(duì)如此眾多的MES廠家，企業(yè)應(yīng)該如何進(jìn)行甄別，什么樣的MES系統(tǒng)既能解決企業(yè)實(shí)際問(wèn)題，又能與工業(yè)4.0/智能制造理念相一致?應(yīng)該從哪些方面著手打造具有4.0特點(diǎn)的MES系統(tǒng)呢?
作為國(guó)內(nèi)較早從事MES的一名“老兵”，筆者創(chuàng)辦的蘭光創(chuàng)新公司有十多年的MES研發(fā)與應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，并擁有包括軍工在內(nèi)的眾多成功案例，在MES領(lǐng)域積累了一些理論基礎(chǔ)與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，下面就與您一起分析一下上述問(wèn)題。
二、MES二十余年的發(fā)展史
1.MES的發(fā)展史
為了解決ERP不能管理到設(shè)備層的問(wèn)題，1990年美國(guó)先進(jìn)制造研究協(xié)會(huì)AMR(Advanced Manufacturing Research)提出了MES這個(gè)新概念，他們將MES定義為“位于上層的計(jì)劃管理系統(tǒng)與底層的工業(yè)控制之間的面向車(chē)間層的管理信息系統(tǒng)”，它為操作人員/管理人員提供計(jì)劃的執(zhí)行、跟蹤以及所有資源(人、設(shè)備、物料、客戶需求等)的當(dāng)前狀態(tài)。
作為MES領(lǐng)域的專業(yè)組織，制造執(zhí)行系統(tǒng)協(xié)會(huì)(MESA)于1997年提出了MES功能組件和集成模型，包括11個(gè)功能模塊。同時(shí)，規(guī)定只要具備11個(gè)之中的某一個(gè)或幾個(gè)，也屬于MES系列的單一功能產(chǎn)品。
MES在企業(yè)中的位置
這11個(gè)功能模塊分別是：1)制造資源分配與狀態(tài)報(bào)告；2)詳細(xì)工序作業(yè)計(jì)劃；3)生產(chǎn)調(diào)度；4)車(chē)間文檔管理；5)數(shù)據(jù)采集；6)人力資源管理；7)質(zhì)量管理；8)工藝過(guò)程管理；9)設(shè)備維修管理；10)產(chǎn)品跟蹤；11)業(yè)績(jī)分析。
MESA定義的MES11個(gè)功能模塊
MESA協(xié)會(huì)并給出了企業(yè)實(shí)施MES系統(tǒng)后的以下數(shù)據(jù)：
●縮短生產(chǎn)周期，達(dá)到平均45%；
●減少數(shù)據(jù)錄入時(shí)間，通常達(dá)到75%或更高；
●減少待處理的工作(WIP)，達(dá)到平均24%；
●減少文檔間的傳遞，達(dá)到平均61%；
●縮短訂交貨時(shí)間，達(dá)到平均27%；
●減少紙面文檔，達(dá)到平均56%；
●減少產(chǎn)品缺陷，達(dá)到平均18%。
2004年，MESA提出了協(xié)同MES體系結(jié)構(gòu)(c-MES)，對(duì)MES的定義進(jìn)行了進(jìn)一步的拓展。
可以說(shuō)，MESA的這個(gè)定義讓大家明確地知道了哪些是MES的功能模塊，實(shí)施MES系統(tǒng)后會(huì)有什么效果等等，這對(duì)當(dāng)時(shí)規(guī)范MES標(biāo)準(zhǔn)、范圍界定等方面做出了積極的貢獻(xiàn)，對(duì)MES的發(fā)展起到了很好的推動(dòng)作用。
2.MES已成為智能制造的核心
隨著上游ERP、PLM等信息化建設(shè)的逐步完成，以及越來(lái)越多的自動(dòng)化設(shè)備的普及，作為企業(yè)中起到承上啟下作用的MES，其價(jià)值越來(lái)越重要，并已經(jīng)發(fā)展為智能制造的核心信息化系統(tǒng)。
1) 美國(guó)人說(shuō)
美國(guó)著名的工業(yè)領(lǐng)域咨詢機(jī)構(gòu)ARC顧問(wèn)集團(tuán)在2014年指出，MES是產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)、營(yíng)銷(xiāo)等樞紐，MES是制造企業(yè)的核心信息化系統(tǒng)。
美國(guó)ARC顧問(wèn)集團(tuán)認(rèn)為MES是制造企業(yè)的核心信息化系統(tǒng)
2)德國(guó)人說(shuō)
德國(guó)薩爾大學(xué)希爾教授對(duì)智能工廠進(jìn)行了一個(gè)清晰的定義，將MES的價(jià)值進(jìn)一步凸顯。在希爾教授的圖中，我們可以看到智能工廠由三大部分組成：以訂單為核心的營(yíng)銷(xiāo)平臺(tái)，包括個(gè)性化、以人為中心的營(yíng)銷(xiāo)計(jì)劃、銷(xiāo)售活動(dòng)、采購(gòu)管理等等；以產(chǎn)品為中心的研發(fā)平臺(tái)，包括產(chǎn)品研發(fā)、服務(wù)等；以及以MES、CPS賽博物理系統(tǒng)為核心的生產(chǎn)平臺(tái)，包括自組織，即智能化MES以及CPS系統(tǒng)。從中可以看出，廣義上的智能型MES(包含設(shè)備互聯(lián)互通的CPS系統(tǒng))是智能制造的基礎(chǔ)與關(guān)鍵。
德國(guó)薩爾大學(xué)希爾教授智能工廠架構(gòu)圖
3)中國(guó)人說(shuō)
在去年國(guó)務(wù)院頒布的《關(guān)于深化制造業(yè)與互聯(lián)網(wǎng)融合發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)(國(guó)發(fā)〔2016〕28號(hào))》中重點(diǎn)指出“加快計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)仿真、制造執(zhí)行系統(tǒng)、產(chǎn)品全生命周期管理等工業(yè)軟件產(chǎn)業(yè)化，強(qiáng)化軟件支撐和定義制造業(yè)的基礎(chǔ)性作用。”，MES在企業(yè)的重要性可見(jiàn)一斑。
工信部信軟司副司長(zhǎng)安筱鵬博士在日前發(fā)布的《信息物理系統(tǒng)白皮書(shū)(2017)》序言中也明確指出：“生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)是企業(yè)實(shí)現(xiàn)縱向整合的核心，聯(lián)通了設(shè)備、原料、訂單、排產(chǎn)、配送等各主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)和生產(chǎn)資源。”
同濟(jì)大學(xué)中德學(xué)院機(jī)械工程系主任、中國(guó)機(jī)電一體化協(xié)會(huì)MES分會(huì)理事長(zhǎng)沈斌教授強(qiáng)調(diào)：“MES是企業(yè)生產(chǎn)管理集成的核心軟件，應(yīng)該大力推廣MES在企業(yè)中的應(yīng)用。”
綜合以上中外專家所述，我們可以說(shuō)，MES是企業(yè)實(shí)施智能制造的核心，是助力企業(yè)進(jìn)行智能化轉(zhuǎn)型升級(jí)的重要信息化系統(tǒng)。
三、MES的定義已經(jīng)過(guò)時(shí)
但是，面對(duì)今天MES火爆而混亂的市場(chǎng)，筆者一直懷有深深的憂慮，始終認(rèn)為這對(duì)MES長(zhǎng)期健康發(fā)展是不利的。筆者經(jīng)過(guò)深入思考后認(rèn)為，這種局面一方面是由于MES品牌尚未完全建立起來(lái)，市場(chǎng)良莠不齊，還處于群雄逐鹿的初級(jí)階段。還有一個(gè)重要原因就是MES現(xiàn)有的定義與標(biāo)準(zhǔn)過(guò)于陳舊，在物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、智能制造等新概念日新月異的今天，MES的定義，特別是MESA的定義已經(jīng)不能適應(yīng)今天市場(chǎng)快速發(fā)展的需要，也為今天市場(chǎng)的混亂埋下了隱患。
1.理念過(guò)時(shí)
筆者認(rèn)為，傳統(tǒng)的MES理念已經(jīng)過(guò)時(shí)。實(shí)際上，持這種觀點(diǎn)的專家也并非只有筆者一人。
1)國(guó)內(nèi)專家如是說(shuō)
PLCopen中國(guó)組織名譽(yù)主席、著名MES專家彭瑜教授認(rèn)為“MESA的MES功能模型是基于MES供應(yīng)商的需求，而不是基于MES用戶的需求，該模型規(guī)定的功能不夠明晰，邊界不夠清晰，模塊之間的連接也不夠清晰。”并指出：“ERP-MES-PCS三層架構(gòu)具有鮮明的工業(yè)3.0的特征，在工業(yè)4.0智能工廠/智能制造系統(tǒng)的大環(huán)境下，傳統(tǒng)MES所涉及的功能和范圍遠(yuǎn)未概括企業(yè)生產(chǎn)制造管理的許多環(huán)節(jié)。”
2)國(guó)外專家如是說(shuō)
美國(guó)羅克韋爾副總裁鮑勃·奧納(Bob Honor)說(shuō)：“MES已經(jīng)有幾十年的歷史了，您可以確信的是，今天的MES不再是上一代的MES。(2013年11月)”(原文：While it’s true that manufacturing execution systems have been around for at least a couple of decades，you can rest assured that today’s MES is not your father’s MES.)
知名智能制造專家弗朗西斯科·奧瑪?shù)?middot;勞波(Francisco Almada Lobo)更是在2016年4月26日撰文指出：“MES已經(jīng)死去，MES4.0才是永恒!”“我們知道，MES已經(jīng)死了，誰(shuí)的過(guò)錯(cuò)?您可能猜到了，是工業(yè)4.0，但是不用恐慌，工業(yè)4.0正在干掉他，但是很溫柔地。” (以上兩段均為筆者翻譯)
(原文：THE MES IS DEAD， LONG LIVE THE MES 4.0! MES，as we know it，is dead.Whose fault is it?You probably guessed right:Industry 4.0!But don’t panic just yet… Industry 4.0 is killing it… but softly.)
雖然中外專家的語(yǔ)言犀利程度不同，但不可否認(rèn)的事實(shí)是，一些有前瞻性、有自己深入思考的專家，已經(jīng)不約而同地對(duì)當(dāng)前MES的標(biāo)準(zhǔn)提出了質(zhì)疑。
3)新的標(biāo)準(zhǔn)已見(jiàn)端倪
在專業(yè)的制造執(zhí)行系統(tǒng)協(xié)會(huì)(MESA)對(duì)MES定義與標(biāo)準(zhǔn)遲遲沒(méi)有更新之際，一些組織已經(jīng)對(duì)MES或相關(guān)功能進(jìn)行了發(fā)展。比如，美國(guó)儀器、系統(tǒng)和自動(dòng)化協(xié)會(huì)(Instrumentation，System，and Automation Society，簡(jiǎn)稱ISA)于2000年發(fā)布ISA-SP95標(biāo)準(zhǔn)，首次確立了MOM(Manufacturing Operations Management，中文為制造運(yùn)行管理)，MOM將生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)、維護(hù)運(yùn)行、質(zhì)量運(yùn)行和庫(kù)存運(yùn)行并列起來(lái)，并極大地拓展了MES的傳統(tǒng)定義。
ISA95中MES的位置已經(jīng)被MOM取代
無(wú)獨(dú)有偶，美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院(National Institute of Standards and Technology，簡(jiǎn)稱NIST)在智能制造生態(tài)系統(tǒng)模型中也將MES的位置悄然換成了MOM。
美國(guó)NIST智能制造生態(tài)系統(tǒng)模型
在后有追擊(智能制造等浪潮的推動(dòng)下)，旁有攻擊(ISA、NIST相繼對(duì)MES定義與內(nèi)涵提出新理念)的情況下，作為MES的對(duì)口組織，MESA也開(kāi)始坐不住了，加大了對(duì)智能制造等新理念的研究，并在2016年1月發(fā)布了MESA智能制造52號(hào)白皮書(shū)，對(duì)物聯(lián)網(wǎng)、機(jī)器人、個(gè)性化定制等智能制造的相關(guān)理念進(jìn)行了詳細(xì)的闡述。但遺憾的是，迄今為止，筆者并未見(jiàn)到MESA對(duì)智能制造時(shí)代下的MES新標(biāo)準(zhǔn)。
2.過(guò)時(shí)的原因
筆者認(rèn)為傳統(tǒng)的MES理念已經(jīng)過(guò)時(shí)，需要與時(shí)俱進(jìn)。
1)MES定義時(shí)間
1990年美國(guó)AMR提出概念，離現(xiàn)在已經(jīng)27年了，當(dāng)時(shí)是為了彌補(bǔ)ERP不能對(duì)設(shè)備層直接進(jìn)行管控而衍生出的一個(gè)新概念。1997年MESA進(jìn)行了進(jìn)一步定義，2004年又稍加完善。即便是2004年，離現(xiàn)在也有13年了，MESA在MES定義及概念、目標(biāo)等方面并沒(méi)有實(shí)質(zhì)性的改變。
2)定義不嚴(yán)謹(jǐn)
MESA規(guī)定只要具備11個(gè)之中的某一個(gè)或幾個(gè)，也屬于MES系列的單一功能產(chǎn)品。這個(gè)定義對(duì)當(dāng)時(shí)界定哪些模塊屬于MES范疇有很好的促進(jìn)作用，但定義的過(guò)于寬泛，一個(gè)模塊就屬于MES，11個(gè)模塊也叫MES，現(xiàn)在市場(chǎng)上功能強(qiáng)大點(diǎn)的MES動(dòng)輒就十多個(gè)MES，比如蘭光MES已經(jīng)研發(fā)出20多個(gè)功能模塊，盡管功能非常強(qiáng)大，但也只能叫MES(委屈啊)。筆者認(rèn)為，這是造成今天MES市場(chǎng)混亂的根本，按照MESA的定義，一個(gè)模塊也叫MES，因此，做條碼的公司開(kāi)發(fā)個(gè)軟件就可以叫MES系統(tǒng)，做物料的開(kāi)發(fā)一個(gè)庫(kù)存模塊也可以叫MES，這都不能說(shuō)人家不對(duì)，的的確確是符合MESA定義的。所以說(shuō)，MESA標(biāo)準(zhǔn)定義的不嚴(yán)謹(jǐn)，是市場(chǎng)上MES系統(tǒng)魚(yú)目混珠的根本原因。
3)沒(méi)有與時(shí)俱進(jìn)
前文提到MESA對(duì)企業(yè)實(shí)施MES后的效果指標(biāo)，比如“減少數(shù)據(jù)錄入時(shí)間，通常達(dá)到75%或更高；減少文檔間的傳遞，達(dá)到平均61%；減少紙面文檔，達(dá)到平均56%”等等。筆者認(rèn)為，這些指標(biāo)也嚴(yán)重過(guò)時(shí)。試問(wèn)，在當(dāng)今CAD/CAM/DNC/PLM/ERP等系統(tǒng)大量應(yīng)用的今天，很多紙面的工作已經(jīng)早已給取代，哪里有這么多紙面的錄入、傳遞等工作?很明顯，這些指標(biāo)也是90年代的指標(biāo)。但令人啞然失笑的時(shí)，這些指標(biāo)還經(jīng)常被一些公司甚至是專家引用，這些數(shù)據(jù)真的權(quán)(guo)威(shi)嗎?
MESA對(duì)MES的定義已經(jīng)十多年沒(méi)更新了，但近年來(lái)，全球興起了智能制造的浪潮，工業(yè)4.0、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、CPS等理念近幾年層出不窮，這些理念必將對(duì)制造也產(chǎn)生重大影響，但作為承上啟下，處于智能制造核心的MES系統(tǒng)，其定義根本就沒(méi)有體現(xiàn)出來(lái)這些理念，以前的MES定義屬于典型的工業(yè)3.0以前的概念。如果軟件公司按照這些理念研發(fā)，或者制造業(yè)引進(jìn)這些理念指導(dǎo)下的MES，用工業(yè)3.0以前的系統(tǒng)，如何體現(xiàn)智能制造的核心?又如何促進(jìn)企業(yè)智能制造的轉(zhuǎn)型升級(jí)?這分明是幾十年前的MIS系統(tǒng)嘛，(制造信息系統(tǒng)--Manufacturing Information System，叫Manufacturing Integration System，制造集成系統(tǒng)，都不算不上)，用20多年前的理念推動(dòng)日新月異的智能制造，難道您感覺(jué)不是個(gè)笑話嗎?(此處只能“呵呵”，不能“哈哈”，是涵養(yǎng)問(wèn)題)
3.已有嘗試
如何根據(jù)中國(guó)制造業(yè)的實(shí)際情況，結(jié)合工業(yè)4.0、智能制造等新理念，豐富MES的內(nèi)涵與拓展MES外延?筆者在這些年里做了一些研究與探索。
比如，早在2009年，筆者就提出，MES系統(tǒng)不是一套簡(jiǎn)單的信息化系統(tǒng)，MES是有靈魂的，那就是精益生產(chǎn)，并強(qiáng)調(diào)指出，精益生產(chǎn)是MES的精髓，MES是精益生產(chǎn)落地的載體。
2014年，筆者發(fā)表《離散行業(yè)MES選型“三忌”》一文，第二忌就是切忌將MES平庸化，將一兩個(gè)模塊就叫MES，這種過(guò)低的要求會(huì)誤導(dǎo)制造企業(yè)，影響MES的健康發(fā)展。
2015年，筆者提出“六維智能理論”，從六個(gè)方面打造以智能MES為核心的智能工廠，該文被新華網(wǎng)、網(wǎng)易等眾多媒體轉(zhuǎn)載，成為很多制造企業(yè)進(jìn)行智能制造的重要參考。
在智能制造的大潮中，筆者認(rèn)為無(wú)論是制造企業(yè)，還是MES公司，都應(yīng)該具有一定的前瞻性，要打造一套基于3.0，面向4.0的MES系統(tǒng)，而不僅僅滿足于一套傳統(tǒng)的信息化系統(tǒng)。
四、智能制造背景下MES的發(fā)展方向
在MES定義不嚴(yán)謹(jǐn)，理念不夠與時(shí)俱進(jìn)的情況下，在智能制造浪潮一浪高過(guò)一浪的今天，在制造企業(yè)亟待轉(zhuǎn)型升級(jí)的期盼中，中國(guó)的MES市場(chǎng)應(yīng)該如何發(fā)展?應(yīng)該如何在摸索中前行?如何更好地支撐制造業(yè)對(duì)智能制造的需求?
作為潛心研究十多年MES的蘭光創(chuàng)新認(rèn)為，除了在平臺(tái)化、云計(jì)算、移動(dòng)互聯(lián)等計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行拓展應(yīng)用以外，作為MES方案的提供者，我們更應(yīng)該站在制造業(yè)使用者的角度，以中國(guó)制造2025為宗旨，以精益生產(chǎn)為主線，以兩化深度融合為突破口，參考德國(guó)工業(yè)4.0等先進(jìn)理念，結(jié)合企業(yè)實(shí)際情況，建設(shè)基于工業(yè)3.0，面向工業(yè)4.0、體現(xiàn)CPS特點(diǎn)的智能MES系統(tǒng)，構(gòu)建“生產(chǎn)精益化+設(shè)備自動(dòng)化+管理信息化+人員高效化”的“新四化”智能車(chē)間，為制造企業(yè)智能化轉(zhuǎn)型升級(jí)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
站在制造業(yè)使用者角度，從功能上講，將來(lái)的MES要體現(xiàn)出以下特點(diǎn)。
1.回歸本質(zhì)
MES之所以叫制造執(zhí)行系統(tǒng)，非常強(qiáng)調(diào)“執(zhí)行”二字：一方面，將ERP的生產(chǎn)計(jì)劃根據(jù)車(chē)間實(shí)際情況，將每一工序分解到每一設(shè)備、每一分鐘精細(xì)執(zhí)行，并實(shí)現(xiàn)透明化的精確管理；另一方面，在車(chē)間內(nèi)部，形成計(jì)劃排產(chǎn)、作業(yè)執(zhí)行、數(shù)據(jù)采集、在制品管理、庫(kù)存管理、質(zhì)量管理等一個(gè)全閉環(huán)管理，環(huán)環(huán)緊扣，而非簡(jiǎn)單的一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)。
精準(zhǔn)化、精細(xì)化、協(xié)同化是MES的重要特點(diǎn)，否則生產(chǎn)無(wú)法高效、高質(zhì)的運(yùn)行。那種通過(guò)憑經(jīng)驗(yàn)、靠感覺(jué)進(jìn)行計(jì)劃制訂、現(xiàn)場(chǎng)管理的信息化系統(tǒng)，稱之為MES，從一定程度上講是名不副實(shí)的。
2.貫穿精益
在邁向工業(yè)4.0過(guò)程中，我們經(jīng)常講：“2.0補(bǔ)課，3.0普及，4.0示范”，那么2.0到底是要補(bǔ)什么，3.0到底是要普及什么?筆者認(rèn)為，除了實(shí)現(xiàn)對(duì)自動(dòng)化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化等這些大家能看到的軟硬件裝備以外，更重要的是補(bǔ)上、普及我們欠缺的工業(yè)文明，比如員工的技能、素養(yǎng)，企業(yè)管理的模式、方法以及社會(huì)上的契約精神、合作精神等等，而作為工業(yè)3.0最精華的精益生產(chǎn)，是制造業(yè)所必須補(bǔ)上、必須普及的重要部分。
在MES系統(tǒng)中一定要充分體現(xiàn)精益生產(chǎn)的理念，通過(guò)MES這個(gè)信息化手段與工具，促進(jìn)精益生產(chǎn)在企業(yè)中的進(jìn)一步落地，比如：
●準(zhǔn)確分析非增值勞動(dòng)，提高生產(chǎn)效率、進(jìn)行有效質(zhì)量管理、降低生產(chǎn)庫(kù)房、工具等輔助成本。
●科學(xué)準(zhǔn)確自動(dòng)排產(chǎn)、合理解決緊急插單等問(wèn)題、確保生產(chǎn)計(jì)劃最優(yōu)。
●實(shí)現(xiàn)目視化管理、信息最大程度透明化。
●生產(chǎn)過(guò)程控制，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品“流”的生產(chǎn)。
●實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)及時(shí)、準(zhǔn)確反饋，提供科學(xué)決策基礎(chǔ)。
3.體現(xiàn)CPS
德國(guó)人認(rèn)為工業(yè)4.0是以智能制造為主導(dǎo)的第四次工業(yè)革命，通過(guò)CPS等先進(jìn)手段，將制造業(yè)向智能化轉(zhuǎn)型。
《中國(guó)制造2025》也是強(qiáng)調(diào)“以提質(zhì)增效為中心，以加快新一代信息技術(shù)與制造業(yè)深度融合為主線，以推進(jìn)智能制造為主攻方向”。
我們從這些表述中可以看到，無(wú)論是德國(guó)工業(yè)4.0還是中國(guó)制造2025，均是以智能制造為主導(dǎo)(或者叫為方向)，以CPS技術(shù)為技術(shù)手段。
作為智能制造核心的MES系統(tǒng)，必須要體現(xiàn)以CPS為特點(diǎn)的智能制造。
德國(guó)人認(rèn)為：“在制造業(yè)領(lǐng)域，CPS系統(tǒng)包括智能機(jī)器、存儲(chǔ)系統(tǒng)和生產(chǎn)設(shè)施，能夠相互獨(dú)立地自動(dòng)交換信息、觸發(fā)動(dòng)作和控制。CPS將推動(dòng)生產(chǎn)對(duì)象直接或借助互聯(lián)網(wǎng)通過(guò)M2M(Machine to Machine，機(jī)器對(duì)機(jī)器)通信自主實(shí)現(xiàn)信息交換、運(yùn)轉(zhuǎn)和互相操控。”從本段上我們可以了解到，對(duì)車(chē)間中的機(jī)床、機(jī)器人等各類(lèi)數(shù)字化設(shè)備進(jìn)行互聯(lián)互通，就是德國(guó)人認(rèn)為的CPS在車(chē)間的具體應(yīng)用。
在日前工信部發(fā)布的《信息物理系統(tǒng)白皮書(shū)(2017)》中，工信部信軟司副司長(zhǎng)安筱鵬博士在序言《關(guān)于CPS的幾點(diǎn)思考——CPS是什么?如何看?怎么干?》中明確指出：“由傳感器、控制終端、組態(tài)軟件、工業(yè)網(wǎng)絡(luò)等構(gòu)成的分布式控制系統(tǒng)(DCS)和數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)(SCADA)是系統(tǒng)級(jí)CPS，由數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、AGV小車(chē)、傳送帶等構(gòu)成的智能生產(chǎn)線是系統(tǒng)級(jí)CPS，通過(guò)制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)對(duì)人、機(jī)、物、料、環(huán)等生產(chǎn)要素進(jìn)行生產(chǎn)調(diào)度、設(shè)備管理、物料配送、計(jì)劃排產(chǎn)和質(zhì)量監(jiān)控而構(gòu)成的智能車(chē)間也是系統(tǒng)級(jí)CPS。”從中可以看到，在智能化車(chē)間里，CPS并不神秘，具有互聯(lián)互通功能的智能化生產(chǎn)線就是一種CPS，智能化的MES也是一種CPS，兩者結(jié)合在一起，以數(shù)字化設(shè)備、設(shè)備互聯(lián)互通系統(tǒng)、MES系統(tǒng)組成的整個(gè)智能化車(chē)間就是一個(gè)更高級(jí)的CPS系統(tǒng)。
因此，在MES中要體現(xiàn)CPS特點(diǎn)，車(chē)間中設(shè)備的互聯(lián)互通是基礎(chǔ)。
4.智能是趨勢(shì)
本次工業(yè)革命的核心就是智能制造，打造智能化車(chē)間，就是要在設(shè)備等物理實(shí)體、MES等賽博虛體中充分發(fā)揮自動(dòng)化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的優(yōu)勢(shì)，打造出虛實(shí)融合、具有CPS特色的智能化MES系統(tǒng)。
基于這些年的研究與思考，筆者于2015年提出了智能制造下的“六維智能”理論，并用“六維智能”指導(dǎo)蘭光MES的研發(fā)與實(shí)施，取得了很好的應(yīng)用效果。“六維智能”是分別從計(jì)劃源頭、過(guò)程協(xié)同、設(shè)備底層、資源優(yōu)化、質(zhì)量控制、決策支持等6個(gè)方面著手，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的管理與控制。
六維智能
1)智能互聯(lián)互通
通過(guò)實(shí)施設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，將車(chē)間中機(jī)床、機(jī)器人、AGV、熱處理設(shè)備等數(shù)字化設(shè)備實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通，包括加工程序的網(wǎng)絡(luò)化傳輸、設(shè)備狀態(tài)的遠(yuǎn)程自動(dòng)采集、工業(yè)大數(shù)據(jù)智能化分析與可視化展現(xiàn)，生產(chǎn)設(shè)備由信息化孤島變?yōu)橐粋�(gè)個(gè)信息化節(jié)點(diǎn)，物理設(shè)備融入到賽博空間，構(gòu)成了一個(gè)設(shè)備層面的CPS系統(tǒng)，這是智能MES的物理基礎(chǔ)。
2)智能計(jì)劃排產(chǎn)
通過(guò)APS高級(jí)排產(chǎn)算法，按照交貨期、生產(chǎn)周期等多種排產(chǎn)方式，將每一道工序、分解到每一設(shè)備的每一分鐘，可最大程度地減少交期延誤，以及最大程度從整體上提升設(shè)備的有效利用率。只有從源頭上做到計(jì)劃的智能化，才能保證生產(chǎn)過(guò)程的有序、高效。
3) 智能生產(chǎn)協(xié)同
十幾年來(lái)，蘭光創(chuàng)新已經(jīng)為500余家軍工等企業(yè)實(shí)施了設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，根據(jù)這些一手的數(shù)據(jù)，我們發(fā)現(xiàn)絕大部分企業(yè)的機(jī)床利用率徘徊在30%左右，遠(yuǎn)低于日本90%，歐美70-80%的水平。經(jīng)過(guò)分析發(fā)現(xiàn)，企業(yè)機(jī)床利用率低的原因主要原因是串行準(zhǔn)備，比如工人忙于編程序、模擬軌跡、找刀、找料、裝夾等各種輔助活動(dòng)，機(jī)床真正干活的時(shí)間卻少之又少。
早在2009年，蘭光創(chuàng)新就提出生產(chǎn)協(xié)同的理念，以設(shè)備為中心，工人、庫(kù)房、技術(shù)、檢驗(yàn)等相關(guān)人員并行準(zhǔn)備、協(xié)同生產(chǎn)，這樣，通過(guò)智能化的生產(chǎn)協(xié)同管理，將串行工作變?yōu)椴⑿泄すぷ�，從而明顯地減少設(shè)備等待時(shí)間，提升了設(shè)備的利用率，縮短了產(chǎn)品生產(chǎn)周期。
4) 智能資源管理
通過(guò)對(duì)生產(chǎn)資源(物料、刀具、量具、夾具等)進(jìn)行出入庫(kù)、查詢、盤(pán)點(diǎn)、報(bào)損、并行準(zhǔn)備、切削專家?guī)�、統(tǒng)計(jì)分析等功能，實(shí)現(xiàn)庫(kù)存的精益化管理，有效地避免因生產(chǎn)資源的積壓與短缺，可最大程度地減少因生產(chǎn)資源不足帶來(lái)的生產(chǎn)延誤，也可避免因生產(chǎn)資源的積壓造成生產(chǎn)輔助成本居高不下的問(wèn)題。
5) 智能質(zhì)量控制
困擾中國(guó)很多企業(yè)的質(zhì)量問(wèn)題，不是不能生產(chǎn)出高質(zhì)量的產(chǎn)品(超過(guò)國(guó)外的質(zhì)量偶爾都是可以的)，而是產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，找不出規(guī)律與原因，企業(yè)不知道如何提升。
通過(guò)對(duì)熔煉、壓鑄、熱處理、涂裝等數(shù)字化生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與智能化管理，對(duì)各類(lèi)工藝過(guò)程數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、動(dòng)態(tài)預(yù)警、過(guò)程記錄分析等功能，可實(shí)現(xiàn)對(duì)加工過(guò)程實(shí)時(shí)的、動(dòng)態(tài)的、嚴(yán)格的工藝控制，確保產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程完全受控。
當(dāng)生產(chǎn)一段時(shí)間，質(zhì)量出現(xiàn)一定的規(guī)律時(shí)，通過(guò)對(duì)工序過(guò)程的主要工藝參數(shù)與產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行綜合分析，為技術(shù)人員與管理人員進(jìn)行工藝改進(jìn)提供科學(xué)、量化的參考數(shù)據(jù)，在以后的生產(chǎn)過(guò)程中，避免不好的參數(shù)，確保最優(yōu)的生產(chǎn)參數(shù)，從而保證產(chǎn)品的一致性與穩(wěn)定性。
6) 智能決策支持
通過(guò)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中的設(shè)備、生產(chǎn)、質(zhì)量、庫(kù)存等多維數(shù)據(jù)的采集、分析、挖掘、展現(xiàn)，為各類(lèi)人員提供科學(xué)、直觀的各類(lèi)統(tǒng)計(jì)分析報(bào)表，為科學(xué)的管理提供決策支持與數(shù)據(jù)支撐。
蘭光智能MES系統(tǒng)正是在以上理論的指導(dǎo)下，結(jié)合企業(yè)的實(shí)際情況，已經(jīng)成功在眾多單位的得到成功應(yīng)用，并榮獲“工業(yè)大數(shù)據(jù)十大創(chuàng)新引領(lǐng)”、“2016年度中國(guó)工業(yè)軟件優(yōu)秀產(chǎn)品獎(jiǎng)”等榮譽(yù)。實(shí)踐證明，這些理念對(duì)MES的研發(fā)是非常重要的。
5.落地是關(guān)鍵
本文初稿完成以后，呈請(qǐng)PLCopen中國(guó)組織名譽(yù)主席、著名MES專家彭瑜教授審閱。在進(jìn)行了充分的肯定后，彭教授提出“再好的MES平臺(tái)和軟件，沒(méi)有結(jié)合工廠的實(shí)際規(guī)劃，實(shí)施效果未必就好。你們蘭光做了那么多軍工等企業(yè)的MES項(xiàng)目，具有非常豐富的成功經(jīng)驗(yàn)，能否在實(shí)施的落地性方面進(jìn)行適當(dāng)補(bǔ)充?”
彭教授的建議的確非常有價(jià)值，企業(yè)實(shí)施一套MES系統(tǒng)，即便是理論再先進(jìn)，軟件再智能，但如果不能得到成功的應(yīng)用，對(duì)企業(yè)而言，結(jié)果就是零，甚至是負(fù)數(shù)，因?yàn)檫@不但浪費(fèi)了企業(yè)大量的人力、財(cái)力，而且還影響了企業(yè)的正常生產(chǎn)，并嚴(yán)重地打擊了企業(yè)對(duì)信息化的熱情與信心，這些損失對(duì)企業(yè)而言都是難以計(jì)量的。
但現(xiàn)實(shí)中，MES實(shí)施的成功率是非常低的，這里面的因素很多，限于篇幅，在此就不一一展開(kāi)。要保證MES系統(tǒng)的成功落地，筆者認(rèn)為以下三點(diǎn)值得重視。
1)專案化
在2016年9月2日“首屆工業(yè)軟件與制造業(yè)融合發(fā)展高峰論壇”上，時(shí)任工信部副部長(zhǎng)懷進(jìn)鵬發(fā)表主題演講中強(qiáng)調(diào)：“未來(lái)的軟件行業(yè)將向網(wǎng)絡(luò)化、平臺(tái)化、生態(tài)化、專案化四個(gè)方向轉(zhuǎn)型。”
作為工業(yè)軟件的代表，MES系統(tǒng)是高度濃縮工業(yè)知識(shí)的工業(yè)軟件，具有最明顯的行業(yè)特征，無(wú)論是MES供應(yīng)商還是制造企業(yè)選擇MES系統(tǒng)，專案化是必須要考慮的重要因素。MES供應(yīng)商不要貪多，企圖占領(lǐng)很多不同領(lǐng)域，制造業(yè)也不要聽(tīng)信一些供應(yīng)商的夸大宣傳�？v觀國(guó)內(nèi)外，MES具有很強(qiáng)的行業(yè)特點(diǎn)，除了流程、離散兩大行業(yè)外，即便是離散行業(yè)，也存在機(jī)械、電子、服裝、汽車(chē)等不同行業(yè)，行業(yè)與行業(yè)的特點(diǎn)不同，對(duì)軟件的差異化要求也很大，不可能像CAD、PLM一樣一款軟件可以通吃天下。而這恰恰是中國(guó)MES軟件公司的機(jī)會(huì)，在自己擅長(zhǎng)的領(lǐng)域深耕細(xì)作，將行業(yè)知識(shí)濃縮到軟件中，為行業(yè)客戶提供最專業(yè)的服務(wù)，就將不畏所謂“國(guó)際巨頭”的競(jìng)爭(zhēng)。事實(shí)證明，在MES行業(yè)，國(guó)外品牌并不占據(jù)優(yōu)勢(shì)，他們項(xiàng)目失敗的幾率也非常高。
專案化將是MES軟件公司成功的第一因素，也是企業(yè)成功實(shí)施MES風(fēng)險(xiǎn)最小的選擇。筆者曾開(kāi)玩笑地說(shuō)：“如果一款MES宣稱適合很多行業(yè)，只有兩種可能，一種是他傻，不懂得MES需要深厚的行業(yè)知識(shí)；另一種是你傻，他想騙你而已。”
2)以人為本
這不是套話，在MES行業(yè)，只有真正理解并做到“以人為本”，MES項(xiàng)目才有可能成功，否則你都不知道項(xiàng)目是怎么死的。
MES不同于ERP、PLM等系統(tǒng)，使用的對(duì)象不是工程師等技術(shù)人員，大部分是車(chē)間工人，相比專業(yè)的技術(shù)人員，這些使用者在計(jì)算機(jī)水平方面具有很大的差距，很多人甚至不會(huì)使用計(jì)算機(jī)。如何讓這些一線工人能把系統(tǒng)用好，首要的考慮因素就是站在他們的角度，把系統(tǒng)設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)單實(shí)用，不增加他們太多工作量，在他們面前，軟件“炫”不是必需品，傻瓜式操作最受歡迎。比如，如何減少每個(gè)菜單點(diǎn)擊，如何讓他們少移動(dòng)哪怕是1厘米的鼠標(biāo)距離，這對(duì)每天操作很多遍軟件的一線工人來(lái)說(shuō)都是福音。
很多公司經(jīng)常宣稱“我們的MES具有非常強(qiáng)大的透明化管理，讓管理者對(duì)車(chē)間現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行透明化、精細(xì)化管控”。MES系統(tǒng)具有透明化、精細(xì)化管理沒(méi)錯(cuò)，這是基本的功能，但一定不要為了“管理而管理”，一定要記住，MES不只是為管理者使用的，還包括很多的班組長(zhǎng)、庫(kù)房管理、一線工人等，如果讓這些直接使用者認(rèn)為“上MES系統(tǒng)會(huì)給我們?cè)黾雍芏喙ぷ髁�，�?huì)讓領(lǐng)導(dǎo)管控我們更方便”，這套系統(tǒng)的結(jié)局基本就是失敗的，在連續(xù)不斷的負(fù)面報(bào)告，比如：“這系統(tǒng)不好用”、“我不會(huì)”、“我要的功能沒(méi)有”等等，領(lǐng)導(dǎo)會(huì)逐漸喪失信心，項(xiàng)目必然會(huì)以失敗告終。
任何系統(tǒng)不可能滿足全部要求，任何系統(tǒng)不可能讓所有人滿意，這些問(wèn)題往往是表象，是借口，其實(shí)深層次的問(wèn)題往往是：增加了他們的工作量，透明了他們的過(guò)程，甚至是影響了他們的“權(quán)利”。
這些問(wèn)題應(yīng)該如何解決?答案還是以人為本。
對(duì)一線工人，在不增加他們較多工作量的情況下，能明顯提升他們收入的系統(tǒng)是最受歡迎的。比如蘭光MES通過(guò)協(xié)同生產(chǎn)管理，生產(chǎn)過(guò)程中做到了并行準(zhǔn)備，減少了操作工的等待時(shí)間及相關(guān)的“催要”工作，使設(shè)備利用率明顯提升，他們的收入明顯提高，工人都是搶著用這些系統(tǒng)的。
很多MES項(xiàng)目的失敗，往往不是技術(shù)問(wèn)題，而是因?yàn)闆](méi)有真正體現(xiàn)“以人為本”的思想。
3) 務(wù)實(shí)性
MES實(shí)施的成功與否，往往與甲方的務(wù)實(shí)性也有很大關(guān)系。有些客戶在聽(tīng)到或者看到一些“專家”的“最新理念”后，要求AI、大數(shù)據(jù)等等這些自己都搞不明白的概念在軟件里體現(xiàn)；有些客戶希望MES能解決車(chē)間所有的問(wèn)題；有些客戶希望成本最低，功能最強(qiáng)，服務(wù)最好……
忌好高騖遠(yuǎn)
針對(duì)以上客戶，軟件公司一定要派出資深的顧問(wèn)對(duì)客戶進(jìn)行“調(diào)研號(hào)脈”，分析出他們存在的主要問(wèn)題，制訂出最有價(jià)值的解決方案，并同客戶進(jìn)行深入的溝通。務(wù)實(shí)性非常重要，項(xiàng)目成功是第一關(guān)鍵考量因素，解決企業(yè)的主要問(wèn)題是項(xiàng)目的基礎(chǔ)，讓客戶認(rèn)識(shí)到很多問(wèn)題也并非完全靠軟件自身能解決的，需要借助制度、管理的配合，確保系統(tǒng)真正成功應(yīng)用起來(lái)，確保為客戶產(chǎn)生最大的價(jià)值。
五、結(jié)語(yǔ)
作為智能制造的核心，MES在企業(yè)智能化轉(zhuǎn)型升級(jí)中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。但由于MES提出的年代久遠(yuǎn)，并隨著工業(yè)4.0、智能制造等新理念日新月異的發(fā)展，MES的現(xiàn)有理念已經(jīng)落后于時(shí)代的步伐。一方面，我們既要認(rèn)真領(lǐng)會(huì)MES的真正內(nèi)涵，挖掘出MES應(yīng)有的價(jià)值；另一方面，我們一定不要拘泥于國(guó)外已有定義，要借鑒工業(yè)4.0等先進(jìn)理念，結(jié)合中國(guó)制造業(yè)的現(xiàn)狀，與時(shí)俱進(jìn)，勇于提出我們自己的理念，將一些傳統(tǒng)的精華、先進(jìn)的理念融于MES系統(tǒng)中，使MES真正成為企業(yè)智能制造的核心使能系統(tǒng)，滿足中國(guó)制造業(yè)智能化轉(zhuǎn)型升級(jí)的需求。同時(shí)，也本著高要求、促發(fā)展的精神，促進(jìn)MES市場(chǎng)的健康發(fā)展。
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