現(xiàn)代制造企業(yè)對適應(yīng)工業(yè)4.0包括制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)在內(nèi)的IT系統(tǒng)有越來越高的需求。在VDI5600準則中詳細描述了MES系統(tǒng)必須要有的功能和特性，這與工業(yè)4.0又有多大的聯(lián)系呢？面向未來的MES4.0概念或許可以指明方向。
在所有為準備工業(yè)4.0所推薦的行動中包括“引入MES系統(tǒng)”，但是具體該是什么樣的MES？要成為企業(yè)的信息和數(shù)據(jù)中樞平臺，MES系統(tǒng)必須要具有哪些特性和功能？
VDI 5600準則對工業(yè)4.0的意義
VDI(德國工程師協(xié)會)在2007年發(fā)布的針對MES系統(tǒng)的5600準則(http://www.vdi.eu/engineering/vdi-standards搜索5600)在范圍廣泛的各種功能之外，還明確指出應(yīng)該包括“橫向集成”和“實時性能”。這對于工業(yè)4.0同樣具有重大意義。從而MES系統(tǒng)在實現(xiàn)工業(yè)4.0的具體實踐中起到關(guān)鍵作用。
按照VDI5600準則中所定義，橫向集成在“VDI工業(yè)4.0架構(gòu)“中起關(guān)鍵作用(源引：MPDV和VDI德國工程師協(xié)會)
現(xiàn)狀
目前的MES市場呈現(xiàn)很大的多樣性，但是僅有極少的系統(tǒng)滿足VDI5600準則中的標準要求。很多系統(tǒng)具有在線性能，可是卻缺乏橫向集成能力。不少廠家只能夠完成部分的MES任務(wù)，其它功能必須通過外部的第三方軟件系統(tǒng)實現(xiàn)。越來越多的廠家擴展其功能組合，以符合VDI5600準則�？墒�，作為橫向集成的基本要求之一的避免內(nèi)部接口隨著功能數(shù)量的增加，卻沒有被滿足。德國MPDV公司的HYDRAMES系統(tǒng)很好地展示了提供全方位功能的同時實現(xiàn)橫向集成。
“同一屋檐下”：橫向集成
MES4.0未來概念中，“橫向集成”即實現(xiàn)整個價值鏈以及完成所有MES任務(wù)的全部功能和數(shù)據(jù)互聯(lián)。橫向集成的基本特征為避免內(nèi)部接口和全系統(tǒng)的模塊化結(jié)構(gòu)。
今只有少數(shù)MES系統(tǒng)在同時提供范圍廣泛的功能和全面的橫向集成– MPDV公司的HYDRA系統(tǒng)就是其中之一(源自：MPDV)
舉例而言，在車間生產(chǎn)實際中，工單登錄(BDE)和質(zhì)量檢測(CAQ)在同一個終端上進行。更理想的情形是，這二個功能以類似的對話框展現(xiàn)出來。這對操作者而言是極大的便利，因為其只需學(xué)習(xí)理解一個功能。操作者更是節(jié)省了大量時間，他不必去另外的專用質(zhì)檢位。
如果各功能模塊都來自同一個廠家，MES系統(tǒng)管理也將會極為簡便，比如維護軟件時，以及極其重要的MES壽命周期管理。典型情形下，一套復(fù)雜的軟件系統(tǒng)時除了周期性的小更新和錯誤修正外，還有大的版本升級和變更，從而需要改變核心軟件。一個橫向集成的軟件系統(tǒng)可以在軟件升級后立即重新投入使用，因為各模塊和功能是互相聯(lián)系結(jié)合的。這對用戶而言就意味著節(jié)省時間和費用。
橫向集成是MES解決方案模塊化結(jié)構(gòu)的一個前提條件。一方面便于成功引入MES系統(tǒng)，這對中小企業(yè)尤為重要。另一方面用戶可以自行決定，為其應(yīng)用選擇哪些功能，以及相應(yīng)地調(diào)整組合以滿足其特定的需求。并且在之后的使用過程中，可以隨時對系統(tǒng)擴充功能和模塊。無論MES匹配的是什么樣生產(chǎn)制造過程，還是在哪種文化或哪個國家使用該MES系統(tǒng)，一個模塊化的、橫向集成的MES解決方案都可以滿足各種不同的需求。
盡管有些廠家一味地宣稱其產(chǎn)品“適應(yīng)工業(yè)4.0”，然而對用戶的長遠利益而言，必須要考慮到橫向集成。
進一步開發(fā)利用數(shù)據(jù)：關(guān)聯(lián)性評估
工業(yè)4.0中非常關(guān)鍵的一點是各集成的系統(tǒng)能夠?qū)?shù)據(jù)跨部門地進行處理并評估。越是復(fù)雜的制造環(huán)境，對相互有聯(lián)系的數(shù)據(jù)評估就越重要，這有助于監(jiān)視各生產(chǎn)過程以達到高效生產(chǎn)。只有相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)可以提供有價值的信息，從而了解生產(chǎn)過程。只有對生產(chǎn)過程有更多更深的了解，才能對其進行優(yōu)化。反之，這是保持競爭力的需求– 尤其從工業(yè)4.0的角度來看。
集成化的數(shù)據(jù)管理–所有采集到的數(shù)據(jù)同一存儲在一個中央數(shù)據(jù)庫中 (源自：MPDV).
以下是生產(chǎn)實際中幾個例子：
能源費用僅在掌握之中
當今時代，能源費用持續(xù)上漲，各種復(fù)雜的節(jié)支模式不斷出現(xiàn)，制造型企業(yè)需要一個工具來收集并評估能源消耗數(shù)據(jù)。在集成化的MES系統(tǒng)中，能源數(shù)據(jù)可以和其它生產(chǎn)數(shù)據(jù)一道被收集，例如已完成的生產(chǎn)工單或者設(shè)備狀態(tài)。這樣立即清楚地知道，那些生產(chǎn)步驟消耗大量能源，或者哪些設(shè)備是耗能大戶。從而可以制定相應(yīng)的能源優(yōu)化措施以降低能源成本，比如避開用電高峰期就是其中之一。這些只有通過橫向集成的解決方案才可實現(xiàn)，因為各部門之間的數(shù)據(jù)必須要互相關(guān)聯(lián)。
HYDRA系統(tǒng)中，能源消耗關(guān)聯(lián) -以便確切了解每個生產(chǎn)訂單消耗了多少能源 (源自：MPDV)
以人為本
即使在工業(yè)4.0時代，高素質(zhì)人員仍然是必不可缺的重要資源。借助集成的數(shù)據(jù)管理，上下班電子打卡結(jié)合班次表獲得的人員出勤和缺席時間可以與生產(chǎn)紀錄互相對照，從而建立各種評估考核機制，以及獎金、績效激勵制度。根據(jù)員工的技能資質(zhì)，通過一個與生產(chǎn)訂單相關(guān)的人員計劃能夠高效、優(yōu)化安排調(diào)度人力資源，這對很多小批量、個性化訂單的生產(chǎn)尤其顯得重要，而員工的積極性也被充分調(diào)動起來。
MES助力質(zhì)量管理
產(chǎn)品質(zhì)量在工業(yè)4.0時代同樣有重要的地位。使用集成的MES系統(tǒng)，質(zhì)檢計劃可以與生產(chǎn)同步生成。在車間終端上登錄生產(chǎn)訂單時，便立即獲得對應(yīng)的質(zhì)檢指令。車間終端根據(jù)規(guī)定的間隔(基于時間或者生產(chǎn)周期)自動顯示所需的質(zhì)檢要求，自動收集的質(zhì)檢和設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)供評估之用。如果設(shè)備已經(jīng)聯(lián)網(wǎng)，那么進一步的質(zhì)量檢測自動化還可采集過程參數(shù)(例如溫度、壓力、流速…)。由此，能夠持續(xù)地提高或者穩(wěn)定生產(chǎn)質(zhì)量。
車間數(shù)據(jù)采集和質(zhì)量管理集成到同一個系統(tǒng) – 操作者使用HYDRA直接在設(shè)備旁進行生產(chǎn)過程中質(zhì)量檢測(源自：MPDV).
預(yù)防性設(shè)備維護
MES解決方案在一個系統(tǒng)內(nèi)部管理所有生產(chǎn)資源包括設(shè)備，以及工具、刀具等其它生產(chǎn)輔助資料。一個通用的數(shù)據(jù)庫可以跨部門地計劃安排和評估所有生產(chǎn)資源，例如，當一個生產(chǎn)訂單在車間內(nèi)排產(chǎn)時，可以清晰地獲知可以使用哪些工具，或者該工具在使用過程中是否需要維護。統(tǒng)一管理生產(chǎn)周期和使用時間的數(shù)據(jù)收集使得對設(shè)備和工具的預(yù)防性和按需維護成為可能。因此，設(shè)備和工具的利用率得到提高，停機或閑置時間得以減少。
從計劃到控制
工業(yè)4.0中分散管理的系統(tǒng)需要指導(dǎo)標準，以及一定程度的計劃和控制。和車間的直接聯(lián)結(jié)能夠使計劃成為精確的生產(chǎn)控制，不可預(yù)見的事件可被立即發(fā)覺，相關(guān)負責(zé)的人員可以實時做出反應(yīng)。如果一臺設(shè)備發(fā)生停機，MES系統(tǒng)中的圖形化排產(chǎn)模塊會檢查是否有其它設(shè)備可替代使用，是否會對本訂單和其它訂單有影響。除了可以根據(jù)設(shè)備和工具的可用性做出計劃安排外，完全集成的MES解決方案還能夠兼顧其它資源，比如人員、物料庫存和能源消耗等。如此的透明度使生產(chǎn)制造獲得或提升應(yīng)急反應(yīng)能力。
HYDRA車間排產(chǎn)提供多維的生產(chǎn)計劃和控制(源自：MPDV).
愿景：未來觸手可及
對MES4.0未來概念的實現(xiàn)讓工業(yè)4.0所描繪的未來前景變得更加清晰可見。橫向集成的MES環(huán)境中增強的聯(lián)網(wǎng)，統(tǒng)一數(shù)據(jù)存儲，以及數(shù)據(jù)的正確性越來越成為生產(chǎn)IT系統(tǒng)的焦點�？萍嫉膭�(chuàng)新使得過去似乎不可逾越的障礙逐漸消失，技術(shù)持續(xù)進步，而隨著工廠中的自主調(diào)控系統(tǒng)不斷增多，自由靈活的獲取相關(guān)數(shù)據(jù)就變得比以往任何時候更為重要。所有這些都顯示，制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)不僅適合工業(yè)4.0，而是必然的需求。然而更重要的是，MES應(yīng)該完全符合VDI5600準則。請不要忘記，不是每一個系統(tǒng)都有資格叫作MES。
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本文標題：工業(yè)4.0必須橫向集成MES –但應(yīng)正確選擇實施！
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