當(dāng)前我國(guó)制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）存在的問題及發(fā)展趨勢(shì)分析

北京信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院科研處 盧光明

MES（制造執(zhí)行系統(tǒng)）是智能工廠的有機(jī)組成部分，是智能制造建設(shè)的核心。而且由于其處于智能制造建設(shè)的底層，與制造企業(yè)的業(yè)務(wù)聯(lián)結(jié)非常緊密，所以是智能制造建設(shè)的“最后一公里”工程，與企業(yè)的生產(chǎn)流程、資源調(diào)度和管理、設(shè)備協(xié)作、生產(chǎn)計(jì)劃排程等都有非常密切的聯(lián)系，是智能制造建設(shè)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。如果企業(yè)不能夠在生產(chǎn)執(zhí)行層面做到信息的及時(shí)、準(zhǔn)確的收集，以及更高層面對(duì)這些信息的分析、加工和判斷，以有效地對(duì)生產(chǎn)設(shè)備、制造流程、人員績(jī)效進(jìn)行監(jiān)控和改進(jìn)，則企業(yè)的智能化改造就很難實(shí)施，并且難以取得預(yù)期的效果。

1.MES功能介紹

1.1 MES是智能工廠的建設(shè)基礎(chǔ)

從目前的發(fā)展來(lái)看，MES是一套面向制造企業(yè)車間執(zhí)行層的生產(chǎn)信息化管理系統(tǒng)，可以為企業(yè)提供包括制造數(shù)據(jù)管理、計(jì)劃排程管理、生產(chǎn)調(diào)度管理、庫(kù)存管理、質(zhì)量管理、人力資源管理、工作中心/設(shè)備管理、工具工裝管理、采購(gòu)管理、成本管理、項(xiàng)目看板管理、生產(chǎn)過(guò)程控制、底層數(shù)據(jù)集成分析、上層數(shù)據(jù)集成分解等管理模塊為一體的綜合生產(chǎn)管理系統(tǒng)，是面向生產(chǎn)過(guò)程的企業(yè)協(xié)同管理服務(wù)平臺(tái)。

美國(guó)通用電氣公司（GE）開發(fā)了具有針對(duì)性的專用MES產(chǎn)品，并將其作為構(gòu)建智能工廠的核心，連接底層的自動(dòng)化控制系統(tǒng)和上層管理系統(tǒng)。通過(guò)構(gòu)建智能工廠，GE能夠清楚地掌握企業(yè)生產(chǎn)的流程，提高過(guò)程的可控性、減少生產(chǎn)線人工干預(yù)、合理安排生產(chǎn)進(jìn)度等，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)制造每個(gè)階段的高度智能化[1]。MES與ERP系統(tǒng)集成，企業(yè)的生產(chǎn)計(jì)劃、調(diào)度等建立模型，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)模型化分析決策、過(guò)程的量化管理、成本和質(zhì)量的動(dòng)態(tài)跟蹤，是智能制造未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。

但是MES實(shí)施難度比ERP大也已經(jīng)得到了行業(yè)的共識(shí)，這主要是源于MES系統(tǒng)的產(chǎn)品和行業(yè)差異較大，同時(shí)，由于MES涉及的業(yè)務(wù)和人員范圍較廣，很多都涉及到了企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)管理的諸多細(xì)節(jié)。如果MES實(shí)施管控不好，對(duì)于制造企業(yè)來(lái)說(shuō)不僅不能夠提高效率，而且還可能對(duì)企業(yè)的經(jīng)營(yíng)造成干擾，阻礙企業(yè)的正常發(fā)展。

1.2 MES的功能

一般來(lái)說(shuō)，MES主要包括制造企業(yè)生產(chǎn)車間管理中所涉及的11項(xiàng)功能。

（1）資源分配及生產(chǎn)的狀態(tài)管理：主要針對(duì)機(jī)床、工具、人員、物料、其它設(shè)備以及其它生產(chǎn)實(shí)體進(jìn)行管理，以滿足生產(chǎn)計(jì)劃的要求。

（2）工序詳細(xì)調(diào)度：提供與指定生產(chǎn)過(guò)程和生產(chǎn)單元相關(guān)的優(yōu)先級(jí)、屬性、特征以及處方等服務(wù)。以實(shí)現(xiàn)有效的作業(yè)編排，最大限度減少生產(chǎn)過(guò)程中的準(zhǔn)備時(shí)間，以及生產(chǎn)過(guò)程中存在的其他時(shí)間安排方面的問題。

（3）生產(chǎn)單元分配：主要以作業(yè)、訂單、批量和工作單等形式管理生產(chǎn)單元間的工作流。通過(guò)調(diào)整車間已制訂的生產(chǎn)進(jìn)度計(jì)劃，以及對(duì)返修品和廢品進(jìn)行處理，以緩沖管理的方法控制各環(huán)節(jié)、各單元的在制品數(shù)量，實(shí)現(xiàn)更大范圍的調(diào)優(yōu)。

（4）過(guò)程管理：監(jiān)控生產(chǎn)各流程，并在系統(tǒng)設(shè)置的功能范圍內(nèi)自動(dòng)糾正生產(chǎn)中的錯(cuò)誤，以及向用戶提供決策支持以提高生產(chǎn)效率。實(shí)現(xiàn)對(duì)制造過(guò)程的跟蹤和追溯。

（5）人力資源管理：以“分鐘”為單位提供生產(chǎn)中每個(gè)工作人員的狀態(tài)。通過(guò)時(shí)間對(duì)比，出勤報(bào)告，行為跟蹤及行為（包含資財(cái)及工具準(zhǔn)備作業(yè)）為基礎(chǔ)的成本基準(zhǔn)比對(duì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)人力資源的跟蹤。

（6）維修管理：為了提高企業(yè)的生產(chǎn)和日程管理能力，對(duì)生產(chǎn)設(shè)備和工具的維修行為的指示和跟蹤系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)設(shè)備和工具的最佳利用效率。

（7）計(jì)劃控制：監(jiān)視生產(chǎn)計(jì)劃過(guò)程，為進(jìn)行中的作業(yè)者提供決策支持，或根據(jù)生產(chǎn)情況自動(dòng)地對(duì)原生產(chǎn)計(jì)劃進(jìn)行修改和調(diào)整。

（8）文檔控制：控制、管理并傳遞與生產(chǎn)單元有關(guān)的工作指令、配方、工程圖紙、標(biāo)準(zhǔn)工藝規(guī)程、零件的數(shù)控加工程序、批量加工記錄、工程更改通知以及各種轉(zhuǎn)換操作間的傳輸記錄。

（9）生產(chǎn)跟蹤：監(jiān)控作業(yè)過(guò)程的位置信息，通過(guò)系統(tǒng)的狀態(tài)信息可以反映出作業(yè)人員、使用何種設(shè)備在什么位置完成了該作業(yè)。同時(shí)還提供與該作業(yè)相關(guān)的供應(yīng)商情況，產(chǎn)品的關(guān)聯(lián)序號(hào)，目前的生產(chǎn)條件，警報(bào)狀態(tài)，以及跟該生產(chǎn)聯(lián)系的其他事項(xiàng)。

（10）執(zhí)行分析：通過(guò)系統(tǒng)的記錄和預(yù)想結(jié)果的比較，一般提供以“分鐘”為單位的報(bào)告，以反映實(shí)際的作業(yè)運(yùn)行結(jié)果。執(zhí)行分析結(jié)果包含資源活用，資源可用性，生產(chǎn)單元的周期，日程遵守情況，以及標(biāo)準(zhǔn)遵守的測(cè)試值等指標(biāo)。

（11）數(shù)據(jù)采集：通過(guò)數(shù)據(jù)采集接口獲取并更新與生產(chǎn)管理功能相關(guān)的各種數(shù)據(jù)和參數(shù)，包括產(chǎn)品跟蹤、維護(hù)產(chǎn)品歷史記錄以及其它參數(shù)。

2.MES功能特點(diǎn)及其在不同領(lǐng)域的應(yīng)用

2.1 MES的功能特點(diǎn)

能夠滿足企業(yè)進(jìn)行個(gè)性化定制的需要。MES系統(tǒng)使得智能產(chǎn)品滿足了市場(chǎng)不斷變化的需求和消費(fèi)者個(gè)性化定制方面的要求。為了滿足消費(fèi)者的需求，生產(chǎn)出更多、更貼近消費(fèi)者需求的新產(chǎn)品，企業(yè)需要不斷地變更生產(chǎn)線的配置，并產(chǎn)生大量的工程變更單（ECO）。而企業(yè)的整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)需要處理這種迅速變化的產(chǎn)品定制流程，不斷地根據(jù)算法靈活調(diào)整生產(chǎn)線，以及相關(guān)的原材料、工藝設(shè)計(jì)和產(chǎn)品生產(chǎn)流程。

是企業(yè)系統(tǒng)進(jìn)行糾偏的基礎(chǔ)。建構(gòu)在MES系統(tǒng)基礎(chǔ)上的透明流程管理，和靈活的智能化調(diào)度系統(tǒng)不僅能夠?yàn)槠髽I(yè)的個(gè)性化服務(wù)提供支持，還能對(duì)可能的不合理操作行為提供監(jiān)控和警報(bào)的功能，以確保能夠與預(yù)期的效果一樣地正確地進(jìn)行產(chǎn)線調(diào)整和產(chǎn)品更新，而不會(huì)對(duì)產(chǎn)品的下游生產(chǎn)造成影響，以及避免頻繁的產(chǎn)線調(diào)整，可能對(duì)整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)造成的作業(yè)混亂，以及相關(guān)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的影響。

目前個(gè)性化定制已經(jīng)成為直接面對(duì)消費(fèi)者的制造行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的方向，這些行業(yè)包括服裝行業(yè)、食品飲料、生活用品等快用消費(fèi)品，以及汽車生產(chǎn)、家裝建材等大量領(lǐng)域。未來(lái)甚至?xí)婕暗窖b備制造等與消費(fèi)者不直接接觸的產(chǎn)業(yè)，因?yàn)楫a(chǎn)業(yè)鏈后端的個(gè)性化必然要牽引到這些產(chǎn)業(yè)鏈前端行業(yè)的發(fā)展。

是企業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行自我改進(jìn)的基礎(chǔ)。MES系統(tǒng)通過(guò)提高生產(chǎn)信息的透明度，使得企業(yè)有機(jī)會(huì)不斷的發(fā)現(xiàn)工藝流程各環(huán)節(jié)可能存在的問題，從而實(shí)行相應(yīng)的改進(jìn)，最終能夠有效地降低企業(yè)的生產(chǎn)和管理成本，提高企業(yè)的效率。不斷地改進(jìn)生產(chǎn)工藝，降低企業(yè)的生產(chǎn)成本，是制造業(yè)，乃至整個(gè)工商業(yè)一直追求的目標(biāo)。而借助MES系統(tǒng)，可以幫助企業(yè)管理者實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)中細(xì)微環(huán)節(jié)的了解和把控，提高企業(yè)應(yīng)對(duì)外部市場(chǎng)環(huán)境變化的能力，并成為企業(yè)管理者進(jìn)行靈活、科學(xué)決策的有力助手，實(shí)現(xiàn)企業(yè)的智能化運(yùn)作和管理。

2.2 MES系統(tǒng)的不同應(yīng)用

MES系統(tǒng)由于其不同的功能特點(diǎn)，在不同的領(lǐng)域其應(yīng)用的側(cè)重點(diǎn)不同，也就導(dǎo)致其在不同領(lǐng)域的建設(shè)特點(diǎn)，建設(shè)的訴求不同。但是其基本的目標(biāo)訴求不變，即通過(guò)生產(chǎn)過(guò)程的透明化，實(shí)現(xiàn)企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)的精益化、柔性化和敏捷化，甚至在更高的層面實(shí)現(xiàn)企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的智能化。

生產(chǎn)數(shù)據(jù)要求比較嚴(yán)格的企業(yè)，由于在生產(chǎn)數(shù)據(jù)監(jiān)管中往往要花費(fèi)了大量的人工的成本，同時(shí)生產(chǎn)數(shù)據(jù)也會(huì)嚴(yán)重影響產(chǎn)品的合格率、返工率和產(chǎn)品質(zhì)量等生產(chǎn)控制過(guò)程中的關(guān)鍵要素。因此使用MES系統(tǒng)可以幫助企業(yè)快速地進(jìn)行生產(chǎn)數(shù)據(jù)的分析、識(shí)別與記錄，還能夠簡(jiǎn)化審計(jì)的過(guò)程，對(duì)行業(yè)的發(fā)展起著非常重要的作用。這種類型的典型行業(yè)包括醫(yī)療器械、儀器儀表、電子設(shè)備等對(duì)生產(chǎn)過(guò)程精細(xì)化要求比較嚴(yán)格的企業(yè)。

MES系統(tǒng)能夠幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)有效的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)和快速的跨設(shè)備的分析。這樣的功能對(duì)于從備件的生產(chǎn)到裝配的各個(gè)環(huán)節(jié)可能都分布在不同的地區(qū)的生產(chǎn)企業(yè)來(lái)說(shuō)，這樣的功能和過(guò)程管理對(duì)企業(yè)的經(jīng)營(yíng)顯得至關(guān)重要。MES系統(tǒng)能夠?qū)ν暾漠a(chǎn)品系譜提供全程的數(shù)據(jù)跟蹤和追溯，使生產(chǎn)商和企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)者能夠快速地理解產(chǎn)品的需求，從而做出科學(xué)、迅速的決策。典型的應(yīng)用領(lǐng)域包括需要多工廠協(xié)作產(chǎn)品的生產(chǎn)，以及半導(dǎo)體制造、各種設(shè)備組裝等行業(yè)。

總之，MES這種面向車間層的生產(chǎn)管理技術(shù)與實(shí)時(shí)信息系統(tǒng)，可以為用戶提供一個(gè)快速反應(yīng)、有彈性、精細(xì)化的制造業(yè)環(huán)境，幫助企業(yè)減低成本、按期交貨、提高企業(yè)產(chǎn)品和服務(wù)的質(zhì)量。能夠適用于不同行業(yè)(如家電、汽車、半導(dǎo)體、通訊、IT、醫(yī)藥、機(jī)械、航空、裝備、軍工、兵器等)，能夠?qū)我坏拇笈可a(chǎn)模式提供支持，同時(shí)還能夠?qū)扔卸嗥贩N小批量生產(chǎn)又有大批量生產(chǎn)的混合型制造企業(yè)提供良好的企業(yè)信息管理。因此對(duì)于大多數(shù)制造企業(yè)來(lái)說(shuō)，建立適應(yīng)企業(yè)發(fā)展需要的MES系統(tǒng)，應(yīng)該是企業(yè)實(shí)現(xiàn)智能化升級(jí)和改造的前提和基礎(chǔ)，也是企業(yè)進(jìn)行精益化管理，進(jìn)行柔性化改造和敏捷改造的有效工具和手段。

3.MES的體系結(jié)構(gòu)與當(dāng)前面臨的主要問題

3.1 MES的體系結(jié)構(gòu)

MES是基于企業(yè)車間生產(chǎn)過(guò)程的現(xiàn)場(chǎng)管理，是聯(lián)結(jié)企業(yè)ERP管理系統(tǒng)和基于設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)之間的橋梁和紐帶。ERP系統(tǒng)的主要任務(wù)是對(duì)企業(yè)所擁有的人、財(cái)、物、信息、時(shí)間和空間等綜合資源進(jìn)行綜合平衡和優(yōu)化管理，ERP軟件協(xié)調(diào)企業(yè)各管理部門，系統(tǒng)主要圍繞市場(chǎng)導(dǎo)向開展業(yè)務(wù)活動(dòng)，提高企業(yè)的整體核心競(jìng)爭(zhēng)力。而MES系統(tǒng)則主要針對(duì)車間的自動(dòng)化設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)采集、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)管理和生產(chǎn)流程的管控。

因此MES作為面向制造的系統(tǒng)必然要與企業(yè)其它生產(chǎn)管理系統(tǒng)有密切關(guān)系，MES在其中起到了信息集線器和信息交換器的作用，它相當(dāng)于一個(gè)通訊工具為其它應(yīng)用系統(tǒng)提供生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，當(dāng)然其自身也能夠?qū)崿F(xiàn)一些判斷。MES的體系結(jié)構(gòu)及其在制造環(huán)節(jié)中的定位如圖1所示。由圖中可以看出MES與其它分系統(tǒng)之間有功能重疊的關(guān)系，例如MES，CRM，ERP中都有人力資源管理，MES和PDM兩者都具有文檔控制功能，MES和SCM中也同樣有調(diào)度管理等等。另外制造企業(yè)的信息集成要求也對(duì)各平臺(tái)之間的銜接提出了挑戰(zhàn)，未來(lái)的智能工廠要求將管理平臺(tái)（ERP）與設(shè)計(jì)平臺(tái)（PDM），制造平臺(tái)（MES）集成，實(shí)現(xiàn)企業(yè)的信息流、資金流和物流的統(tǒng)一管理，實(shí)現(xiàn)無(wú)縫對(duì)接，也對(duì)信息系統(tǒng)的建設(shè)提出了挑戰(zhàn)[2]。各系統(tǒng)重疊范圍的大小與工廠的實(shí)際執(zhí)行情況有關(guān)，但每個(gè)系統(tǒng)的價(jià)值又是唯一的，這就造成了相應(yīng)的混亂。

圖1 基于MES的生產(chǎn)管理和控制系統(tǒng)

3.2 MES的技術(shù)特點(diǎn)

而從技術(shù)的角度來(lái)看，MES的現(xiàn)場(chǎng)控制技術(shù)包括PLC程控器、數(shù)據(jù)采集器、條形碼、各種計(jì)量及檢測(cè)儀器、機(jī)械手設(shè)備等，這也是設(shè)備與MES系統(tǒng)的各種接口。MES系統(tǒng)設(shè)置了必要的對(duì)外接口，與提供生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)施的廠商建立合作關(guān)系，以方便各種設(shè)備接口接入到MES平臺(tái)。MES系統(tǒng)通過(guò)將生產(chǎn)過(guò)程各方面的數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、分析和匯總，實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的管控和優(yōu)化，甚至可以在大數(shù)據(jù)、人工智能技術(shù)等的支持下實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的智能化管理，在更大的范圍實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守的智能化制造。

另外，隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、信息安全等信息技術(shù)發(fā)展，其與制造技術(shù)結(jié)合，形成了制造業(yè)信息化新的核心使能技術(shù)，主要包括新一代集成協(xié)同技術(shù)、制造服務(wù)技術(shù)與制造技術(shù)的綜合體，成為推進(jìn)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的重要力量[3]。

正是由于MES系統(tǒng)的這種特點(diǎn)導(dǎo)致了MES系統(tǒng)的應(yīng)用對(duì)環(huán)境的要求非常嚴(yán)格。如果企業(yè)的現(xiàn)場(chǎng)管理不是很規(guī)范，生產(chǎn)流程比較混亂就很難有效地實(shí)施MES系統(tǒng)。其它環(huán)節(jié)的信息化建設(shè)比較滯后，也會(huì)嚴(yán)重影響MES的效率，尤其是SFC系統(tǒng)如果不完善，則很難實(shí)現(xiàn)MES應(yīng)有的功能。這也是導(dǎo)致目前MES系統(tǒng)在我國(guó)并不普及，即使有制造企業(yè)在使用，使用的效果也并不明顯，很多企業(yè)的MES系統(tǒng)處于名存實(shí)亡的狀態(tài)。

3.3 當(dāng)前MES實(shí)施中面臨的主要問題

目前對(duì)于我國(guó)絕大多數(shù)的制造企業(yè)而言，困擾我國(guó)MES軟件建設(shè)主要集中在以下兩個(gè)方面：第一個(gè)方面的問題是MES軟件系統(tǒng)的計(jì)劃執(zhí)行程序功能的強(qiáng)弱，以及軟件配置的靈活性問題，計(jì)算能力問題；第二個(gè)方面是MES軟件同現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)施的接口和集成、以及計(jì)劃調(diào)度功能是否有足夠的應(yīng)變能力和靈活性。而對(duì)于大多數(shù)制造企業(yè)而言，則主要是精益化流程設(shè)計(jì)問題，以及企業(yè)內(nèi)部管理的規(guī)范方面的問題，而且制造企業(yè)內(nèi)部的管理問題是目前問題的核心。

縱觀我國(guó)制造業(yè)信息化系統(tǒng)的建設(shè)現(xiàn)狀，制造企業(yè)建設(shè)的重點(diǎn)普遍放在ERP管理系統(tǒng)和現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)(Shop Floor Control System，SFC)兩個(gè)方面。而且SFC的建設(shè)主要是基于裝備制造生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的機(jī)床等設(shè)備現(xiàn)在普遍具有了一定的網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字，甚至智能化方面的功能，而不是主要基于企業(yè)自身的需要開發(fā)的訂制化系統(tǒng)，因此企業(yè)在SFC方面的應(yīng)用還普遍欠缺。但是由于市場(chǎng)環(huán)境的變化，未來(lái)十年間內(nèi)企業(yè)的生產(chǎn)和經(jīng)營(yíng)會(huì)從生產(chǎn)導(dǎo)向快速地向市場(chǎng)導(dǎo)向、競(jìng)爭(zhēng)導(dǎo)向、個(gè)性化定制導(dǎo)向，甚至向服務(wù)導(dǎo)向演變，因而忽略對(duì)制造企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的管理和組織方面的建設(shè)，僅僅依靠ERP和現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)往往無(wú)法應(yīng)付市場(chǎng)新的發(fā)展局面。而MES系統(tǒng)的缺乏，導(dǎo)致了我國(guó)企業(yè)ERP系統(tǒng)的功能也不能有效發(fā)揮，嚴(yán)重制約了我國(guó)智能制造產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

從更微觀的角度來(lái)看，我國(guó)大部分制造企業(yè)還過(guò)度依賴人力進(jìn)行生產(chǎn)，因此收集完整、可靠的，數(shù)據(jù)化信息非常困難。而且制造企業(yè)的信息系統(tǒng)都是由許多獨(dú)立的子系統(tǒng)組成，基于事務(wù)處理的子系統(tǒng)和許多基于實(shí)時(shí)操作的工廠子系統(tǒng)，集成難度非常高、相容性比較低。MES是制造執(zhí)行與控制管理系統(tǒng)，由于制造過(guò)程及過(guò)程控制對(duì)象的復(fù)雜性和專有性，使得MES系統(tǒng)形態(tài)有比較大的差異，應(yīng)用模式也可能完全不同，這些因素客觀上造成了MES產(chǎn)品與服務(wù)市場(chǎng)的多樣性，很難形成規(guī)模效應(yīng)，阻礙了MES企業(yè)擴(kuò)張的積極性。

4.MES系統(tǒng)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)分析

4.1 模型驅(qū)動(dòng)是MES發(fā)展的主要趨勢(shì)

當(dāng)前MES應(yīng)用與物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用、工業(yè)大數(shù)據(jù)分析、Digital Twin（數(shù)字化映射）、CPS系統(tǒng)等諸多新興技術(shù)和應(yīng)用交叉，自身也正處于不斷進(jìn)化的階段。因此，MES應(yīng)用要真正取得實(shí)效，不但需要建設(shè)一個(gè)適合企業(yè)的MES軟件平臺(tái)，以及滿足行業(yè)共性需求和企業(yè)個(gè)性化需求的系統(tǒng)功能，更需要專業(yè)的MES咨詢和實(shí)施服務(wù)伙伴，來(lái)實(shí)現(xiàn)MES系統(tǒng)的落地。更需要制造企業(yè)從完善自身的管理，建立符合行業(yè)發(fā)展和自身要求的的智能化轉(zhuǎn)型發(fā)展戰(zhàn)略。

在當(dāng)今數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的時(shí)代，MES的核心功能應(yīng)該是對(duì)生產(chǎn)制造的所有相關(guān)信息的收集和分析，并對(duì)企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)過(guò)程進(jìn)行全息建模。其他的功能，諸如過(guò)程監(jiān)控（如校驗(yàn)實(shí)際生產(chǎn)動(dòng)作數(shù)據(jù)和理想預(yù)期加工數(shù)據(jù)等），質(zhì)量管理（如計(jì)算生產(chǎn)過(guò)程中的良率和流程合規(guī)率等），設(shè)備監(jiān)控（如每臺(tái)設(shè)備都對(duì)應(yīng)了MES中設(shè)備表的一行數(shù)據(jù)等），以及計(jì)劃執(zhí)行情況統(tǒng)計(jì)等（基于精確的歷史數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上進(jìn)行的計(jì)劃）只是對(duì)生產(chǎn)工廠模型在MES中的基本運(yùn)用。而MES的核心應(yīng)該是基于對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的全息建模，促進(jìn)生產(chǎn)過(guò)程的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的智能化發(fā)展。

當(dāng)然，全知全能的工廠全息模型搭建費(fèi)用是十分高的，所以一般都只做到正好能滿足某種自動(dòng)化設(shè)備需要的全部信息這樣的尺度，不過(guò)MES總的趨勢(shì)還是全息建模，因?yàn)橹挥杏辛巳⒛Ｐ停拍軌蛘嬲С譄o(wú)人工廠的運(yùn)行。就像只有具有了超高精度的GPS和精確到分米，甚至厘米級(jí)的地圖數(shù)據(jù)才能談自動(dòng)駕駛汽車一樣。

4.2 模型驅(qū)動(dòng)的MES系統(tǒng)的特點(diǎn)

在全息建模的基礎(chǔ)上，就已經(jīng)在企業(yè)層面建立了覆蓋底層設(shè)備、過(guò)程控制、車間執(zhí)行、管理控制等無(wú)縫一體化的信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了從生產(chǎn)計(jì)劃的下達(dá)、排產(chǎn)、生產(chǎn)加工、完工反饋等過(guò)程的無(wú)人化或少人化。

如應(yīng)用適用于自動(dòng)化生產(chǎn)的設(shè)備，包括數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、自動(dòng)尋址裝置、存儲(chǔ)裝置、柔性自動(dòng)裝夾具、檢具、交換裝置及更換裝置、接口等，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的在線監(jiān)控，增加設(shè)備的智能化水平。

如應(yīng)用聯(lián)線組網(wǎng)技術(shù)，可以根據(jù)工藝設(shè)計(jì)，將各種設(shè)備聯(lián)線，形成一個(gè)自動(dòng)化生產(chǎn)的有機(jī)整體，包括FCS、FMS、FML、FA等之間實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享，實(shí)現(xiàn)與設(shè)備、與MES系統(tǒng)的實(shí)時(shí)通訊與控制。

應(yīng)用自動(dòng)化控制和管理技術(shù)，包括分布式數(shù)字控制技術(shù)、生產(chǎn)規(guī)則和動(dòng)態(tài)調(diào)度控制技術(shù)、生產(chǎn)系統(tǒng)仿真技術(shù)等實(shí)現(xiàn)企業(yè)的管理智能化。

4.3 數(shù)據(jù)的及時(shí)精準(zhǔn)采集是當(dāng)前MES的主要任務(wù)

當(dāng)然對(duì)于我國(guó)目前的大多數(shù)企業(yè)來(lái)說(shuō)，MES系統(tǒng)建設(shè)的核心還是精準(zhǔn)、及時(shí)和全面的數(shù)據(jù)采集，以及相關(guān)流程的規(guī)范化和企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的規(guī)范化。企業(yè)管理規(guī)范和數(shù)據(jù)的有效采集是MES系統(tǒng)有效運(yùn)行的基礎(chǔ)和前提。

MES系統(tǒng)的過(guò)程監(jiān)控，質(zhì)量管理，設(shè)備監(jiān)控，計(jì)劃執(zhí)行等模塊都需要基于數(shù)據(jù)才得以實(shí)現(xiàn)的。數(shù)據(jù)采集的深度和廣度，直接影響了各模塊功能的可實(shí)現(xiàn)性。后臺(tái)龐大的數(shù)據(jù)才是支撐MES有效運(yùn)行的基本。

MES系統(tǒng)收集設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)，才能實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備監(jiān)控，維護(hù)管理的智能化，以及設(shè)備稼動(dòng)率的計(jì)算，提高設(shè)備的運(yùn)行效率，降低由于設(shè)備故障導(dǎo)致的停工，以及不合格產(chǎn)品率的上升。達(dá)到優(yōu)化生產(chǎn)過(guò)程，提高企業(yè)的生產(chǎn)效率，降低企業(yè)生產(chǎn)成本。

MES系統(tǒng)收集產(chǎn)品的量測(cè)數(shù)據(jù)，才能實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)流程各環(huán)節(jié)的質(zhì)量管理，SPC管控，對(duì)產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)個(gè)性化定制和精益化管理。收集產(chǎn)品的工藝制程數(shù)據(jù)，才能實(shí)現(xiàn)工藝管理，包括工藝流程，BOM，報(bào)廢率，生產(chǎn)計(jì)劃執(zhí)行等數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)統(tǒng)計(jì)。

MES執(zhí)行部分功能，比如生產(chǎn)異常，設(shè)備異常報(bào)警，物料管控也都是基于生產(chǎn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)收集前提下才能夠?qū)崿F(xiàn)。至于生產(chǎn)計(jì)劃模塊，工單可以從ERP直接傳到MES，再由MES進(jìn)行生產(chǎn)管控，保證在ERP系統(tǒng)的信息能夠細(xì)化并落實(shí)。

當(dāng)然按照特定的經(jīng)營(yíng)目標(biāo)實(shí)現(xiàn)各種數(shù)據(jù)的共享也是必須的，數(shù)據(jù)只有在共享、共用中才能更大限度地體現(xiàn)出其價(jià)值。將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為信息需要諸多的邏輯處理步驟和操作，才能夠轉(zhuǎn)化為企業(yè)在現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)過(guò)程中能夠使用的信息，一般來(lái)說(shuō)，其基本的操作思路如下。獲取、效驗(yàn)、、分類、排序、分析、總結(jié)、計(jì)算、存儲(chǔ)、重新獲取、復(fù)制、傳播和使用等過(guò)程[4]。當(dāng)然在現(xiàn)代物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)和新型邊緣計(jì)算技術(shù)，以及區(qū)塊鏈技術(shù)的幫助下，數(shù)據(jù)的收集整理和轉(zhuǎn)化為決策信息的過(guò)程會(huì)明顯提升。

[1]譚建榮,劉振宇.智能制造關(guān)鍵技術(shù)與企業(yè)應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2017.4：18.

[2]齊二石,宋立夫.業(yè)工程與制造業(yè)信息化——IE+IT[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2011.8：121.

[3]智能科技與產(chǎn)業(yè)研究課題組.智能制造未來(lái)[M].北京：中國(guó)科學(xué)技術(shù)出版社,2016,12：20.

[4]Wayne C.Turner,Joe H.Mize;Kenneth E.Case,John W.Nazemetz.張緒柱譯.工業(yè)工程概論(第三版)[M].北京：清華大學(xué)出版社,2007.7：406.