從智能生產(chǎn)到智能印刷工廠

智能工廠的起源

“智能工廠”的概念最早是奇思2009年在美國提出的，其核心是工業(yè)化和信息化的高度融合。智能工廠是在數(shù)字化工廠的基礎(chǔ)上，利用物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)和設(shè)備監(jiān)控技術(shù)加強信息管理和服務(wù)；未來，將通過大數(shù)據(jù)與分析平臺，將云計算中由大型工業(yè)機器產(chǎn)生的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為實時信息（云端智能工廠），并加上綠色智能的手段和智能系統(tǒng)等新興技術(shù)于一體，構(gòu)建一個高效節(jié)能的、綠色環(huán)保的、環(huán)境舒適的人性化工廠。目前智能工廠概念仍眾說紛紜，其基本特征主要有制程管控可視化、系統(tǒng)監(jiān)管全方位及制造綠色化三個層面。

一是制程管控可視化。由于智能工廠高度的整合性，在產(chǎn)品制程上，包括原料管控及流程，均可直接實時展示于控制者眼前，此外，系統(tǒng)機具的現(xiàn)況亦可實時掌握，減少因系統(tǒng)故障造成偏差。而制程中的相關(guān)數(shù)據(jù)均可保留在數(shù)據(jù)庫中，讓管理者得以有完整信息進行后續(xù)規(guī)劃，也可以依生產(chǎn)線系統(tǒng)的現(xiàn)況規(guī)劃機具的維護；可根據(jù)信息的整合建立產(chǎn)品制造的智能組合。

二是系統(tǒng)監(jiān)管全方位。通過物聯(lián)網(wǎng)概念、以傳感器做鏈接使制造設(shè)備具有感知能力，系統(tǒng)可進行識別、分析、推理、決策、以及控制功能；這類制造裝備，可以說是先進制造技術(shù)、信息技術(shù)和智能技術(shù)的深度結(jié)合。當然此類系統(tǒng)，絕對不只是在KS內(nèi)安裝一個軟件系統(tǒng)而已，主要是透過系統(tǒng)平臺累積知識的能力，來建立設(shè)備信息及反饋的數(shù)據(jù)庫。從訂單開始，到產(chǎn)品制造完成、入庫的生產(chǎn)制程信息，都可以在數(shù)據(jù)厙中一目了然，在遇到制程異常的狀況，控制者亦可更為迅速地作出反應(yīng)，以更有效地促進工廠運轉(zhuǎn)與生產(chǎn)。

三是在制造綠色化方面，除了在制造上利用環(huán)保材料、留意污染等問題，并與上下游廠商間，從資源、材料、設(shè)計、制造、廢棄物回收到再利用處理，以形成綠色產(chǎn)品生命周期管理的循環(huán)，更可透過綠色ICT的附加值應(yīng)用，延伸至綠色供應(yīng)鏈的協(xié)同管理、綠色制程管理與智慧環(huán)境監(jiān)控等，協(xié)助上下游廠商與客戶之間共同創(chuàng)造符合環(huán)保的綠色產(chǎn)品。

智能印刷工廠的建設(shè)

當前，我國印刷業(yè)智能化發(fā)展正處于技術(shù)組裝、探索實施，管理調(diào)適、分步提升的關(guān)鍵性和基礎(chǔ)性階段。由于智能化在破解市場要素供給難題方面所呈現(xiàn)出的強大功能，在一些有條件的企業(yè)中，正呈現(xiàn)出加速推廣的強勁態(tài)勢。隨著新一代信息技術(shù)的發(fā)展，印刷業(yè)的智能化升級將進入新階段，不斷地推動生產(chǎn)方式、管理模式和商業(yè)運營創(chuàng)新能力的持續(xù)迸發(fā)。

智能印刷工廠以“四化”技術(shù)為核心?！八幕奔礊閿?shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化、綠色化。該系統(tǒng)主要由智能物流系統(tǒng)、企業(yè)管理軟件、生產(chǎn)信息采集系統(tǒng)、智能生產(chǎn)設(shè)備四大部分組成。通過各系統(tǒng)協(xié)同工作，構(gòu)建功能完善、具有高度自動化的可實施智能生產(chǎn)現(xiàn)代印刷工廠。

1.MES系統(tǒng)是印刷廠信息化的最后一場仗

印刷不同于其他制造業(yè)，計劃復(fù)雜多變，幾乎不存在“標準化”流程，同時印刷對排產(chǎn)的依賴程度簡直到了晚期，因此印刷軟件的功能需求與其他制造業(yè)普遍存在差異。通用型軟件開發(fā)商應(yīng)付印刷多變的計劃和復(fù)雜的工藝流程早已疲憊不堪。至此，面向資源管理的ERP系統(tǒng)成了“半個工程”，直至十多年前行業(yè)軟件的興起。由于相關(guān)軟件對印刷生產(chǎn)全部過程的信息斷層導(dǎo)致信息化最終無法全面實現(xiàn)，而MES系統(tǒng)則是這場信息化戰(zhàn)役的最后一仗。

印刷車間始終圍繞3個問題：生產(chǎn)什么？生產(chǎn)多少？如何生產(chǎn)？（何時生產(chǎn)/生產(chǎn)順序），印刷廠的流轉(zhuǎn)單往往用來回答這些問題，但若是轉(zhuǎn)移到ERP中則未必能表達清楚生產(chǎn)計劃且后期維護或者調(diào)用也存在難度，這是目前在用系統(tǒng)的印刷廠普遍面臨的問題。

2.計劃與控制層間的信息“斷層”

中國制造業(yè)多年來采用的傳統(tǒng)生產(chǎn)過程的特點是“由上而下”按計劃生產(chǎn)。簡單地說是從計劃層到生產(chǎn)控制層：企業(yè)根據(jù)訂單或市場等情況制定生產(chǎn)計劃——生產(chǎn)計劃到達生產(chǎn)現(xiàn)場——組織生產(chǎn)——產(chǎn)品派送。企業(yè)管理信息化的重點也大都放在計劃層，以進行生產(chǎn)規(guī)劃管理及一般事務(wù)處理。如ERP就是“位”于企業(yè)的層計劃層，整合企業(yè)現(xiàn)有的生產(chǎn)資源，編制生產(chǎn)計劃。

實際上，印刷車間普遍存在時時刻刻在排產(chǎn)的問題，計劃時刻在變，排產(chǎn)同時考慮了交期、印色、尺寸、工藝、印次更重要的還要照顧“老板單”。一個企業(yè)的良性運營是使“計劃”與“生產(chǎn)”密切“配合”，在最短的時間內(nèi)掌握生產(chǎn)現(xiàn)場的變化，是保證計劃合理而快速修正的關(guān)鍵。為此，企業(yè)的計劃層與生產(chǎn)控制層之間需要“直通車”，使計劃與生產(chǎn)現(xiàn)場可以實時互動。

市場環(huán)境的變化和現(xiàn)代生產(chǎn)管理理念的不斷更新，開始越來越迫切地要求“消除斷層”，即需要一種可以由下而上實時掌握生產(chǎn)現(xiàn)場狀況的信息管理系統(tǒng)。具體體現(xiàn)為以下幾個方面：

①面向訂單生產(chǎn)的需求

為產(chǎn)品或服務(wù)的需求者帶來的是個性化、更快的響應(yīng)速度。而對于產(chǎn)品或服務(wù)的提供商來說，要實現(xiàn)這兩點，需要的不僅是更快的設(shè)計工具、大批量生產(chǎn)到小批量生產(chǎn)的轉(zhuǎn)換、電子商務(wù)，更重要的是保證從接單——編排生產(chǎn)計劃——生產(chǎn)——控制——派送等一系列聯(lián)系廠商和客戶之間，車間執(zhí)行與計劃之間各個環(huán)節(jié)的信息暢通和交流、反饋。就我國制造業(yè)的現(xiàn)狀而言，編排生產(chǎn)計劃與生產(chǎn)之間的信息溝通問題就是普遍存在的。

②產(chǎn)品質(zhì)量更高的要求

成本與質(zhì)量的簡單正比關(guān)系早就被現(xiàn)代管理理論所否定，但是要達到成本和質(zhì)量的雙贏卻非易事。按照TQM（全面質(zhì)量管理）的思想，要在不提高生產(chǎn)成本的條件下提高產(chǎn)品質(zhì)量，即必須嚴格控制產(chǎn)品生產(chǎn)的全過程和影響生產(chǎn)的各種因素。舉例來說，產(chǎn)品不良率是反映產(chǎn)品質(zhì)量的一個重要因素，它的產(chǎn)生可能是生產(chǎn)線上的一個點，也可能是幾個點出錯而引起的，如果不能對生產(chǎn)線上的各個點進行有效的監(jiān)控和信息管理，產(chǎn)品質(zhì)量將受到影響，而且，由于生產(chǎn)線的高度自動化，一個點出錯就可能影響一批產(chǎn)品，而不是一個。

③信息實時處理

ERP可以根據(jù)訂單編排生產(chǎn)計劃，但卻不能實時地獲取、分析、處理生產(chǎn)現(xiàn)場的各類與產(chǎn)品、生產(chǎn)相關(guān)的信息。例如，某種零部件可能已經(jīng)缺貨了，以至于工廠已經(jīng)因為缺料而停工，而管理人員卻無法從ERP系統(tǒng)及時獲知這些信息，導(dǎo)致決策滯后，從而影響生產(chǎn)進度，甚至交貨時間。

④異常信息處理

斷層的信息發(fā)現(xiàn)問題往往在末端，并不能及時進行干預(yù)，將損失減輕，且追查問題根源往往帶來的負面影響就是部門扯皮。

3.計劃落實到執(zhí)行，MES承上啟下

MES通過控制包括物料、設(shè)備、人員、流程指令和設(shè)施在內(nèi)的所有工廠資源來提高制造競爭力，提供了一種系統(tǒng)地在統(tǒng)一平臺上集成諸如質(zhì)量控制、文檔管理、生產(chǎn)調(diào)度等功能的方式。

MES強調(diào)控制和協(xié)調(diào)，使現(xiàn)代制造業(yè)信息系統(tǒng)不僅有很好的計劃系統(tǒng)，而且是能使計劃落實到實處的執(zhí)行系統(tǒng)。但在90年代企業(yè)普遍的面向庫存生產(chǎn)模式下并未得到重視。

企業(yè)信息化系統(tǒng)是一個信息相互貫通的集合體，作為制造業(yè)內(nèi)部最重要、最基本的活動——生產(chǎn)，它的相關(guān)信息尤其需要得到實時的處理和分析。具體地說，就是收集生產(chǎn)過程中大量的實時數(shù)據(jù)，并對實時事件及時處理，同時又與計劃層和生產(chǎn)控制層保持雙向通信能力，從上下兩層接收相應(yīng)數(shù)據(jù)并反饋處理結(jié)果和生產(chǎn)指令。

從企業(yè)信息化構(gòu)架上來說，MES作用于上層信息管理系統(tǒng)（如ERP、CRM）與現(xiàn)場控制系統(tǒng)之間。在功能上，MES要實現(xiàn)生產(chǎn)管理和協(xié)調(diào)的目的，主要包含以下幾大模塊：訂單管理 、任務(wù)派工、物料管理、過程監(jiān)控、生產(chǎn)排程 、設(shè)備管理、能力平衡分析、系統(tǒng)集成（ERP、SFC等的整合接口）等。

ERP與MES的整合發(fā)展

MES能通過信息傳遞對從訂單下達到產(chǎn)品完成的整個生產(chǎn)過程進行優(yōu)化管理。當工廠發(fā)生實時事件時，MES能對此及時做出反應(yīng)、報告，并用當前的準確數(shù)據(jù)對它們進行指導(dǎo)和處理，這種對狀態(tài)變化的迅速響應(yīng)使MES軟件能夠減少企業(yè)內(nèi)部沒有附加值的活動，有效地指導(dǎo)工廠的生產(chǎn)運作過程，從而使其既能提高工廠及時交貨能力，改善物料的流通性能，又能提高生產(chǎn)回報率。MES系統(tǒng)還通過雙向的直接通訊在企業(yè)內(nèi)部和整個產(chǎn)品供應(yīng)鏈中提供有關(guān)產(chǎn)品行為的關(guān)鍵任務(wù)信息。

從ERP和MES的分工進行比較。我們從管理范圍、管理對象、管理內(nèi)容、管理時效4個方面來看：

①管理范圍：ERP是對整個企業(yè)或企業(yè)集團業(yè)務(wù)的管理，而MES的管理是針對車間或生產(chǎn)分廠的。即使是功能最完備的MES系統(tǒng)，對整個企業(yè)來說，也只是提供了一個比較狹窄的視角，缺乏管理層管理和決策所需要數(shù)據(jù)的寬度和深度。

②管理對象：ERP是對企業(yè)整個運營資源（人、財、物）的管理，強調(diào)物流、資金流的統(tǒng)一，也即所謂的“業(yè)務(wù)財務(wù)一體化”。MES的管理則更集中于生產(chǎn)現(xiàn)場資源，即設(shè)備、工藝、物料等。

③管理內(nèi)容：ERP管理整個企業(yè)的內(nèi)部價值鏈和供應(yīng)鏈，即銷售、采購、生產(chǎn)、庫存、質(zhì)量、財務(wù)、人力資源等，強調(diào)所有這些業(yè)務(wù)的整合，強調(diào)計劃（銷售計劃、生產(chǎn)計劃、采購計劃等）的協(xié)調(diào)和控制；MES主要管理生產(chǎn)的執(zhí)行，包括生產(chǎn)質(zhì)量、生產(chǎn)作業(yè)調(diào)度、生產(chǎn)實績反饋等。

④管理時效：ERP對計劃和業(yè)務(wù)管理的時間區(qū)段比較寬，以年、季、月、旬或周、日為單位：由于對生產(chǎn)現(xiàn)場管控的需要，MES的管理更加細致，管到日、班、小時。在ERP系統(tǒng)產(chǎn)生的長期計劃指導(dǎo)下，MES根據(jù)底層控制系統(tǒng)采集的生產(chǎn)實時數(shù)據(jù)，進行短期生產(chǎn)作業(yè)的計劃調(diào)度、監(jiān)控、資源配置和生產(chǎn)過程的優(yōu)化等工作。

實現(xiàn)MES與ERP的整合，關(guān)鍵在于業(yè)務(wù)流程的優(yōu)化和整合以及對所涉及MES和ERP系統(tǒng)的具體分析以充分發(fā)揮各系統(tǒng)的長項。首先，信息系統(tǒng)都是為業(yè)務(wù)服務(wù)的，MES和ERP各自解決一部分業(yè)務(wù)問題，分別反映一部分業(yè)務(wù)流程，流程是MES與ERP整合的“黏合劑”，通過流程的整體優(yōu)化劃分出哪些流程在MES中處理、哪些流程在ERP中處理。不管MES還是ERP，都有自己的實現(xiàn)邏輯，在決定某功能的“歸屬”時，一定要保證該功能在所選系統(tǒng)中實現(xiàn)邏輯的完整性。