傳統(tǒng)MES已經(jīng)過時，智能制造呼喚新理念

摘要：隨著智能制造如火如荼的開展，MES系統(tǒng)已成為智能制造的核心，市場上也涌現(xiàn)出了眾多品牌的MES系統(tǒng)。但因MES定義的不嚴(yán)謹(jǐn)，導(dǎo)致市場上產(chǎn)品良莠不齊，影響了用戶的正確選擇。本文基于以上現(xiàn)狀，分析了MES市場亂象的根本原因，并進(jìn)一步探討了在智能制造背景下MES的發(fā)展方向。

一、火爆的MES市場

作為智能制造的重要組成部分，MES已成為眾多制造企業(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2000份企業(yè)調(diào)查問卷驚奇地發(fā)現(xiàn)：“原本大多數(shù)制造企業(yè)對于軟件廠商宣傳都‘嗤之以鼻的情況，在MES領(lǐng)域發(fā)生了180°的反轉(zhuǎn)，被調(diào)查企業(yè)中，愿意接受廠商資料的企業(yè)竟高達(dá)92%?！?2%的企業(yè)渴望得到MES廠商的宣傳資料，這在供過于求的今天，不得不說是一個少有的奇跡。

有市場就有追風(fēng)者，國人尤甚。

近年來，中國MES軟件公司及產(chǎn)品更是如雨后春筍般地冒了出來。據(jù)e-Works統(tǒng)計(jì)，目前市場上已超過150家公司進(jìn)軍MES市場，MES有可能是除機(jī)器人之外增速最快的行業(yè)了。

這些公司中，既有已經(jīng)潛心研發(fā)了十多年的專業(yè)公司，也有剛剛殺入這個行業(yè)的新興公司，既有做信息化起家的，也有做自動化跨界的;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)衍生出來的軟件公司，也有以前與這個行業(yè)毫無關(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，知識沉淀不同，但都有一個不約而同的說辭：“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)型升級的今天，作為其中最重要的MES系統(tǒng)，選擇正確與否對制造企業(yè)非常關(guān)鍵。但面對如此眾多的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工業(yè)4.0特點(diǎn)的MES系統(tǒng)呢？

作為國內(nèi)較早從事MES系統(tǒng)行業(yè)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)，下文就與諸位讀者分享對上述問題的看法。

二、MES二十余年的發(fā)展史

1、MES發(fā)展史

為解決ERP不能管理到設(shè)備層的問題，在1990年美國先進(jìn)制造研究協(xié)會AMR（Advanced ManufacturingResearch）提出了MES這個概念，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)控制之間的面向車間層的管理信息系統(tǒng)”，如圖l所示它為操作人員和管理人員提供計(jì)劃的執(zhí)行、跟蹤以及所有資源（人、設(shè)備、物料和客戶需求等）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（MESA）于1997年提出了MES功能組件和集成模型，包括11個功能模塊。同時，規(guī)定只要具備11個之中的某一個或幾個，也屬于MES系列的單一功能產(chǎn)品如圖2所示。

這11個功能模塊分別是：

制造資源分配與狀態(tài)報(bào)告

詳細(xì)工序作業(yè)計(jì)劃、

生產(chǎn)調(diào)度、

車間文檔管理

數(shù)據(jù)采集

人力資源管理

質(zhì)量管理

工藝過程管理

設(shè)備維修管理

產(chǎn)品跟蹤

業(yè)績分析

MESA協(xié)會同時給出了企業(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MES的定義進(jìn)行了進(jìn)一步的拓展?？梢哉f，MESA的這個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)后有什么效果等等，這對規(guī)范MES標(biāo)準(zhǔn)和界定其范圍等方面做出了積極的貢獻(xiàn)，對MES的發(fā)展起到了很好的推動作用。

2、MES已成為智能制造的核心

隨著上游ERP和PLM等信息化建設(shè)的逐步完成，以及越來越多的自動化設(shè)備的普及，作為承上啟下作用的MES，其價值越來越重要，并已發(fā)展為智能制造的核心信息化系統(tǒng)。

（1）美國人說

美國著名的工業(yè)領(lǐng)域咨詢機(jī)構(gòu)ARC顧問集團(tuán)在2014年指出，MES是產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)和營銷等環(huán)節(jié)的樞紐，MES是制造企業(yè)的核心信息化系統(tǒng)如圖3所示。

（2）德國人說

德國薩爾大學(xué)希爾教授對智能工廠進(jìn)行了清晰的定義，進(jìn)一步凸顯MES的價值。在希爾教授的智能工廠架構(gòu)圖中（圖4），我們可以看到智能工廠由三大部分組成：以訂單為核心的營銷平臺，包括個性化、以人為中心的營銷計(jì)劃，以及銷售活動、采購管理等;以產(chǎn)品為中心的研發(fā)平臺，包括產(chǎn)品研發(fā)和服務(wù)等;以MES和CPS賽博物理系統(tǒng)為核心的生產(chǎn)平臺，包括自組織功能，即智能化MES和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。

（3）中國人說

在2018年國務(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（國發(fā)[2016]28號）》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)中的重要性可見一斑。

工信部信軟司前副司長安筱鵬博士，在《信息物理系統(tǒng)白皮書（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)和配送等各主要的生產(chǎn)環(huán)節(jié)和生產(chǎn)資源?！?/p>

同濟(jì)大學(xué)中德學(xué)院機(jī)械工程系主任、中國機(jī)電一體化協(xié)會MES分會理事長沈斌教授強(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?！?/p>

綜合以上中外專家所述，我們可以說，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)型升級的重要信息化系統(tǒng)。

三、MES的定義已經(jīng)過時

面對如今火爆而混亂的MES市場，筆者一直懷有深深的憂慮，始終認(rèn)為這對MES長期健康發(fā)展是不利的。筆者經(jīng)過深入思考后認(rèn)為，這種局面一方面是由于MES品牌尚未完全建立起來，市場良莠不齊，還處于群雄逐鹿的初級階段。還有一個重要原因就是MES現(xiàn)有的定義與標(biāo)準(zhǔn)過于陳舊，在物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和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)市場快速發(fā)展的需要，也為市場的混亂埋下了隱患。

1、理念過時

筆者認(rèn)為，傳統(tǒng)的MES理念已經(jīng)過時。實(shí)際上，持這種觀點(diǎn)的專家也并非只有筆者一人。

（1）國內(nèi)專家如是說

PLCopen中國組織名譽(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?！彼€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)未既括企業(yè)生產(chǎn)制造管理的許多環(huán)節(jié)?！?/p>

（2）國外專家如是說

美國羅克韋爾副總裁鮑勃·奧納（Bob Honor）說：“MES已經(jīng)有幾十年的歷史，可以確信的是，今天的MES不再是上一代的MES”（While1ts true that manufacturing executionsystems have been around for at least acouple of decades，you can rest assuredthat todays MES is not your fathersMES）。

知名智能制造專家弗朗西斯科奧瑪?shù)隆诓ǎ‵rancisco Almada Lobo）更是早在2016年撰文指出：“MES已經(jīng)死去，MES4.0才是永恒！我們知道，MES已經(jīng)死了，誰的過錯？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?！埃═he MES is dead，LONG LIVETHE MES 4.0！MES，as we know it，isdead.Whose fault is it？You probablyguessed right：Industry 4.01But dontpanic just yet…Inndustry 4.0 is killing it，but softlY）.”

雖然中外專家的語言犀利程度不同，但不可否認(rèn)的事實(shí)是，一些有前瞻性、有深入思考的專家，已經(jīng)不約而同地對當(dāng)前MES的標(biāo)準(zhǔn)提出了質(zhì)疑。

（3）新的標(biāo)準(zhǔn)已見端倪

在專業(yè)制造執(zhí)行系統(tǒng)協(xié)會（MESA）對MES定義與標(biāo)準(zhǔn)遲遲沒有更新之際，一些組織已經(jīng)對MES或相關(guān)功能進(jìn)行了發(fā)展。例如，美國儀器、系統(tǒng)和自動化協(xié)會（ISA）于2000年發(fā)布ISA-SP95標(biāo)準(zhǔn)，首次確立了MOM（Manufactufing OperationsManagement，制造運(yùn)行管理），MOM將生產(chǎn)運(yùn)營、維護(hù)運(yùn)行、質(zhì)量運(yùn)行和庫存運(yùn)行并列起來，并極大地拓展了MES的傳統(tǒng)定義。

無獨(dú)有偶，美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院（National Institute of Standardsand Technology，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如圖5所示。

在后有追擊（智能制造等浪潮的推動下）、旁有攻擊（ISA、NIST相繼對MES定義與內(nèi)涵提出了新理念）的情況下，作為MES的對口組織，MESA也開始坐不住了，加大了對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號白皮書，對物聯(lián)網(wǎng)、機(jī)器人和個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，筆者并未見到MESA發(fā)布智能制造時代下的MES新標(biāo)準(zhǔn)。

2、過時的原因

（1）MES定義時間久遠(yuǎn)

距1990年美國AMR提出MES概念，到現(xiàn)在已29年，當(dāng)時是為了彌補(bǔ)ERP不能對設(shè)備層直接進(jìn)行管控而衍生出的新概念。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15年了，MESA在MES定義及概念、目標(biāo)等方面并沒有實(shí)質(zhì)性的改變。

（2）MES定義不嚴(yán)謹(jǐn)

MESA規(guī)定只要具備11個之中的某一個或幾個，也屬于MES系列的單一功能產(chǎn)品。這個定義對當(dāng)時界定哪些模塊屬于MES范疇有很好的促進(jìn)作用，但定義的過于寬泛，一個模塊就屬于MES，11個模塊也叫MES?，F(xiàn)在市場上功能強(qiáng)大的MES動輒就十多個MES模塊，例如，蘭光MES已經(jīng)研發(fā)出20多個功能模塊，盡管功能強(qiáng)大，但也只能叫MES。筆者認(rèn)為，這是造成今天MES市場混亂的根本。按照MESA的定義，一個模塊也叫MES，因此，做條碼的公司開發(fā)個軟件就可以是MES系統(tǒng)，做物料的開發(fā)一個庫存模塊也可以叫MES，這都不能說人家不對，的確是符合MESA定義的。所以說，MESA標(biāo)準(zhǔn)定義的不嚴(yán)謹(jǐn)，是市場上MES系統(tǒng)魚目混珠的根本原因。

（3）MES指標(biāo)沒有與時俱進(jìn)

前文提到MESA對企業(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。筆者認(rèn)為，這些指標(biāo)嚴(yán)重過時。試問，當(dāng)今CAD/CAM/DNC/PLM/ERP等系統(tǒng)大量應(yīng)用，很多紙面的工作早已被取代，哪有這么多紙面錄入和傳遞工作？很明顯，這些指標(biāo)是二十世紀(jì)九十年代的指標(biāo)。但令人啞然失笑的是，這些指標(biāo)還經(jīng)常被一些公司或?qū)＜乙茫@些數(shù)據(jù)真的權(quán)威和夠用嗎？

MESA對MES的定義已經(jīng)十多年沒更新了，但近年來，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)和CPS等理念近幾年層出不窮，這些理念必將對制造產(chǎn)生重大影響。作為承上啟下，處于智能制造核心的MES系統(tǒng)，其定義根本就沒有體現(xiàn)出這些理念，以前的MES定義屬于典型工業(yè)3.0時代的概念。如果軟件公司按照這些理念研發(fā)，或者制造企業(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)智能制造的核心價值？又如何促進(jìn)企業(yè)智能制造的轉(zhuǎn)型升級？這分明是幾十年前的MIS系統(tǒng)（ManufacturingInformation System制造信息系統(tǒng)，或Manufacturing Integration System制造集成系統(tǒng)），用20多年前的理念推動日新月異的智能制造，不是笑話嗎？

3、MES內(nèi)涵拓層已有嘗試

如何根據(jù)中國制造業(yè)的實(shí)際情況，結(jié)合工業(yè)4.0和智能制造等新理念，豐富MES內(nèi)涵和拓展MES外延？筆者做了一些研究與探索。

例如，早在2009年，筆者就提出，MES系統(tǒng)不是一套簡單的信息化系統(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，將一兩個模塊就叫MES，這種過低的要求會誤導(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”，從六個方面打造以智能MES為核心的智能工廠，該文被新華網(wǎng)和網(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)，而不能僅滿足于傳統(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)，理念不夠與時俱進(jìn)的情況下，在智能制造浪潮一浪高過一浪的今天，在制造企業(yè)亟待轉(zhuǎn)型升級的迫切需求中，中國MES市場應(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)對智能制造的需求？

蘭光創(chuàng)新認(rèn)為，除了對平臺化、云計(jì)算和移動互聯(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)用戶的角度，以中國制造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和體現(xiàn)CPS特點(diǎn)的智能MES系統(tǒng)，構(gòu)建“生產(chǎn)精益化+設(shè)備自動化+管理信息化+人員高效化”的“新四化”智能車間，為制造企業(yè)的智能化轉(zhuǎn)型升級奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

站在制造業(yè)用戶角度，從功能上講，將來的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)車間實(shí)際情況，將每一道工序分解到每一臺設(shè)備、每一分鐘的精細(xì)執(zhí)行中，并實(shí)現(xiàn)透明化的精確管理。另一方面，在車間內(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、庫存管理和質(zhì)量管理等全閉環(huán)管理系統(tǒng)，環(huán)環(huán)緊扣，而非簡單的單一數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。

精準(zhǔn)化、精細(xì)化和協(xié)同化是MES的重要特點(diǎn)，否則生產(chǎn)無法高效、高質(zhì)的運(yùn)行。那種通過憑經(jīng)驗(yàn)、靠感覺進(jìn)行計(jì)劃制訂、現(xiàn)場管理的信息化系統(tǒng)，稱之為MES，從某種程度上是名不符實(shí)的。

2、貫穿精益

在邁向工業(yè)4.0過程中，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要普及什么？筆者認(rèn)為，除了實(shí)現(xiàn)自動化、數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化等軟硬件裝備以外，更重要的是補(bǔ)上我們欠缺的工業(yè)文明，例如，員工的技能、素養(yǎng)，企業(yè)管理的模式、方法以及社會層面的契約精神、合作精神等，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)上和普及的重要部分。

在MES系統(tǒng)中一定要充分體現(xiàn)精益生產(chǎn)的理念，通過MES這種信息化手段與工具，促進(jìn)精益生產(chǎn)在企業(yè)中的進(jìn)一步落地。例如：

（1）準(zhǔn)確分析非增值勞動，提高生產(chǎn)效率，進(jìn)行有效質(zhì)量管理，降低生產(chǎn)庫房和工具等輔助成本;

（2）科學(xué)準(zhǔn)確的自動排產(chǎn)，合理解決緊急插單等問題，確保生產(chǎn)計(jì)劃最優(yōu);

（3）實(shí)現(xiàn)目視化管理，信息最大程度透明化;

（4）生產(chǎn)過程控制，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品“流”的生產(chǎn);

（5）實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)及時、準(zhǔn)確反饋，提供科學(xué)決策基礎(chǔ)。

3、體現(xiàn)CPS

德國人認(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CPS等先進(jìn)手段，將制造業(yè)推向智能化轉(zhuǎn)型。

《中國制造2025》也強(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?！?/p>

我們從這些表述中可以看到，無論是德國工業(yè)4.0還是中國制造2025，均是以智能制造為主導(dǎo)（或?yàn)榉较颍?，以CPS為技術(shù)手段。

作為智能制造核心的MES系統(tǒng)，必須體現(xiàn)以CPS為特點(diǎn)的智能制造。

德國人認(rèn)為：“在制造業(yè)領(lǐng)域，CPS系統(tǒng)包括智能機(jī)器、存儲系統(tǒng)和生產(chǎn)設(shè)施，能夠相互獨(dú)立地自動交換信息、觸發(fā)動作和控制。CPS將直接推動生產(chǎn)對象，或借助互聯(lián)網(wǎng)通過M2M（Machine to Machine，機(jī)器對機(jī)器）通信實(shí)現(xiàn)信息交換、運(yùn)轉(zhuǎn)和互相操控?！睆囊陨弦鲋?，我們可以了解到，對車間的機(jī)床和機(jī)器人等各類數(shù)字化設(shè)備進(jìn)行互聯(lián)互通，正是德國人認(rèn)為的CPS在車間的具體應(yīng)用。

在工信部發(fā)布的《信息物理系統(tǒng)白皮書（2017）》中，工信部信軟司前副司長安筱鵬博士在序言《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)軟件和工業(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CPS，由數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、AGV小車和傳送帶等構(gòu)成的智能生產(chǎn)線是系統(tǒng)級CPS，通過制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）對人、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)成的智能車間也是系統(tǒng)級CPS。”

可以看出，在智能化車間里，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)和MES系統(tǒng)組成的整個智能化車間就是更高級的CPS系統(tǒng)。

因此，在MES中要體現(xiàn)CPS特點(diǎn)，車間中設(shè)備的互聯(lián)互通是基礎(chǔ)。

4、智能是趨勢

本次工業(yè)革命的核心就是智能制造，打造智能化車間，就是要在設(shè)備等物理實(shí)體和MES等賽博虛體中充分發(fā)揮自動化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化的優(yōu)勢，打造出虛實(shí)融合、具有CPS特色的智能化MES系統(tǒng)。

基于多年的研究與思考，筆者于2015年提出了智能制造下的“六維智能”理論如圖7所示，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?！傲S智能”是分別從計(jì)劃源頭、過程協(xié)同、設(shè)備底層、資源優(yōu)化、質(zhì)量控制和決策支持等6個方面著手，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化管理與控制。

（1）智能互聯(lián)互通

通過實(shí)施設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，將車間中機(jī)床、機(jī)器人、AGV和熱處理設(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€個信息化節(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APS高級排產(chǎn)算法，按照交貨期和生產(chǎn)周期等多種排產(chǎn)方式，將每一道工序分解到每一臺設(shè)備的每一分鐘，最大程度地減少交期延誤，以及最大程度地從整體上提升設(shè)備的有效利用率。只有從源頭上倣到有計(jì)劃的智能化，才能保證生產(chǎn)過程的有序和高效。

（3）智能生產(chǎn)協(xié)同

十幾年來，蘭光創(chuàng)新已經(jīng)為500多家企業(yè)實(shí)施了設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，根據(jù)一手調(diào)查數(shù)據(jù)，我們發(fā)現(xiàn)絕大部分企業(yè)的機(jī)床利用率徘相在30%左右，遠(yuǎn)低于日本90%，以及歐美70%～80%的水平。經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)，企業(yè)機(jī)床利用率低的原因主要原因是采用串行的工作方式，例如，工人貯于編程序、模擬軌跡、找刀、找料和裝夾等各種輔助活動，機(jī)床真正干活的時間卻少之又少。

2009年，蘭光創(chuàng)新提出了生產(chǎn)協(xié)同的理念，以設(shè)備為中心，工人、庫房、技術(shù)和檢驗(yàn)等相關(guān)人員并行準(zhǔn)備、協(xié)同生產(chǎn)，通過智能化的生產(chǎn)協(xié)同管理，將串行工作變?yōu)椴⑿泄ぷ?，從而明顯減少設(shè)備等待時間，提升了設(shè)備利用率，縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期。

（4）智能資源管理

通過針對生產(chǎn)資源（物料、刀具、量具和夾具等）的出入庫、查詢、盤點(diǎn)、報(bào)損、并行準(zhǔn)備、切削專家?guī)旌徒y(tǒng)計(jì)分析等功能，實(shí)現(xiàn)庫存的精益化管理，有效地避免因生產(chǎn)資源的短缺導(dǎo)致的生產(chǎn)延誤，也可避免因生產(chǎn)資源的積壓造成的生產(chǎn)輔助成本居高不下的問題。

（5）智能質(zhì)量控制

困擾中國企業(yè)的質(zhì)量問題，不是不能生產(chǎn)出高質(zhì)量的產(chǎn)品（超過國外產(chǎn)品質(zhì)量的情況偶爾是有的），而是產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，找不出規(guī)律與原因，企業(yè)不知道如何提升質(zhì)量。

通過對熔煉、壓鑄、熱處理和涂裝等數(shù)字化生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與智能化管理，對各類工藝過程數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測、動態(tài)預(yù)警和過程記錄分析等工作，可實(shí)現(xiàn)對加工過程實(shí)時、動態(tài)和嚴(yán)格的工藝控制，確保產(chǎn)品生產(chǎn)過程完全受控。

當(dāng)生產(chǎn)一段時間后，質(zhì)量出現(xiàn)一定規(guī)律時，通過對工序過程的主要工藝參數(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)過程中，避免不良參數(shù)，確保最優(yōu)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

通過對生產(chǎn)過程中的設(shè)備、生產(chǎn)、質(zhì)量和庫存等多維數(shù)據(jù)的采集、分析、挖掘和展現(xiàn)，為各類人員提供科學(xué)和直觀的統(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，已成功在眾多企業(yè)中得到應(yīng)用。實(shí)踐證明，這些理念對MES系統(tǒng)的研發(fā)是非常重要的。

5、落地是關(guān)鍵

本文完成后，呈請PLCopen中國組織名譽(yù)主席、著名MES專家彭瑜教授審閱，在充分肯定本文觀點(diǎn)和內(nèi)容的基礎(chǔ)上，彭教授提出：“再好的MES平臺和軟件，沒有結(jié)合工廠的實(shí)際規(guī)劃，實(shí)施效果未必就好。蘭光做了如此多的軍工企業(yè)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？”

企業(yè)實(shí)施MES系統(tǒng)，即便是理論再先進(jìn)，軟件再智能，如果不能得到成功的應(yīng)用，對企業(yè)而言，結(jié)果是零，甚至是負(fù)數(shù)，因?yàn)槔速M(fèi)了企業(yè)大量的人力和財(cái)力，還影響企業(yè)的正常生產(chǎn)，并嚴(yán)重打擊企業(yè)的信息化熱情與信心，這些損失對企業(yè)而言都是難以估量的。

但現(xiàn)實(shí)中，MES實(shí)施的成功率是非常低的，這其中因素很多，限于篇幅，本文不一一展開。要保證0MES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目的“首屆工業(yè)軟件與制造業(yè)融合發(fā)展高峰論壇”上，時任工信部副部長懷進(jìn)鵬發(fā)表了主題演講，他強(qiáng)調(diào)：“未來的軟件行業(yè)將向網(wǎng)絡(luò)化、平臺化和生態(tài)化和專案化四個方向轉(zhuǎn)型?！?/p>

作為工業(yè)軟件的代表，MES系統(tǒng)是高度濃縮工業(yè)知識的工業(yè)軟件，具有最明顯的行業(yè)特征，無論是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)也不要聽信一些供應(yīng)商的夸大宣傳?？v觀國內(nèi)外，MES具有很強(qiáng)的行業(yè)特點(diǎn)，除了流程和離散兩大行業(yè)外，即便是離散行業(yè)，也存在機(jī)械、電子、服裝和汽車等不同行業(yè)分支，每個行業(yè)的特點(diǎn)不同，對軟件的差異化要求也很大，不可能像CAD或PLM一樣，一款軟件通吃天下。這恰恰是中國MES軟件公司的機(jī)會，在自己擅長的領(lǐng)域深耕細(xì)作，將行業(yè)知識濃縮到軟件中，為行業(yè)客戶提供最專業(yè)的服務(wù)，就將不畏所謂“國際巨頭”的競爭。事實(shí)證明，在MES行業(yè)，國外品牌并不占據(jù)優(yōu)勢，他們項(xiàng)目的失敗幾率也非常高。

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。筆者曾開玩笑地說“如果一款MES宣稱適合很多行業(yè)，只有兩種可能，一種是他可能不懂得MES需要深厚的行業(yè)知識;另一種可能是，他想騙你?！?/p>

（2）以人為本

“以人為本”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)目是怎么失敗的。

MES不同于ERP和PLM等系統(tǒng)，使用的對象不是工程師等技術(shù)人員，大部分是車間工人，相比專業(yè)的技術(shù)人員，這些使用者在計(jì)算機(jī)水平方面具有很大差距，很多人甚至不會使用計(jì)算機(jī)。如何讓一線工人用好系統(tǒng)？首要要考慮的因素就是站在他們的角度，把系統(tǒng)設(shè)計(jì)的簡單實(shí)用，不增加太多工作量，在他們面前，軟件“炫”不是必需品，傻瓜式操作最受歡迎。例如，如何減少菜單的點(diǎn)擊數(shù)，如何少移動哪怕1厘米的鼠標(biāo)距離，這對每天操作軟件的一線工人來說都是福音。

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，讓管理者對車間現(xiàn)場進(jìn)行透明化和精細(xì)化的管控”。MES系統(tǒng)的透明化和精細(xì)化管理沒有錯，這是基本功能，但一定不要為了“管理而管理”，一定要記住，MES不只為管理者服務(wù)，還要服務(wù)于班組長、庫房管理人員和一線工人等，如果讓這些直接使用者認(rèn)為“上MES系統(tǒng)會給我們增加很多工作量，會讓領(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，連續(xù)不斷的負(fù)面報(bào)告，例如，“這系統(tǒng)不好用”、“我不會”或“我要的功能沒有”等等，領(lǐng)導(dǎo)會逐漸喪失信心，項(xiàng)目必然會以失敗告終。

任何系統(tǒng)不可能滿足全部要求，也不可能讓所有人滿意，這些問題往往是表象，是借口，深層次的問題往往是：增加了他們的工作量，透明了他們的工作過程，甚至影響了他們的“權(quán)利”。

這些問題應(yīng)該如何解決？答案是：以人為本。

對一線工人，在不增加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。例如，蘭光MES通過協(xié)同生產(chǎn)管理，生產(chǎn)過程中做到并行準(zhǔn)備，減少了操作工的等待時間及相關(guān)部門的“催要”工作，使設(shè)備利用率明顯提升，他們的收入明顯提高，工人就會搶著用系統(tǒng)。很多MES項(xiàng)目的失敗，往往不是技術(shù)問題，而是因?yàn)闆]有真正體現(xiàn)“以人為本”的思想。

（3）務(wù)實(shí)性

MES實(shí)施成功與否，往往與企業(yè)的務(wù)實(shí)性也有很大關(guān)系。有些企業(yè)在聽到或者看到一些“專家”的“最新理念”后，要求在軟件里體現(xiàn)AI和大數(shù)據(jù)等這些連自己都搞不明白的概念，有些企業(yè)希望MES能解決車間的所有問題，有些企業(yè)希望成本最低，功能最強(qiáng)，服務(wù)最好。

針對以上，軟件公司一定要派出資深顧問對企業(yè)進(jìn)行“調(diào)研號脈”，分析他們存在的主要問題，制訂出最有價值的解決方案，并同企業(yè)進(jìn)行深入溝通。

務(wù)實(shí)性非常重要，是項(xiàng)目成功的第一關(guān)鍵考量因素，“能解決企業(yè)的主要問題”是項(xiàng)目的基礎(chǔ)，讓企業(yè)認(rèn)識到很多問題靠軟件自身并不能完全解決，需要管理制度的配合，確保系統(tǒng)真正成功應(yīng)用起來，確保為企業(yè)創(chuàng)造最大價值。

五、結(jié)論

作為智能制造的核心，MES在企業(yè)智能化轉(zhuǎn)型升級中發(fā)揮著越來越重要的作用。但由于MES提出的年代久遠(yuǎn)，隨著工業(yè)4.0和智能制造等新理念的發(fā)展，原有MES理念已落后于時代步伐。一方面，我們要認(rèn)真領(lǐng)會MES的真正內(nèi)涵，挖掘MES應(yīng)有的價值;另一方面，一定不要拘泥于國外的已有定義，要借鑒工業(yè)4.0等先進(jìn)理念，結(jié)合中國制造業(yè)的現(xiàn)實(shí)，與時俱進(jìn)，勇于提出我們自己的理念，將一些傳統(tǒng)的精華和先進(jìn)的理念融于MES系統(tǒng)中，使MES真正成為企業(yè)智能制造的楊心使能系統(tǒng)，滿足中國制造業(yè)智能化轉(zhuǎn)型升級的需求。同時，也秉承高要求和促發(fā)展的精神，促進(jìn)MES市場的健康發(fā)展。

特別鳴謝：PLCOpcn中國組織名譽(yù)主席、著名MES專家彭瑜教授對本文的審閱。

作者簡介：

朱鐸先，北京蘭光創(chuàng)新科技有限公司創(chuàng)始人、董事長，智能工廠/數(shù)字化車間實(shí)戰(zhàn)型專家。曾先后供職于航天第二研究院和PTC等企業(yè)，兼任中國機(jī)電一體化協(xié)會MES分會副理事長、北京信息化和工業(yè)化融合服務(wù)聯(lián)盟副理事長和“走向智能研究院”智能工廠首席專家等職。

作者具有二十多年制造業(yè)信息化研究與應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，提出了“CPPS人機(jī)網(wǎng)三元戰(zhàn)略”、“六維智能工廠”等智能制造方面的獨(dú)到理念，其指導(dǎo)研發(fā)的設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)和MES制造執(zhí)行系統(tǒng)等產(chǎn)品，已在航空航天和機(jī)械制造等數(shù)百家企業(yè)得到成功應(yīng)用。

作者合著有《機(jī)·智：從數(shù)字化車間走向智能制造》和《三體智能革命》兩部暢銷書，并撰寫、發(fā)表智能制造方面的數(shù)十篇文章。同時，作者還為工信部、人社部、航空/航天、兵器/船舶等央企以及知名高校進(jìn)行過上百場工業(yè)4.0、智能制造和數(shù)字化車間方面的講座。