工業(yè)4.0下的MES系統(tǒng)

　　在工業(yè)4.0的大背景下，制造業(yè)企業(yè)對于MES系統(tǒng)的建設(shè)如火如荼，但是MES系統(tǒng)到底怎么建，建成什么樣，企業(yè)并沒有清楚的認識，而供應(yīng)商概念和版本層出不窮，企業(yè)眼花繚亂。為幫助企業(yè)撥云見日，下面對于當前形勢下的MES系統(tǒng)建設(shè)進行初步的探討和解析。

1什么是MES？

   MES，英文全稱為ManufacturingExecution System，中文譯為制造執(zhí)行系統(tǒng)，MES是美國制造研究和生產(chǎn)管理界于20世紀90年代提出的關(guān)于生產(chǎn)組織和管理的新概念。按MESA國際聯(lián)合會（MESA International）的定義，“MES能通過信息的傳遞，對從訂單下達開始到產(chǎn)品完成的整個產(chǎn)品生產(chǎn)過程進行優(yōu)化的管理，對工廠發(fā)生的實時事件，及時做出相應(yīng)的反應(yīng)和報告，并用當前準確的數(shù)據(jù)對進行相應(yīng)的指導(dǎo)和處理”。簡單地講，MES就是面向車間的生產(chǎn)過程管理與實時信息系統(tǒng)，主要解決車間生產(chǎn)任務(wù)的執(zhí)行問題。

2 為什么要建設(shè)MES？

　　經(jīng)過多年的信息化建設(shè)，各生產(chǎn)制造企業(yè)在管理信息化領(lǐng)域，尤其是ERP領(lǐng)域投入了大量的精力和財力，在企業(yè)內(nèi)部業(yè)務(wù)運轉(zhuǎn)、各部門有效協(xié)同方面取得了較好的效果。但是在傳統(tǒng)的生產(chǎn)制造領(lǐng)域，尤其是車間管理方面還存在較大的問題，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）生產(chǎn)執(zhí)行與計劃經(jīng)常脫節(jié)。企業(yè)車間管理面臨的一大問題就是業(yè)務(wù)系統(tǒng)中生產(chǎn)計劃與實際車間執(zhí)行嚴重脫節(jié)，導(dǎo)致計劃與執(zhí)行兩種皮，計劃指導(dǎo)作用較差。

（2）生產(chǎn)過程管理不夠精細。對于部分產(chǎn)品質(zhì)量追溯要求高的企業(yè)，精細的質(zhì)量追溯要求追溯到單件產(chǎn)品、單臺設(shè)備、單個人員，傳統(tǒng)的ERP質(zhì)量追溯到批次不能滿足此要求。

（3）生產(chǎn)要素管控不強。制約企業(yè)生產(chǎn)能力的一大因素是設(shè)備能力，ERP系統(tǒng)雖然實現(xiàn)了對設(shè)備的事前、事中、事后的全過程管理，但是這種管理還是依靠人工進行，缺少對設(shè)備的狀態(tài)信息的及時監(jiān)控與反饋，生產(chǎn)過程中的設(shè)備問題不能及時反饋到業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)，導(dǎo)致計劃編排出現(xiàn)偏差。

（4）生產(chǎn)執(zhí)行數(shù)據(jù)傳遞不及時、不準確。即便企業(yè)應(yīng)用了ERP系統(tǒng)，但是車間完工報表的填報還是依靠傳統(tǒng)的人工錄入方式進行，存在數(shù)據(jù)不準確和不及時的現(xiàn)象。

（5）車間生產(chǎn)智能程度不高。企業(yè)ERP建設(shè)后，與企業(yè)自動化設(shè)備之間存在斷層，導(dǎo)致企業(yè)在縱向管理上數(shù)據(jù)鏈斷裂，車間生產(chǎn)缺乏大腦的指揮，企業(yè)大腦也缺少車間自動化設(shè)備及數(shù)據(jù)的支撐，整體智能化水平不高。

　　而MES從本身定位上講，就是為了解決這些問題誕生的。MES有以下主要特點：

（1）MES是生產(chǎn)活動與管理活動信息溝通的橋梁，填補了計劃與控制的鴻溝，建立了計劃與生產(chǎn)之間承上啟下的“信息樞紐”。

（2）MES采集從接受訂貨到制成最終產(chǎn)品全過程的各種數(shù)據(jù)和狀態(tài)信息，目的在于優(yōu)化管理活動，對隨時可能發(fā)生變化的生產(chǎn)狀況做出快速反應(yīng)。

（3）MES改善設(shè)備投資回報率，以及改善及時交貨、庫存周轉(zhuǎn)、毛利和現(xiàn)金流通性能。

3 MES與ERP的聯(lián)系與區(qū)別

　　對于ERP與MES的功能，ERP廠商與MES廠商各執(zhí)一詞，兩者互相滲透。為有效界定兩者之間的聯(lián)系與區(qū)別，國際自動化學(xué)會ISA發(fā)布了ISA-95標準，對企業(yè)信息化各個層次進行了清晰的界定，明確了MES系統(tǒng)的基本功能。結(jié)合制造企業(yè)關(guān)心的三個問題“生產(chǎn)什么？生產(chǎn)多少？如何生產(chǎn)？”來看：ERP回答的是前兩個問題“生產(chǎn)什么和生產(chǎn)多少”，而MES回答是“如何生產(chǎn)”的問題。其中“如何生產(chǎn)”（可以生產(chǎn)什么？在什么時間生產(chǎn)什么？在什么時間已生產(chǎn)什么？質(zhì)量如何？效益如何？）由生產(chǎn)現(xiàn)場的過程控制系統(tǒng)“掌握”。

　　對于“計劃”如何下達到“生產(chǎn)”環(huán)節(jié)，生產(chǎn)過程中變化因素如何快速反映給“計劃”，在計劃與生產(chǎn)之間需要有一個“實時的信息通道”，MES（制造執(zhí)行系統(tǒng)）就是計劃與生產(chǎn)之間承上啟下的“信息樞紐”。只有在MES提供了詳盡的生產(chǎn)狀況反饋后，ERP才能有效地運作計劃的職能。

　　從時間因素分析，ERP等計劃系統(tǒng)考慮的問題域是中長期的生產(chǎn)計劃（時間因子＝100倍），執(zhí)行層系統(tǒng)MES處理的問題域是近期生產(chǎn)任務(wù)的協(xié)調(diào)安排問題（時間因子＝10倍），控制層系統(tǒng)則必須實時地接收生產(chǎn)指令，使設(shè)備正常加工運（時間因子＝1倍）。它們相互關(guān)聯(lián)、互為補充，實現(xiàn)企業(yè)的連續(xù)信息流。

4 如何建設(shè)MES？

　　企業(yè)如何建設(shè)好MES系統(tǒng)，并達到預(yù)期的效果？

　　首先，企業(yè)核心管理人員應(yīng)對MES有一個清楚的認識。在準備建設(shè)MES系統(tǒng)之前，企業(yè)主要人員應(yīng)該對“MES到底是什么？有什么用？怎么做？”有一個清晰的認識，避免被供應(yīng)商誤導(dǎo)。在具體選型之前，進行必要的可行性論證必不可少，避免對項目的盲目樂觀和范圍擴大化，識別其中的技術(shù)難點，提前組織攻關(guān)或?qū)?yīng)商進行關(guān)鍵內(nèi)容的考察，樹立“以我為主，合作共建”的建設(shè)思路。

　　其次，企業(yè)應(yīng)對MES解決的問題及需求有清晰的定義。企業(yè)兩化融合建設(shè)到底存在哪些問題？哪些問題是MES系統(tǒng)可以解決？哪些問題不是MES系統(tǒng)解決的？MES系統(tǒng)與其他系統(tǒng)如何銜接？數(shù)據(jù)如何傳輸？針對這些內(nèi)容企業(yè)都應(yīng)該有清楚的識別，對于這些問題到底能解決到什么程度，企業(yè)也應(yīng)該有正確的認識，并作為后期項目選型和驗收的依據(jù)。

　　再者，企業(yè)應(yīng)對MES廠商要進行綜合的認識和考量。MES系統(tǒng)的建設(shè)涉及到軟件、工業(yè)通訊、傳感設(shè)備、現(xiàn)有設(shè)備改造等內(nèi)容，需要既懂自動化、又懂信息化的專業(yè)團隊，既要考量人的能力，還要考量設(shè)備的可靠性，同時還要考量技術(shù)的可行性和經(jīng)濟性，與傳統(tǒng)的信息化選型和建設(shè)存在一定差異，必須進行全面、綜合的評比和考察。

　　最后，企業(yè)應(yīng)對MES系統(tǒng)建設(shè)采用適當?shù)纳暇€策略。MES系統(tǒng)建設(shè)是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程，在實施時應(yīng)綜合考慮上線時機、切入點、階段劃分等，采用“總體規(guī)劃、分布實施”的策略，避開生產(chǎn)高峰期，模塊實施采取先易后難、先試點后推廣的策略，先實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、再實現(xiàn)計劃調(diào)度，最后實現(xiàn)精益生產(chǎn)、智慧生產(chǎn)，確保系統(tǒng)建設(shè)整體有序、相關(guān)投資物有所值。

5 小結(jié)

　　在打造智能制造的過程中，MES系統(tǒng)的建設(shè)必不可少，與其他的信息系統(tǒng)建設(shè)一樣，關(guān)鍵是企業(yè)本身要有正確的認識，對MES系統(tǒng)建設(shè)效果有合理的預(yù)期，避免盲目貪大求全，采用合適的策略，確保系統(tǒng)可用、適用、好用。