[科普中國]-制造執(zhí)行系統(tǒng)

歷史淵源

MES的使命

制造執(zhí)行系統(tǒng)是美國AMR公司在90年代初提出的，旨在加強(qiáng)MRP計劃的執(zhí)行功能，把MRP計劃通過執(zhí)行系統(tǒng)同車間作業(yè)現(xiàn)場控制系統(tǒng)聯(lián)系起來。很顯然，MES自落地之日起，就定義了自身的使命：MES，為連接中樞而生。1997年，MESA（制造執(zhí)行系統(tǒng)協(xié)會）提出的MES功能組件和集成模型，包括11個功能。同時規(guī)定，只要具備11個功能之中的某一個或幾個，也屬MES系列的單一功能產(chǎn)品。

伴隨著MES市場的發(fā)展，MES廠商猶如雨后春筍般地涌現(xiàn)出來，四路大軍殺入其中。

1、從自動化設(shè)備基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，這些廠商進(jìn)入MES領(lǐng)域有著天然的優(yōu)勢，對自動化設(shè)備了如指掌。這類 廠商的代表有：GE、Siemens、Rockwell等。

2、從專業(yè)SCADA、HMI廠商發(fā)展而來，這些廠商多是從開發(fā)人機(jī)界面開始，然后擴(kuò)展MES領(lǐng)域的，這類廠 商的代表有：AdAstra、Wonderware、Citech等。
3、從專業(yè)MES發(fā)展而來的，這些廠商一開始就專注于行業(yè)MES或者M(jìn)ES中的某一項功能，如針對石化行業(yè) 的Aspentech、專注鋼鐵冶金的PSI、Broner、寶信軟件。
4、還有一種趨勢是ERP廠商由上向下發(fā)展MES，如SAP的ME、用友的JMES。

洗牌不可避免

最近，從物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)來的MES廠商也成為熱點。由于具有先天的對設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)的理解，這些廠商也在成為一股不容小覷的生力軍，雖然這些公司體量較小，但是他們內(nèi)置的互聯(lián)網(wǎng)基因與基礎(chǔ)研發(fā)能力使得他們在MES應(yīng)用中如魚得水，特別在對疑難雜癥的復(fù)雜車間具有相對靈巧的技術(shù)優(yōu)勢。深圳的RichonTech在數(shù)字車間及定制化MES就是一類。

歷史上，MES行業(yè)曾有過一次并購熱潮，是以自動化設(shè)備供應(yīng)商為主角，以便快速進(jìn)入該行業(yè)。如Siemens收購比利時的Compex IT Plant Solutions公司的MES產(chǎn)品proCX，GE Fanuc并購MES軟件產(chǎn)品的供應(yīng)商Mountain Systems，Rockwell自動化對Enterprise Technology Group、Datasweep的收購。

最直接的本能反應(yīng)

實際上，這是自動化系統(tǒng)，第一次在工廠中精確地度量了硬件設(shè)備與軟件的距離，宣告了一個正在萌芽的全新意圖：自動化供應(yīng)商離管理，而不僅僅是控制，大大前行了一步。最近開始大熱的工業(yè)數(shù)字化熱浪，正在將MES的認(rèn)識和實踐推向另外一個高峰。

工四100術(shù)語定義

MES：美國先進(jìn)制造研究機(jī)構(gòu)AMR定義為“位于上層的計劃管理系統(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)”。它為操作人員/管理人員提供計劃的執(zhí)行、跟蹤以及所有資源(人、設(shè)備、物料、客戶需求等)的當(dāng)前狀態(tài)。目的是解決工廠生產(chǎn)過程的黑匣子問題，實現(xiàn)生產(chǎn)過程的可視化、可控化。

不離舞臺卻非明星一手好局，MES的發(fā)展卻出乎意料地緩慢。MES從上個世紀(jì)90年代開始發(fā)展，剛開始主要是在自動化程度比較高的行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。如汽車行業(yè)、半導(dǎo)體電子、煙草行業(yè)，同時也在食品飲料、工程機(jī)械、大型離散裝配、家電行業(yè)得以推廣。

MES競爭激烈

自動化設(shè)備商仍是MES市場的主流供應(yīng)商，但也難以形成ERP行業(yè)的SAP這樣的寡頭。盡管ERP廠商雖然也嘗試進(jìn)入MES行業(yè)，但是，市場拓展效果不佳，很顯然，對資源管理輕車熟路的ERP廠商，對現(xiàn)場控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集，有著與生俱來的生疏和規(guī)避。

MES發(fā)展緩慢

MES的行業(yè)性需求與通用型產(chǎn)品之間的矛盾日漸突出，產(chǎn)品化程度不夠。與ERP不同，MES從產(chǎn)生開始，就是為了解決通用型的ERP功能難以解決的工廠管控問題，因此，即使有多年的發(fā)展，MES也無法擺脫行業(yè)性對其形成的局限。如PSI、寶信等專著于鋼鐵行業(yè)，即使有雄心向鋼鐵之外的產(chǎn)業(yè)發(fā)展，受到最近鋼鐵市場的快速萎縮的，也難以從主流鋼鐵市場轉(zhuǎn)向其他行業(yè)。行業(yè)Know-How是跨不過的門檻。為此一些MES廠商（如西門子）是通過并購來開拓新的行業(yè)，例如西門子在2014年收購美國的CamStar，就是為了強(qiáng)化在電子、醫(yī)療器械等領(lǐng)域。

MES遇門檻

隨著智能工廠的建設(shè)熱潮，對于MES的集成提出更高的要求，縱向集成要求MES不僅與ERP集成，還要求與控制系統(tǒng)進(jìn)行集成；不僅要求進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，還希望實現(xiàn)控制參數(shù)、工藝標(biāo)準(zhǔn)的下達(dá)。這也對MES供應(yīng)商提出很大的挑戰(zhàn)。

值得注意的一個現(xiàn)象是，盡管MES發(fā)展多年，但其產(chǎn)業(yè)化規(guī)模仍然不足。一個成熟的產(chǎn)業(yè)應(yīng)該是由供應(yīng)商、服務(wù)商(經(jīng)銷商)和用戶組成的，比如ERP、PLM。而最近的MES多是供應(yīng)商直接面向用戶，產(chǎn)業(yè)規(guī)模還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有發(fā)展起來。

MES是企業(yè)信息化程度的體溫計

由于MES的數(shù)據(jù)表單，來源于工廠的多個角度。因此如果企業(yè)自身的工藝資源、制造資源、流程節(jié)點不能規(guī)范有效的時候，MES廠家將不得不撅著屁股，先幫著企業(yè)整理自身的資源數(shù)字化。想為客戶紡出五彩錦緞，而用戶首先搬出的是一堆攪在一起的亂線頭。這對MES廠商往往苦不堪言。

MES的未來從國外的發(fā)展趨勢看，已經(jīng)形成了一批MES軟件產(chǎn)品商和行業(yè)解決方案商。ERP和MES的分工也愈加清晰。企業(yè)智能制造的應(yīng)用焦點已經(jīng)由ERP轉(zhuǎn)向MES，MES已經(jīng)由ERP的配角轉(zhuǎn)變?yōu)樯a(chǎn)管家的主角。

另一方面,MES可以實時監(jiān)控底層設(shè)備的運行狀態(tài)，采集設(shè)備、儀表的狀態(tài)數(shù)據(jù)，經(jīng)過分析、計算與處理，觸發(fā)新的事件，從而方便、可靠地將控制系統(tǒng)與信息系統(tǒng)聯(lián)系在一起，并將生產(chǎn)狀況及時反饋給計劃層。

隨著CPS賽博物理系統(tǒng)正在逐步成為指導(dǎo)智能工廠建設(shè)的重要因素，物聯(lián)網(wǎng)IoT的影響范圍和對象越來越大，MES將對更多的“人、機(jī)、料、法、環(huán)”的信息進(jìn)行閉環(huán)處理，從采集、傳輸、分析、控制、乃至巨大的提升。
一方面，MES系統(tǒng)將與精益管理思想進(jìn)行更深入的融合。相比ERP，MES在企業(yè)的精益管理思想落地方面更具有可操作性，在汽車、家電等裝配行業(yè)，借助MES的物料拉動功能，企業(yè)已經(jīng)實現(xiàn)JIT、JIS管理。
另一方面，基于MES的制造大數(shù)據(jù)的分析處理將成為MES面臨的課題和挑戰(zhàn)，與ERP層的BI分析處理不同，MES產(chǎn)生的制造數(shù)據(jù)不僅包括結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，還包括大量的非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)如實時歷史數(shù)據(jù)庫、圖片等。

如何利用MES掌握的即時、準(zhǔn)確的生產(chǎn)信息成為各MES廠商競相競爭的基礎(chǔ)，例如：對于某些設(shè)備管控上移到MES層是充分利用MES掌握在制品狀態(tài)的信息，對于AGV由MES系統(tǒng)調(diào)度是充分利用MES掌握生產(chǎn)節(jié)奏的信息等等，隨著實時工業(yè)網(wǎng)絡(luò)在制造現(xiàn)場的部署，MES由于掌握最全面、最精細(xì)的生產(chǎn)系統(tǒng)信息會顯得越來越重要，同樣地，MES系統(tǒng)所涵蓋的功能也將不僅僅局限與AMR定義的十一個模塊，MES系統(tǒng)會適時、動態(tài)、與時俱進(jìn)地增加更多有價值的軟件模塊。

典型的應(yīng)用如設(shè)備維修知識庫，工藝異常調(diào)整知識庫、最佳實踐（最佳工藝、最佳設(shè)備運行參數(shù)）等將大幅度提高M(jìn)ES的應(yīng)用普及，而MES未來將向云端進(jìn)行轉(zhuǎn)移。對于一些制造過程比較簡單的中小企業(yè)，基于云平臺的MES不失為一種低成本的解決方案。

MES的功能定義1．制造資源分配與狀態(tài)報告；2

2．詳細(xì)工序作業(yè)計劃；

3．生產(chǎn)調(diào)度；

4．車間文檔管理；

5．?dāng)?shù)據(jù)采集；

6．人力資源管理；

7. 質(zhì)量管理；

8．工藝過程管理；

9．設(shè)備維修管理；

10．產(chǎn)品跟蹤；

11．業(yè)績分析。