[科普中國(guó)]-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(guó)AMR公司在90年代初提出的，旨在加強(qiáng)MRP計(jì)劃的執(zhí)行功能，把MRP計(jì)劃通過(guò)執(zhí)行系統(tǒng)同車間作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)聯(lián)系起來(lái)。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(huì)）提出的MES功能組件和集成模型，包括11個(gè)功能。同時(shí)規(guī)定，只要具備11個(gè)功能之中的某一個(gè)或幾個(gè)，也屬M(fèi)ES系列的單一功能產(chǎn)品。

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

1、從自動(dòng)化設(shè)備基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的，這些廠商進(jìn)入MES領(lǐng)域有著天然的優(yōu)勢(shì)，對(duì)自動(dòng)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(lái)，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(lái)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(xiàng)功能，如針對(duì)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(shì)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(lái)的MES廠商也成為熱點(diǎn)。由于具有先天的對(duì)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?cè)贛ES應(yīng)用中如魚得水，特別在對(duì)疑難雜癥的復(fù)雜車間具有相對(duì)靈巧的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。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(guò)一次并購(gòu)熱潮，是以自動(dòng)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(gòu)比利時(shí)的Compex IT Plant Solutions公司的MES產(chǎn)品proCX，GE Fanuc并購(gòu)MES軟件產(chǎn)品的供應(yīng)商Mountain Systems，Rockwell自動(dòng)化對(duì)Enterprise Technology Group、Datasweep的收購(gòu)。

最直接的本能反應(yīng)

實(shí)際上，這是自動(dòng)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(gè)正在萌芽的全新意圖：自動(dòng)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(shí)和實(shí)踐推向另外一個(gè)高峰。

工四100術(shù)語(yǔ)定義

MES：美國(guó)先進(jìn)制造研究機(jī)構(gòu)AMR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)”。它為操作人員/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、客戶需求等)的當(dāng)前狀態(tài)。目的是解決工廠生產(chǎn)過(guò)程的黑匣子問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的可視化、可控化。

不離舞臺(tái)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(gè)世紀(jì)90年代開始發(fā)展，剛開始主要是在自動(dòng)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(shí)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(jìng)爭(zhēng)激烈

自動(dòng)化設(shè)備商仍是MES市場(chǎng)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(chǎng)拓展效果不佳，很顯然，對(duì)資源管理輕車熟路的ERP廠商，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集，有著與生俱來(lái)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(wèn)題，因此，即使有多年的發(fā)展，MES也無(wú)法擺脫行業(yè)性對(duì)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(chǎng)的快速萎縮的，也難以從主流鋼鐵市場(chǎng)轉(zhuǎn)向其他行業(yè)。行業(yè)Know-How是跨不過(guò)的門檻。為此一些MES廠商（如西門子）是通過(guò)并購(gòu)來(lái)開拓新的行業(yè)，例如西門子在2014年收購(gòu)美國(guó)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(duì)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(shí)現(xiàn)控制參數(shù)、工藝標(biāo)準(zhǔn)的下達(dá)。這也對(duì)MES供應(yīng)商提出很大的挑戰(zhàn)。

值得注意的一個(gè)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(gè)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(lái)。

MES是企業(yè)信息化程度的體溫計(jì)

由于MES的數(shù)據(jù)表單，來(lái)源于工廠的多個(gè)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(diǎn)不能規(guī)范有效的時(shí)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(duì)MES廠商往往苦不堪言。

MES的未來(lái)從國(guó)外的發(fā)展趨勢(shì)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(diǎn)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(shí)時(shí)監(jiān)控底層設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，采集設(shè)備、儀表的狀態(tài)數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)分析、計(jì)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(shí)反饋給計(jì)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(duì)象越來(lái)越大，MES將對(duì)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(dòng)功能，企業(yè)已經(jīng)實(shí)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(shí)時(shí)歷史數(shù)據(jù)庫(kù)、圖片等。

如何利用MES掌握的即時(shí)、準(zhǔn)確的生產(chǎn)信息成為各MES廠商競(jìng)相競(jìng)爭(zhēng)的基礎(chǔ)，例如：對(duì)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(duì)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(shí)時(shí)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)在制造現(xiàn)場(chǎng)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(huì)顯得越來(lái)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(gè)模塊，MES系統(tǒng)會(huì)適時(shí)、動(dòng)態(tài)、與時(shí)俱進(jìn)地增加更多有價(jià)值的軟件模塊。

典型的應(yīng)用如設(shè)備維修知識(shí)庫(kù)，工藝異常調(diào)整知識(shí)庫(kù)、最佳實(shí)踐（最佳工藝、最佳設(shè)備運(yùn)行參數(shù)）等將大幅度提高M(jìn)ES的應(yīng)用普及，而MES未來(lái)將向云端進(jìn)行轉(zhuǎn)移。對(duì)于一些制造過(guò)程比較簡(jiǎn)單的中小企業(yè)，基于云平臺(tái)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(bào)告；2

2．詳細(xì)工序作業(yè)計(jì)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(guò)程管理；

9．設(shè)備維修管理；

10．產(chǎn)品跟蹤；

11．業(yè)績(jī)分析。