導 讀

適應智能工廠的新一代MES所需具備的核心要素！

隨著電子制造行業(yè)MES（制造執(zhí)行系統(tǒng)）應用的迅速普及，越來越多的制造企業(yè)購買了或者自主研發(fā)了適合自己工廠的MES，而且均定位于實現(xiàn)智能工廠（車間）的目標。

目前全國大大小小、各行各業(yè)的國產(chǎn)MES就有數(shù)百家，國外的MES也有很多，如何在這些MES企業(yè)里找到適合自己的MES產(chǎn)品？如何參考國內(nèi)外先進的MES來提升自己的MES？希望本文對此起到拋磚引玉的作用。

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技術架構

雖然絕大多數(shù)的用戶不會關心MES設計的技術架構，但如果是好的MES產(chǎn)品，需首先必須具備先進的技術支撐（如SOA架構），只有先進的開發(fā)平臺配合上可配置的模塊模組，才可快速構建出符合不同用戶場景的業(yè)務功能。試想一下：在制造管理中每個人的業(yè)務愿景和管理風格都不一樣，有的要求嚴謹、有的希望靈活，有的注重管控、有的專注執(zhí)行，如果沒有一個強大的平臺龍骨而無限制地堆積客制化模塊，那么再好的系統(tǒng)都會崩塌、宕機。這就是為什么西門子、達索等工業(yè)軟件產(chǎn)品大多采用SOA架構的原因，在此基礎上，再配合上MVVM模式的代碼編寫規(guī)則，往往用幾百、數(shù)千個靈活的、低耦合性的基礎模組就能構建出百萬種不同的業(yè)務功能，讓眾口不再難調(diào)。因此，對于有高要求、特別是以面向智能制造為目標的客戶，有必要在選擇MES產(chǎn)品之前，先了解一下該產(chǎn)品的底層技術。

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基本功能

從功能涵蓋性上而言，功能全面的MES系統(tǒng)需具備產(chǎn)品和工藝管理、計劃調(diào)度生產(chǎn)管理、物料物流管理、生產(chǎn)質(zhì)量管理、車間設備維護管理的五大基本模塊，當然也應同時包括生產(chǎn)資源管理等模塊。而面對智能制造的MES，還必須具備系統(tǒng)集成和設備接口模塊（另述），否則無法實現(xiàn)車間內(nèi)部各類信息互通，并支撐智能化車間所需的智能調(diào)度、優(yōu)化、可視化等功能。這也是即將發(fā)布的國標《數(shù)字化車間通用技術要求》、《智能工廠通用技術要求》中所明確要求的，因此，具備以上功能的MES才具備了建設智能車間的基礎條件。

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平臺化

市場上的MES主要分為基于客戶需求的項目級、客制化產(chǎn)品，以及通用的平臺化產(chǎn)品兩種類型。項目級別MES優(yōu)點是：個性化、適用性強、低成本、快速交付，但帶來的缺點是：開發(fā)需求描述中會缺少行業(yè)的普遍性規(guī)則，容易造成系統(tǒng)不符合多變的業(yè)務需求及行業(yè)規(guī)則，一旦企業(yè)未來發(fā)展后有新的需求就需要投入大量的二次開發(fā)，這對軟件架構的穩(wěn)定性也是嚴峻的考驗。所以在條件允許的前提下，推薦選用產(chǎn)品級別的、并具有很好可擴展性能的平臺化MES，雖然前期投入的資金、人力較大，但該類產(chǎn)品的穩(wěn)定性也將有很大的保障，降低了上線應用風險、并大大延長了產(chǎn)品的應用期。

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應用性

平臺化MES產(chǎn)品要求開發(fā)者們能夠深入理解并且熟悉各行業(yè)的實際制造流程，甚至對主要工序的深入到的工藝也要了解，而不是僅從程序開發(fā)的角度來設計MES。同時，開發(fā)者們更要根據(jù)生產(chǎn)的實際需求將所有的工序流程關系梳理清楚，并按照ISA95等標準構建平臺化MES產(chǎn)品，以利于與其它各類標準化的軟件實現(xiàn)業(yè)務關聯(lián)及數(shù)據(jù)共享。以上的產(chǎn)品需求不僅需要開發(fā)者們具有橫向的廣度，而且在應用深度上也是選型的重要考量。優(yōu)秀、資深的MES企業(yè)應該具備行業(yè)專家，可以根據(jù)該行業(yè)生產(chǎn)特性的需求，在軟件上依靠模塊化、可插拔等技術自由配置系統(tǒng)，促使工廠快速實施既符合行業(yè)共性，又滿足企業(yè)個性需求的MES系統(tǒng)。

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易操作性

隨著IT技術的快速發(fā)展，新的視覺感及操作正在深刻影響著用戶的應用習慣。特別作為基于工廠實際應用的軟件產(chǎn)品，由于用戶是基于車間層，因此需具備易學、易用、快速上手的特點，如：采用一目了然的界面功能圖標、以流程引擎來推動快速應用的操作方式。在實際應用過程中，每個操作人員進入系統(tǒng)后，不管是熟手還是新手都能快速的進入自己的應用界面、并找到自己需要的功能菜單，并明晰與自己有關的全業(yè)務流程，并大量采用拖拉、鏈接等類似于Win7、Win10等操作模式實現(xiàn)快速、便捷的組合、拆分、放大、縮小、隱藏等操作。當然，不僅限如此，易操作性還包括美觀、綠色、適用的界面以及既適用鼠標又適用與觸摸屏等方式的顯示器等。

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庫房管理功能

大多傳統(tǒng)的MES只能管控到物料，而將倉庫交給ERP或WMS進行管理。但在近些年智能工廠的建設中，由于生產(chǎn)對柔性化、動態(tài)性、實時性的要求更高，MES僅對物料管理已經(jīng)無法滿足這一需求，因此勢必將向倉庫端延伸，以獲得更多管控、調(diào)度權限。

MES的一個重要作用是把各類庫房高效有序地管理起來。因為很多企業(yè)的隕落不是其產(chǎn)品或者市場做的不好，而是其過低的庫存周轉(zhuǎn)率導致大量原料、產(chǎn)品、資金積壓而造成的。MES的設計者必須將其中包括的：原材料庫、電子料庫、裝配件庫、保稅庫、外協(xié)庫、線邊倉、物料塔、立體庫、半成品庫、成品庫等最基本的物流關系梳理清楚，并按照ISA95標準構建新一代MES，以便把ERP非實時的靜態(tài)庫房變成MES實時的動態(tài)庫房，并且與之一一對應、雙向同步起來。如果上了ERP系統(tǒng)還要在用WMS系統(tǒng)去和制造的數(shù)字化數(shù)據(jù)對接，這將嚴重影響到生產(chǎn)計劃的節(jié)拍，造成更多的管理資源浪費并產(chǎn)生更多的孤島數(shù)據(jù)。所以一個好的MES系統(tǒng)必須覆蓋WMS庫房管理的基本功能，做到與ERP直接銜接。

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數(shù)字化排產(chǎn)

作為計劃調(diào)度和生產(chǎn)管理人員，他們最關心的是如何按時快速交付生產(chǎn)訂單？這就要求MES系統(tǒng)考慮如何對接ERP里面的無限排產(chǎn)MRP運算結(jié)果？如何根據(jù)已知的工單數(shù)量、產(chǎn)線配置、工序時間、人員分布、生產(chǎn)成本、交付時間等約束條件做出MES里面的自動APS高級計劃與排程？如何一目了然的在APS數(shù)字化排產(chǎn)界面中看到動態(tài)的工單執(zhí)行狀態(tài)？如何自動計算工單發(fā)料、生產(chǎn)的實時數(shù)量和庫房實際物料數(shù)量的齊套性？如何將自動APS高級計劃與排程數(shù)據(jù)發(fā)送到仿真系統(tǒng)進行全面的模擬生產(chǎn)和閉環(huán)優(yōu)化排產(chǎn)？很多企業(yè)在數(shù)字化都沒實現(xiàn)的情況下就過高的要求上全自動排產(chǎn)，結(jié)果導致大幅的人力資源投入、并引發(fā)利潤被這些增加的成本蠶食。反之毫無數(shù)字化要求的紙質(zhì)人工排產(chǎn)勢必讓企業(yè)離智能制造的趨勢漸行漸遠，最后徹底掉隊，失去了中國制造2025這個彎道超車的機會和政策紅利。以上這些數(shù)字化自動排產(chǎn)的基本要素都是大家選擇一個適合的MES產(chǎn)品的依據(jù)。

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可視化功能

隨著中國制造水平的突飛猛進，以前很多國外的所謂先進制造技術在中國已經(jīng)嚴重落后了。比如傳統(tǒng)的IT人員根據(jù)使用部門固化的需求去開發(fā)一個個水晶報表和看板的客制化模式，已經(jīng)遠遠不能滿足當今中國制造快速的個性化生產(chǎn)管理需要。再比如以前單調(diào)乏味的報表&看板的格式內(nèi)容，早就難以滿足現(xiàn)今客戶的要求和品位。好的MES產(chǎn)品可視化表現(xiàn)形式已經(jīng)越來越豐富：點狀圖、線狀圖、柱狀圖、餅狀圖、雷達圖、甘特圖、漏斗圖、三維圖等都不在話下?；疽螅好烙^震撼、一看就懂、信息全面。

MES的可視化功能還要滿足多變的客戶報表要求、靈活的用戶參觀看板需要，越來越多的移動端訪問數(shù)據(jù)等，這些都在要求MES可視化背后的技術必須是便捷的組建方式：智能化可配置、客戶可任意搭建、自由拖拽方式、所見即所得等。

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系統(tǒng)集成能力

這里所說的系統(tǒng)集成包括兩個方面：

1、與信息系統(tǒng)的集成：作為面向智能制造的MES系統(tǒng)，系統(tǒng)集成能力應為重要考量，這包括與SQL、ORCAL等數(shù)據(jù)庫集成，與PDM（對接BOM、工藝）、ERP（對接計劃、物料）、WMS（對接物流、運輸）、仿真（對接數(shù)據(jù)）等軟件集成，與IOS、Android移動端集成等。

2、與數(shù)據(jù)格式的集成：這是上面描述的那些信息集成的技術實現(xiàn)方式，比如：XML、CSV、TXT、雙方約定的中間表、Web service、開放的API接口等。

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設備接口能力

最近工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)大數(shù)據(jù)等概念越來越多的被大家提及，說白了其核心就是讓制造執(zhí)行系統(tǒng)或其他系統(tǒng)去和各種類型的物理設備做虛擬對接，并提取到生產(chǎn)測試數(shù)據(jù)。類型包括下圖所示七個不同物理層的各種設備：儀器儀表、傳感器、AGV、機器人、工控設備、數(shù)控裝備、貼片機、AOI等等。一個好的MES系統(tǒng)不但能夠收集這些設備的數(shù)據(jù)，而且采用的收集方式也是以符合國標要求和國際標準的通用格式為主。在MES選型時請注意考察其數(shù)據(jù)采集的規(guī)范性和可拓展性，而不僅僅是達到暫時的目的。

各種工業(yè)總線的集成（例如OPC），其設備通訊協(xié)議例如：Profibus、Profinet、Modbus、 DF1協(xié)議、SNP協(xié)議、設備專用API、自定義等。

還有一些是直接用設備數(shù)據(jù)格式對接，例如JSON、XML、CSV、TXT等。

上文淺述了基于智能制造的新一代MES的一些特征性要求，當然尚無法概全，這還涉及到具有行業(yè)特性的材料、工藝分析、診斷、優(yōu)化等功能。本文旨在期望通過以上闡述，對新型MES的開發(fā)及應用起到一定的拋磚引玉的作用。

審核編輯 ：李倩