• 關鍵詞： MES 工業(yè)4.0
• 摘要：以大數(shù)據(jù)、云計算以及物聯(lián)網(wǎng)技術基礎應用為代表的第四次工業(yè)革命——工業(yè)4.0，將工業(yè)界帶入了一場重大而根本的變革之中。其核心在于工業(yè)、工業(yè)產(chǎn)品和服務的全面交叉滲透。這種滲透借助軟件，通過在互聯(lián)網(wǎng)和其他網(wǎng)絡上實現(xiàn)產(chǎn)品及服務的網(wǎng)絡化而實現(xiàn)。

一、開發(fā)背景

以大數(shù)據(jù)、云計算以及物聯(lián)網(wǎng)技術基礎應用為代表的第四次工業(yè)革命——工業(yè)4.0，將工業(yè)界帶入了一場重大而根本的變革之中。其核心在于工業(yè)、工業(yè)產(chǎn)品和服務的全面交叉滲透。這種滲透借助軟件，通過在互聯(lián)網(wǎng)和其他網(wǎng)絡上實現(xiàn)產(chǎn)品及服務的網(wǎng)絡化而實現(xiàn)。新的產(chǎn)品和服務將伴隨這一變化而產(chǎn)生，從而改變整個人類的生活和工作方式，尤其是人類與產(chǎn)品、技術和工藝之間的關系。這就要求工業(yè)產(chǎn)品的開發(fā)和生產(chǎn)要有根本性的轉(zhuǎn)變和調(diào)整，以便高質(zhì)量的部署新工藝，并使其轉(zhuǎn)化為具有經(jīng)濟上的益處。

面對“中國制造2025”、工業(yè)4.0時代的風起云涌，傳統(tǒng)流程型制造業(yè)企業(yè)的困境更加凸顯。產(chǎn)能結(jié)構過剩、科技創(chuàng)新能力不足、產(chǎn)業(yè)集中度低、節(jié)能減排任務艱巨將成為企業(yè)持續(xù)發(fā)展的絆腳石。對于企業(yè)生產(chǎn)來說，僅關注設備自動生產(chǎn)、生產(chǎn)數(shù)據(jù)可自動采集等問題是遠遠不夠的，在解決了生產(chǎn)過程的自動化后，未來必須整合企業(yè)內(nèi)部物流、信息流、資金流，以市場為導向、成本控制為核心，加強產(chǎn)品工藝的改造和創(chuàng)新，推動企業(yè)向智能化發(fā)展。在此形勢下，企業(yè)要全面向高端產(chǎn)業(yè)鏈延伸，擺脫傳統(tǒng)模式，向現(xiàn)代化模式轉(zhuǎn)型，必須要從四個方面進行突破：

Ø  網(wǎng)絡化，隨信息技術及網(wǎng)絡技術的發(fā)展，網(wǎng)絡化已經(jīng)成為未來重要的企業(yè)管理模式；

Ø  扁平化，有效壓縮溝通渠道，提升企業(yè)管理效率和質(zhì)量，最大限度的降低管理費用，提升企業(yè)員工的自主性和積極性；

Ø  柔韌化，有效解決組織機構的集團化和分權化的糾紛；

Ø  聯(lián)盟化，企業(yè)之間將會形成更加緊密的合作和戰(zhàn)略聯(lián)盟關系，實現(xiàn)優(yōu)勢互補，提升企業(yè)的核心競爭力。

二、科遠股份制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）

科遠股份制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)正是在這樣的背景下應運而生，其提供面向流程型制造企業(yè)（如化工、冶金、水泥、垃圾處理等）邁向工業(yè)4.0智慧工廠的整體信息化解決方案，使流程制造行企業(yè)在原有相對較高的自動化水平基礎上更快的向“中國制造2025”邁進。在管理層面上，其倡導網(wǎng)絡化、扁平化、柔性化、一體化的管理變革。在技術層面上，其通過物聯(lián)網(wǎng)技術獲取企業(yè)實時生產(chǎn)信息，與企業(yè)資源管理系統(tǒng)(ERP)緊密結(jié)合，建立了一個高度靈活的個人化和數(shù)字化產(chǎn)品與服務的生產(chǎn)管理模式，實現(xiàn)所有信息可視、可知、可控?？七h股份制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)正逐步幫助流程型制造業(yè)企業(yè)完成與信息互聯(lián)技術的對接，實現(xiàn)人與機器、機器與機器的對話；幫助流程型制造業(yè)企業(yè)提升生產(chǎn)與技術管理水平，打造企業(yè)核心競爭力；最終幫助企業(yè)實現(xiàn)智能生產(chǎn)，建設智慧工廠。

1、架設決策者與執(zhí)行者之間的橋梁

科遠股份制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)，是一套面向流程型制造企業(yè)車間執(zhí)行層的生產(chǎn)信息化管理系統(tǒng)，處于管理層和控制層之間，主要服務于企業(yè)的生產(chǎn)管理和調(diào)度指揮，其作為橋梁和引擎，與控制單元(PLC)、監(jiān)控系統(tǒng)(DCS)、企業(yè)資源計劃(ERP)、產(chǎn)品管理(PLM)等系統(tǒng)進行充分融合，切實解決了工業(yè)企業(yè)智能化管控的最后一米，它通過可視化的平臺實現(xiàn)計劃、調(diào)度、供應鏈、車間等各業(yè)務之間的橫向集成，消除各業(yè)務之間的信息孤島，清晰的展現(xiàn)企業(yè)。

從生產(chǎn)計劃與排產(chǎn)到生產(chǎn)組織過程、操作過程、生產(chǎn)質(zhì)量控制、生產(chǎn)能耗、物料平衡以及生產(chǎn)的績效全過程，同時在縱向上完美支撐實時數(shù)據(jù)庫、PCS測點、圖形組態(tài)及展示、報表、短信、運行監(jiān)視等信息平臺，為生產(chǎn)的動態(tài)管理提供了有效的手段，能幫助企業(yè)降低成本、挖潛增效、節(jié)能減排、提高質(zhì)量。

2、降低生產(chǎn)成本，破解管理迷局

在流程型制造企業(yè)常見的4個發(fā)展階段（新產(chǎn)品、新技術的研發(fā)，工程建設，生產(chǎn)運營，銷售推廣）中，企業(yè)的成本結(jié)構集中于價值鏈的核心環(huán)節(jié)——生產(chǎn)制造階段，在生產(chǎn)環(huán)節(jié)上降低成本可以大大提升盈利空間——這就是破解流程型制造企業(yè)降本增效、提質(zhì)創(chuàng)收、持續(xù)發(fā)展管理迷局的關鍵。針對于此，科遠股份制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)提出了以下設計理念：

Ø  以市場為導向：以滿足市場需求為目標，綜合考慮產(chǎn)品體系、產(chǎn)線情況與市場環(huán)境都諸多因素，靈活采用按庫存、按訂單兩種管理模式，充分利用企業(yè)已有資源，滿足用戶個性化需求；

Ø  以財務為核心：對生產(chǎn)過程的投入產(chǎn)出、能耗、物料、人工等信息實時報賬，實現(xiàn)“物流、信息流、資金流”三流同步，隨時、準確掌握企業(yè)生產(chǎn)成本，提高市場競爭力；

Ø  以質(zhì)量為中心：實現(xiàn)從原料進廠到產(chǎn)品出廠的全過程質(zhì)量控制與過程跟蹤，最大限度的保證產(chǎn)品質(zhì)量；

Ø  以設備為保障：構建滿足由規(guī)劃設計到安裝、調(diào)試、運維以及退役的資產(chǎn)全生命周期的設備管控，保障安全可靠生產(chǎn)，提升設備利用率，降低企業(yè)維護成本；

Ø  生產(chǎn)執(zhí)行過程控制：適應外部環(huán)境和內(nèi)部環(huán)境變化，當執(zhí)行過程發(fā)生變動或異常時，提供各種柔性手段，快速應變、保持產(chǎn)能，實現(xiàn)按期、按量、按質(zhì)交貨；

Ø  供應鏈管理：從接到訂單開始到訂單完成，從原材料進廠到產(chǎn)品出廠，涵蓋企業(yè)生產(chǎn)的所有關鍵業(yè)務，實現(xiàn)以可視化跟蹤為手段的全閉環(huán)管理，縮短交貨期，提高交貨準時率。

3、基于流程管理的功能布局

基于網(wǎng)絡化、扁平化、柔性化、一體化管理模式的流程型制造企業(yè)，為了真正意義上實現(xiàn)以生產(chǎn)計劃為龍頭，以生產(chǎn)工藝和物料移動為主線，以車間管理為核心，對企業(yè)人員、資金、物料、設備、工藝、環(huán)境等各種資源進行優(yōu)化管理，實現(xiàn)實時生產(chǎn)過程與人、財、物等價值鏈的高度集成與協(xié)作，最終從常規(guī)管理邁向精細化閉環(huán)管理，實現(xiàn)敏捷制造。信息系統(tǒng)需至少具備以下4大功能：

Ø  生產(chǎn)過程實時監(jiān)控：以企業(yè)底層生產(chǎn)控制系統(tǒng)為基礎，安全、經(jīng)濟、高產(chǎn)量、高質(zhì)量運行，提高企業(yè)整體效益；

Ø  以生產(chǎn)工藝為主線的車間管理：以數(shù)個大型的聯(lián)合設備為單位（車間）的指導、維持產(chǎn)品生產(chǎn)流水線全過程、各環(huán)節(jié)、各要素良好運轉(zhuǎn)工況和正常的生產(chǎn)秩序；

Ø  物料移動、物料平衡：依托生產(chǎn)過程實時監(jiān)控，建立企業(yè)從原材料料進廠到產(chǎn)品出廠全面的物流管理體系，對企業(yè)物料移動進行計劃、執(zhí)行、監(jiān)控和記錄管理；同時建立全廠的物料平衡模型，利用平衡模型進行物料平衡與收率計算，對經(jīng)過物料平衡系統(tǒng)整合校正后的生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計平衡，并與歷史數(shù)據(jù)和生產(chǎn)計劃數(shù)據(jù)進行對比分析和跟蹤，從物料計量、存儲、移動、平衡等各方面對主要物料的收付流動信息進行綜合管理；

Ø  能耗管理：建立能量消耗模型，對全廠的水、電、汽、風等公用工程資源的生產(chǎn)和消耗數(shù)據(jù)進行收集、平衡和統(tǒng)計管理，給調(diào)度部門和生產(chǎn)部門提供公用工程系統(tǒng)的運行、裝置能源動力消耗情況，為生產(chǎn)成本核算、能耗統(tǒng)計提供基礎數(shù)據(jù)。      

科遠股份制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)，結(jié)合公司二十年來服務于生產(chǎn)流程型企業(yè)的專業(yè)經(jīng)驗，吸收國內(nèi)外先進企業(yè)信息化建設思路，遵照國家“十二五”、“十三五”相關行業(yè)大綱，整合優(yōu)化公司一系列信息化產(chǎn)品，在功能布局上做了較大提升，可總結(jié)成以下4組數(shù)字：1個數(shù)據(jù)中心、1個BI決策分析中心、2個通訊接口、11個功能模塊：

Ø  1個數(shù)據(jù)中心：以實時數(shù)據(jù)庫為核心的生產(chǎn)實時數(shù)據(jù)采集、存儲、分析、展示的數(shù)據(jù)中心；

Ø  1個BI決策分析中心：以完善的指標體系為基礎，建立不同的分析主題域，加強信息的快速索取與分析；

Ø  2個通訊接口：與控制層（DCS、PLC等）的接口及與經(jīng)營業(yè)務層（ERP等）的接口；

Ø  11個功能模塊：包括工藝過程監(jiān)視、生產(chǎn)計劃與調(diào)度管理、生產(chǎn)統(tǒng)計管理、現(xiàn)場管理、工藝管理、能源管理、質(zhì)量管理、設備管理、供應鏈管理、安全管理、成本管理。

圖2：科遠股份制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)程序框架

三、典型案例

山東某世界500強公司車間MES管理系統(tǒng)

山東某世界500強公司是一家擁有8個生產(chǎn)基地、總資產(chǎn)1269億元，集紡織、染整、服裝、家紡、熱電于一體的特大型企業(yè)，連續(xù)2年入選世界企業(yè)500強，連續(xù)4年入選世界著名品牌500強，連續(xù)12年入選中國企業(yè)500強。2010年，公司實現(xiàn)銷售收入156.67億元、利潤53.11億元。

由科遠股份主導設計、開發(fā)、實施的車間MES管理系統(tǒng)主要服務于該公司的生產(chǎn)管理和調(diào)度指揮，貫穿整個生產(chǎn)業(yè)務過程，全面計量能源消耗，提高設備和人員安全，降低生產(chǎn)成本，向企業(yè)領導提供生產(chǎn)經(jīng)濟指標和決策依據(jù)。

系統(tǒng)是以生產(chǎn)管理為核心，包含實時監(jiān)控、設備管理、生產(chǎn)過程管理、工藝管理、質(zhì)量管理、調(diào)度管理和產(chǎn)品批次管理等，達到控制效率、質(zhì)量、成本和績效的目標，同時為企業(yè)ERP系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)，幫助企業(yè)建立一體化和實時化的ERP/MES/PCS信息體系，最終實現(xiàn)公司管控一體化管理。