2016年12月16-17日,制造執行系統分會理事長沈斌教授訪問了在北京的有關MES供應商,與中國機電一體化技術應用協會王繼宏副秘書長、北京元工國際科技股份有限公司丁德宇董事長(分會副理事長)、通力有限公司王和根總經理(分會副理事長)、北京亞控科技發展有限公司鄭炳權營銷總監(分會副理事長)、北京蘭光創新科技有限公司朱鐸先總經理(分會副理事長)就制造執行系統分會2017年的工作進行了討論,并對MES的定義得到了初步的共識。
根據在2016年12月3日分會成立大會上丁德宇的副理事長對MES的解釋,沈斌理事長進一步提出MES是企業生產管理集成的核心軟件。
按照傳統的企業生產管理的金字塔的計劃和控制模式,將MES僅近理解成執行系統是不全面的,它應企業生產管理集成的核心軟件系統(見圖),是一個生產指揮系統。
如在離散型制造中,它接受上層ERP系統的產品生產計劃,分解成零部件BOM表、零件加工工序訂單,根據實際生產資源,詳細優化作出加工計劃,根據實際生產過程情況的反饋,及時調整加工計劃(計劃滾動優化),使得計劃與生產同步,真正實現計劃優化目標下的生產,以取得企業最佳的效益。
MES是1990年美國先進制造研究協會(Advanced Manufacturing Research,AMR)首次提出制造執行系統的概念(manufacturing execution system,簡稱MES)。1992年成立了國際MESA組織?,F在,MESA定義為Manufacturing Enterprise Solutions Association,即制造企業方案協會。

大家認為,MES是工業3.0的產物,在工業4.0和智能制造背景下,還需進一步研究發展。隨后各位副理事長介紹各自企業MES的發展情況。
[北京元工國際科技股份有限公司]:
元工國際是從2004年開始從事MES的開發工作。那時我們承接了東風商用車重型車廠的MES開發,結合日產制造專家在精益生產方面的指導和對MES理念、模式的學習,以“科學指揮”做為MES的基本定位,從計劃和執行著手,實現了計劃的滾動排程和動態排程。
滾動排程是對3日滾動計劃的排程。
動態排程,根據生產的實際進展、異常停線(通過鏈動、AVI和上下線等采集方式獲得)和人工調度(調序、暫掛、停裝、離線、返線等),動態“預計”進度并自動調整關聯的細節計劃(分裝、上掛、物料配送、設備控制、人工防呆防錯指示等),關聯計劃與“主線”計劃實現時間同步(精益JIT)和順序同步(與主線要求的順序一致)。
俗話說“計劃趕不上變化”,實際生產難免發生異常,如物料送達異常、零件質量異常、設備異常等。當這些異常發生時,MES通過調度(人工的調度命令)和同步(自動的動態排程)兩個層次,完成詳細計劃的更新,使詳細計劃重新回到“協調”狀態。
元工MES的制程管控,融合了設備采集、人工實績采集、流程控制和質量控制,便于各級管理者掌控生產進展,同時為動態排程提供必要的輸入。
元工MES還實現了制造的協同監控、MBOM、現場工藝、質量控制、采購預告、精益拉料、現場投料、轉序、線旁庫/在線庫、扣料和設備維護等功能模塊。
在東風汽車實現了整車、發動機和零部件等多家工廠的MES,是以流水線為主、純離散制造為輔的模式,先后在東風商用車(沃爾沃)、東風日產、鄭州日產、東風雷諾、東風乘用車和東風特商實施。
2009年開始為徐工集團開發實施MES,花了近兩年時間深入開發了純離散制造(下料、焊接、機加等)的功能需求,并擴展了供應商協同采購、產品檔案、成品庫存等功能模塊,先后實施了徐工集團的十多個事業部。
2015年起,元工MES擴展到電子制造企業,經過一年多的開發和上海劍橋的實施,用戶給予了很高的評價,2017年將擴展半導體、快銷品應用方向。
元工MES是在元工國際配置開發平臺SAW的基礎上實現的,SAW平臺實現了一次配置多平臺多方式運行(.net C/S,JS/Java B/S,Android和iOS的Native App),不但提高了十倍的開發效率,而且有很強的客戶適配能力,客戶的IT人員和業務人員都可學會配置和開發。
[通力有限公司]:
通力公司自成立20多年來,一直致力于企業信息化服務工作,從起始的CAx單點應用工具,到PDM、CAPP、MES等應用系統實施開發,到目前的各種信息化應用系統集成和企業間協同等。其中,從2006年開始的MES技術與應用服務,已經在十多個大型離散制造業的工廠、數十個車間得到實際應用。主要用戶包括航空航天等國防軍工行業、發動機制造行業等,業務范圍涵蓋機械加工、裝配、熱表處理、鈑金、焊接、檢測、鑄造、電裝等多個業務領用。
通力MES系統以西門子Camstar為基礎,通過業務建模、功能配置、自主研發等多種技術手段,形成了覆蓋大多數離散制造業和軍工行業制造業務的整體解決方案,包括工序級高級排產、生產計劃管理、生產準備、工段管理、現場生產管理、質量管理、協作管理、工藝管理、裝配管理、工裝工具管理、按燈管理等業務功能。同時,通過自主研發的集成網關實現了和ERP系統、DNC系統、底層儀器儀表層的業務數據的縱向貫通;結合公司自身在PDM、CAPP方面的技術與產品,實現了從研發到制造的端到端的集成。以MBD為標志,通力公司MES產品與公司其他研發、管理等產品共同形成支撐“智能制造”的產品與技術體系。
通過MES系統實施應用,通力公司協助車間管理水平由單純的人工管理方式,逐步提升到管理流程電子化、現場管控透明化、生產準備敏捷化、過程追溯無紙化、設計生產一體化的管理效果。
在管理流程電子化過程中,每個管理角色都能夠從相關節點實時獲取對應信息并快速響應,關鍵數據由人工干預檢查變更為系統自動處理,準確率能夠達到100%。通過現場管控透明化,操作工對生產任務完成情況進行及時反饋,按燈系統可以對現場問題進行快速呼叫,通過車間協作平臺對外協任務在其他車間的生產情況實現透明、全程跟蹤,通過電子看板、報表等手段實時展示零件的生產進度、在制品積壓狀況、質量狀況等信息。有效解決離散制造過程中,各型號產品的生產計劃制定缺乏統籌管理和透明化,不同型號產品任務之間可能存在生產資源的沖突等一系列突出問題。
在MES系統中,生產任務能夠實時下達到各個生產準備崗位,通過和PDM、CAPP、工裝工具、DNC、庫存等系統的集成,實時獲取相關數據,實現提前生產準備,各個準備崗位快速反饋準備情況,從而達到縮短生產準備周期,提高設備利用率的目的。
以過程追溯無紙化為標志,對現場流轉的全部單據進行結構化處理,將生產數據在系統持久存儲;建立可配置的數據收集模型,快速適應單據信息變化,消除系統的影響;通過生產程記錄歸檔打印等功能,實現生產單據無紙化管理和信息流轉;通過在制品臺賬、質量追溯臺賬等功能,實現交付產品正向和逆向追溯,徹底消除人工管理模式造成的誤差和低效。
以MES系統為核心,實現了PDM、CAPP、MES、ERP、DNC等系統的實時數據交互;統一產品數據源管理模式,實現了設計、工藝、生產數據的同步管理和設計到生產的快速轉換;版本化的工藝管理方法,使得工藝數據的快速復制和變更成為現實,從而能及時響應生產變化,保障產品按時交付。
[北京亞控科技發展有限公司]
亞控科技是亞洲規模最大的自動化軟件廠商,始終以力促中國從工業大國向工業強國轉型為己任,多年來從事組態軟件產品的設計研發和應用實踐,早在2008年已總結出來一套監控模型完全可以描述企業的生產監控系統,已廣泛應用于很多項目現場。
從2010年開始,歷時六年整,投入巨資,招募各學科精英,潛心研究,大膽創新,先后經歷兩次失敗(KingFusion1.0和KingFusion2.0),終于開發出全組態的管控一體平臺KingFusion3.0。KingFusion3.0可以幫助企業實現產線監控和生產管理的完美結合,打通企業內部縱向和橫向各系統層級間的數據流,構建了一個基于企業過程數據和業務數據的管控一體化平臺。通過KingFusion平臺可快速完成特定行業的MES解決方案的開發與應用,通過工藝流程和業務流程的可組態,簡單、方便地實現生產過程透明化、生產管控實時性及產品與設備全生命周期管理,進而提升生產設備的績效評估和產品的質量管理,最大限度提高生產運營效率,降低企業運營成本,提高企業盈利能力。
目前的工控軟件領域,在生產設備層面,有可組態的PLC和DCS;在監控層,有可組態的HMI和SCADA;在業務管理層,有可配置的ERP,但在生產管理層,一直是個空白。KingFusion3.0的成功可以說填補了這一項空白,不僅為國內首創,也為世界首創(沒有之一)。
KingFusion3.0的誕生必將成為中國乃至世界制造業發展歷史上的重要里程碑。
[北京蘭光創新科技有限公司]
北京蘭光創新科技有限公司(以下簡稱:蘭光創新),秉承企業“誠信、敬業、創新、合作”的核心價值觀,以“專注制造信息化,共圓制造強國夢”為企業的歷史使命,公司一直致力于為離散制造企業提供智能工廠的整體解決方案,幫助企業打造具有國際水準的智能工廠。目前,在全國有包括航天、航空、兵器、電子、船舶等500余家高端客戶,已經成為了國內領先的智能工廠方案供應商。那么,在智能制造熱潮之下如何獨樹一幟成為業內領軍企業?蘭光創新有哪些“道”與“法”?帶著這些問題,e-works記者采訪了蘭光創新總經理朱鐸先,并找到了答案。
一、源于實踐的發展基因
隨著數控設備增多,各機床的控制系統不同,傳輸軟件不同,每次傳程序都是用筆記本熱插拔,工作效率低,且容易造成筆記本或者機床的通訊口燒掉;加工程序保存在個人的電腦中,查找不方便,易調錯程序,造成產品報廢等情況;生產過程不透明,沒有量化,相關管理者對生產具體情況不了解,無法做出及時、科學的決策;大部分企業在信息化上游相對比較完善,大多實施了如CAD/CAM/ CAPP /PLM/ ERP等信息化系統,也取得了較好的使用效果,但在車間層面,信息化基本上還是真空……對很多身處制造行業的人而言,出現這些問題很多都停留在抱怨和尋求幫助的階段,而對于北京蘭光創新科技有限公司的創始人朱鐸先看來,如果能解決這些問題,就是很好的商機。
在實踐基因的強力推動之下,2002年北京蘭光創新科技有限公司成立,并成為國內第一批致力于DNC機床聯網系統應用推廣的專業公司,蘭光提供的DNC系統可以很好地解決以上問題,包括加工程序的網絡傳輸、數據庫管理、編輯仿真等,在效率、質量、安全性等方面,對企業都是很好的提升。由于產品具有功能強大、穩定性好等特點,在航天、航空、兵器等軍工及機車、機械制造等高端客戶中得到迅速的普及,在高端市場上,占有率高達70%以上,成為行業的領導者。
二、忠于需求的成長軌跡
為了更好地滿足用戶在制造信息化方面的需求,自2005年開始,蘭光創新研發了程序管理、刀具管理、MDC(機床監控)等自主產品,并開始MES的學習與研究。為解決MES中自動排產的技術瓶頸,在2007年引進了德國JobDISPO APS,并從2008年開始,公司在MES方面進行了全力的研發。由于具有強大的高級排產、數據自動采集、過程協同制造等非常實用的功能,蘭光MES非常適合軍工等多品種小批量復雜生產管理的要求,很快就在航空、船舶、兵器、機械制造等行業得到了很好的應用,并獲得“離散行業最佳MES產品獎”、“中國制造信息化MES/DNC優秀供應商”、“2014年度中國工業軟件優秀產品獎”等榮譽。
蘭光MES制造執行系統是基于J2EE平臺開發的。從技術上,系統具有以下幾個特點:
1)架構先進?;赟OA架構,提供各類服務接口,支持多種數據交換格式,系統具有良好的集成性與靈活性。
2)領先的平臺化MES。蘭光MES在深入分析制造業務的基礎上,將先進的架構與開發技術相結合,以信息流引領和協調業務流、資源流,實現多流合一,構建出面向服務、模塊化的先進智能制造平臺,具有實施快捷、擴展性強等特點。
3)以精益生產為主線,可促進精益生產在企業的進一步落地。蘭光MES以精益生產為主線,用信息化的手段,處處體現精益生產的特點,從計劃源頭、生產過程、庫存管理、質量控制、看板化管理等各個方面,幫助客戶“識別浪費,持續改進”,確保一個“流”的生產,從而做到信息化與精益生產有機結合,使MES成為精益生產落地的載體,可有力地促進企業精益生產的深入應用。
4)智能化MES。蘭光MES采用先進的CPS、APS等技術,以“六維智能”為特點,分別從計劃排產、過程協同、設備底層、資源優化、質量控制、決策支持等6個方面打造國內領先的智能MES系統,可實現全面的精細化、信息化、智能化管理與控制。比如:通過DNC/MDC、基于大數據分析、決策支持、可視化展現等技術手段實現設備的智能化互聯互通;實現生產準備過程中透明化、智能化的協同管理;通過APS,完成計劃的智能排產等多種智能化技術手段,全方位地實現智能化的生產過程管理與控制。
5)企業級的MES整體解決方案。蘭光MES是企業級的MES系統,從實施范圍上講,一套系統可涵蓋機械加工、裝配、電子調試組裝、鑄造等不同專業車間。從具體模塊上講,蘭光MES包括計劃、排產、作業、協同、現場、物料、設備、刀具、質量、決策支持、DNC/MDC等20多個模塊,可完全滿足車間各工種的工作需要。
6) 通用性強。蘭光MES應用范圍廣,對硬件沒有特殊要求,服務器主頻2GHz、內存8G以上即可滿足使用要求;客戶端能運行Windows XP以上版本的計算機均可。蘭光MES系統支持ORACLE9i及以上版本,數據采集系統支持實時數據庫。
三、專于離散的市場策略
蘭光創新自成立以來,秉承“誠信、敬業、創新、合作”的核心價值觀,以“專注、專業、專長”的聚焦戰略,和以“做好每一個客戶,讓客戶成為口碑的傳頌者”的市場策略,一直致力于為離散制造企業提供智能工廠解決方案,幫助企業打造具有國際水準智能工廠為己任。
蘭光創新產品包括MES系統、LPS精益生產系統、CPS協同制造管理系統、機床聯網、機床監控、刀具管理、高級排產、3D可視化等,在航空航天、軍工電子、機車汽車、機械制造等擁有500余家客戶、是國內智能制造的引領者。
蘭光創新的客戶主要集中在離散制造業的三種類型:
第一種是多品種小批量的軍工等高離散行業。如中船重工陜西柴油機有限公司、河南平原光電有限公司、寧夏共享集團等等。蘭光創新在2012年為共享集團實施了國內領先的DNC/MDC/APS/MES智能化MES系統?,F在,共享集團已經成為工信部2015年46個智能制造試點示范項目之一,2016年2月2日,李克強總理視察該企業時,將其比喻為“傻大黑粗”轉型升級成為了“窈窕淑女”,稱贊是“展示了‘中國制造2025+互聯網’的融合,是新舊動能轉換的生動體現。”2月18日-19日,工信部專門組成調研組實地調研,計劃在全國總結推廣共享集團轉型升級和智能制造的經驗與做法;第二類是大批量生產的企業,如汽車零部件。中信戴卡股份有限公司是全球最大的鋁車輪和鋁制底盤零部件供應商,也是蘭光創新在汽車零部件行業典型的客戶。去年8月份,國家發改委副主任林念修在視察后給予了高度評價:“中信戴卡自動化的生產方式堪稱智能制造的典范,走出了“中國制造2025”的路,是中國競爭力、軟實力的所在和象征,值得業內學習和推廣”;第三類是生產管理更為復雜的單件生產企業,如模具行業。現在,海爾互聯工廠作為國內智能制造的典型代表,在2015年11月初上海工博會上,曾被“馬凱副總理3分鐘11次點贊”并傳為一時佳話,其中,海爾模具就是蘭光創新這類行業的一個典型客戶,也是CPS在離散制造企業的一個典型應用,該項目獲得工業4.0權威,美國辛辛那提大學李杰教授的高度認可,被認為“是工業4.0很好的實踐”。
四、順于潮流的智造未來
制造業是國民經濟的主體,是立國之本、興國之器、強國之基。而這次工業革命,無論是德國的工業4.0,美國的工業互聯網還是中國的制造2025,其實質都是基于CPS為核心的智能制造。國家在《中國制造2025》中明確提出“以加快新一代信息技術與制造業深度融合為主線,以推進智能制造為主攻方向”,工信部多次指出“以智能制造為主攻方向,實現兩個IT(Industry Technology & Information Technology)融合和倍增發展”??梢哉f智能制造是中國制造業由大變強的關鍵和重要抓手。
作為工業4.0與智能制造的核心,MES的發展必然要與這些核心理念相一致。蘭光創新認為,MES將來的發展趨勢主要表現在以下三個方面:
1)平臺化。隨著一些MES的趨于成熟,國內一些有實力的軟件公司打造平臺化的MES是個必然趨勢,將完全改變以前二次開發量大、軟件版本不統一等現象,為企業提供一個可以方便進行二次開發的軟件平臺。
2)智能化??蛻魧⒉粫H僅滿足于一套常規的生產信息化管理系統,必然會在工業4.0、智能制造的發展過程中提出新的要求,比如智能化。實現設備智能化互聯互通,計劃源頭的智能排產、生產過程的智能管控,包括智能化的生產協同準備、質量管控、生產資源管理,以及基于大數據的智能化決策支持等等。只有這樣,才能明顯提升企業生產效率、質量管控能力與科學決策水平。
3)專業化。MES具有很深的行業背景,沉淀了大量的行業知識,由于各行各業千差萬別,這就注定了MES具有濃重的行業烙印,一家公司的MES不可能適合所有的行業,國內的MES這樣,國外的MES也是如此。這就為國產MES提供了深耕細作的發展機會,通過幾年的競爭與發展,將來的MES產品會更加專業化、市場更加細分化,而不僅僅是分流程MES、離散MES兩個行業那么簡單。MES帶給客戶的是深厚的行業知識,而非簡單一套軟件系統。
蘭光創新在將來還是會堅持“專注、專業、專長”的產品戰略,在自己擅長的領域做產品做細做好,為客戶提供更加完美的解決方案,為引領離散制造MES的發展而繼續努力。
責任編輯:王繼宏