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行業資訊

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為什么說MES軟件是智能工廠的大腦?
[來源: ] [ 瀏覽點擊:234 ] [ 發布時間:2017-02-09 ] 字體:[ ]

MES的定義和作用:

80年代以前,國際上制造業建設的重點主要在企業計劃層和現場設備自動化層。企業計劃層按照客戶訂單、庫存和市場預測情況,安排生產和組織物料?,F場設備自動化層通過控制指令驅動設備完成產品的加工或裝配。

對于企業計劃層來說,缺乏來自車間生產現場的反饋而導致計劃的不準確,同時在對現場設備層的管理上很難解決生產調度過程中的復雜多變問題。因此為了填補企業計劃層與現場設備自動化層之間的鴻溝,上世紀80年代中期,美國先進制造研究機構(AMR)首此提出MES的概念,即:MES是位于上層計劃管理系統與底層工業控制之間、面向車間層的管理信息系統。它為操作人員、管理人員提供計劃的執行、跟蹤以及所有資源(人、設備、物料、客戶需求等)的當前狀態信息。因此,現代企業的生產運作管理流程被抽象為三個層次,即企業計劃層、運營管理層和控制層。

MES,即ManufacturingExecution System制造執行系統。MES國際聯合會(MESA International)對于MES的定義: MES 是一些能夠完成車間生產活動管理及優化的硬件和軟件的集合,這些生產活動覆蓋從訂單發放到出產成品的全過程。它通過維護和利用實時準確的制造信息來指導、傳授、響應并報告車間發生的各項活動,同時向企業決策支持過程提供有關生產活動的任務評價信息。MESA對MES標準功能有12項概述:資源分配與狀態、操作/詳細調度、分派生產單位、文檔管理、數據采集/獲取、員工管理、質量管理、過程管理、維護管理、產品跟蹤和譜系、性能分析、物料管理。

總結起來,MES解決的就是如何生產,生產什么,什么時間生產什么,什么時間已生產什么的問題。

根據MESA 白皮書中的統計報告表明,采用MES 的企業可以平均減少制造循環時間45 %、減少數據錄入時間75 %、減少生產過程的操作量17 %、減少文檔轉換量56 %、縮短交貨周期32 %、提高質量水平15 %和減少文檔/圖紙的丟失率57%。

為什么說MES是智能工廠的大腦?

工業4.0包括了三個維度的集成,即:I) 生產制造(企業內部垂直集成):從ERP的訂單或計劃出發,制作執行計劃并協同執行,計劃派工到設備或人工,設備聯網采控;II) 供應鏈(價值鏈橫向集成):從供應商和進廠物流,一直到客戶和出廠物流,現場物流和在制品、產品的管控;III) 工程技術(端對端集成):從CAD、輔助工藝到工藝應用,再到產品檔案和客服支持。

MES在這三個維度中處于中間的位置,名副其實是智能工廠的大腦。工業4.0的目標,必須實現工廠內部的智能化和自動化。如果要達到工廠的智能化和自動化,必須首先實現數字化。MES是數字化工廠的重要組成部分,數字化工廠要能夠對工廠內的制造資源、計劃、流程等進行管控,在工廠全息可視的基礎上,通過系統集成,與企業層、設備控制層實時交換數據,形成制造決策、執行和控制等信息的閉環反饋。

未來在數字化工廠的基礎上,利用物聯網技術、設備監控技術等加強信息管理和服務,并掌控產銷流程,對制造過程進行智能活動,部分地取代人們在制造過程中的腦力勞動,進而把制造擴展到柔性化、智能化和高度集成化。

MES的發展歷程:

國際上第一個家使用MES的企業是波音飛機制造公司,到目前為止大型制造業幾乎都已經采用或有相關計劃,全球前100大企業比如通用汽車、寶潔、飛利浦和IBM等均已采用MES系統。

國內最早的MES是20世紀80年代寶鋼建設初期從國外引進的。多年來,在流程自動化領域,因為流程自動化天生對數據的采集收集整理反饋有要求,所以MES的應用相對普遍。在離散自動化領域,MES則一直處于空白狀態。其多年來的行業狀況是:僅有上層的ERP和底層的自動化生產線。離散自動化多年的發展過程中,形成了企業層與生產層中間缺失MES的斷層情況。

為什么會形成這樣的狀況?并且企業在之前若干年中都不思改變呢?這是因為在原來企業不愁訂單的情況下,接的一般是少品種大批量訂單,采購、調度和排產相對方便,實時調整的需求不大。而當多品種小批量訂單的趨勢越來越明顯,客戶需求和選項配置越來越多樣化,訂單之間并行的情況越來越突出的時候,MES的作用日益凸顯。

因此,MES的產業拐點源于企業自下而上的需求改變:


過去現在
制造業狀況制造業需求旺盛,重視擴充制造業下行趨勢,企業重視精益生產、降本增效
客戶需求和訂單形式客戶需求相對單一,少品種大批量訂單居多客戶需求多樣化,多品種小批量訂單逐漸增多
排產需求調度排產以季度或年為單位調度排產以周或月為單位
勞動力成本人工成本低人工成本高

MES產業,小荷才露尖尖角:

2015年中國MES市場20億元(含工程實施費),2020年將達100億元,2015-2020復合增速40%。高增長的原因主要是因為中國的離散自動化具有較大改造空間,其中越大型的企業對MES投資額度越高,改造需求越迫切。在這一輪工業4.0和智能制造的產業升級熱潮中,中國制造2025所涵蓋的智能制造的主要增量在離散自動化領域,而離散自動化中MES的普及率極低??梢灶A見,隨著智能制造的浪潮,MES市場藍海的狀況持續時間不會太長,故MES市場布局的關鍵在速度。

誰將可能是MES市場最后的勝者?MES提供商大致分為四種門派:

1)      ERP背景的廠商:ERP自上而下的開發模式使得ERP背景廠商的MES產品在業務流程和整體架構上比較清晰,但是缺乏底層的設備信息,自動化不高、人工輸入比例較大、資料的準確性差。

2)      自動化背景的廠商:它們在控制層的自動化領域,在資料收集的第一個環節上,可以高效有保障地收集到可靠資料,減少人為的錯誤數據產生。它們在從自動化領域特別是從SCADA軟件向上往MES拓展是自然的趨勢。

3)      EPC背景的廠商:即提供整廠生產線的總包商,這些企業具備非標設備的設計能力和整線的集成能力。他們中間的部分廠家也嘗試進入MES領域,但由于他們的基因在于機械設備的設計和集成能力,國外鮮有跨界到MES領域的成功案例。

4)      獨立MES提供商:這類廠商對現場的應變能力較好,系統的彈性較大,靈活多變,適用廣。缺點是其專注于MES中的某一項功能,導致產品效果在管理層上不是那么快或者直接感受得到,同時對工廠的生產改造上帶來的實質性改變較少。

在這四類MES廠商中,自動化背景的廠商占有較大的優勢。究其原因在于:

1)     自動化廠商或系統集成商對生產過程有更深刻的理解。MES是溝通企業層和控制層的橋梁,除了具備深厚的技術背景外,MES行業競爭還需要深刻理解制造業行業信息化建設及技術演變過程、制造行業體制、組織機構、管理模式和業務流程才能提供符合企業業務發展的服務。而自動化背景的廠商往往在其專注的行業深耕,對行業內的生產理解非常深刻,對生產中的細節把握十分到位。

2)     數據采集。自動化廠商或系統集成商的PLC/DCS/SCADA產品或解決方案被大量地應用在工廠中:在數據采集方面,它們占有天然的優勢。

這兩點決定了從自動化產品或系統集成向MES層跨境相對容易,MES是其控制級產品或解決方案的自然延伸,是通往未來智能制造的必由之路。







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