制造执行系统 IT战略工厂的特色

　　MES是一剂治疗工厂伤痛的万能良药吗?所谓的制造执行系统(MES)工具能够治疗许多制造业的病痛。但其诀窍是:只能在某一时刻适当地服用一点这种万能良药。  
 
    　西门子Simatic IT公司的产品经理Matt Holland先生问道:"在四面围墙包围的工厂中，真正的痛点究竟是什么?"是产品的质量、安全性、规章制度、OEE (整体设备效率)、计划调度、维护还是全然不同的标准和全球不同工厂的系统程序?所有这些常规问题，MES(制造执行系统)都可以帮助解决。

  　  Holland先生说，首先，我们应该清楚问题是可以解决的;其次，先将IT放在一边;第三，根据我们工厂所从事的业务，将问题分成轻重缓急，然后一一解决。今天，凡是立于不败之地的公司都是这么做的。他说:"我发觉在目前采用MES技术，具有更大的操作驱动潜力，更能将精力集中到与利润相关的项目上"。Holland先生认为，这一切情况的发生都是因为公司被迫而不得不改变他们的技术文化。

　    他看到了其受

两面挤压的局面:从底部向上挤压的"控制一侧的结构图景更加简化";而从顶部向下挤压的ERP技术将会越来越向工厂方向倾斜。他说:"IT部门必须放弃一些权利。在现实中，由于受工厂制造部门需求的驱使，IT不得不向工厂的车间转移"。正如他所补充的那样，其底线落在业务和财务IT之间的那道传统的砖墙上，由于开放式技术和"微软入侵车间，操作和工程设计已被拆散。是什么原因呢?因为对以低成本的实施和支持获取功能性及灵敏性而言，公司看到了它的利益存在于单一的底层基础结构之中。

    　这就是说，制造商需要具有远见。Rockwell自动化公司的全球制造解决方案主管Dominic Malloy先生说:"必须明确地制定一个3～5年的业务战略。为了认清这一战略的主要障碍，需要借助KPIs (关键绩效指标)来检验您是否已经击中目标。"

   　 正如Pantek公司总经理John Bailey先生所说的那样，能够达到这一定义水平的公司太少了。他们确信需要MES技术，但认为其包罗的范围太广了，他们需要清楚地了解其可能性、优先性及其交付使用的能力。

 　   严格的范围
   　 MES技术涉及到许多方面。Pantek公司的咨询经理Stuart Richards先生认为，大部分公司已经意识到他们在这中间需要MES"万能胶"--其意义就在于将业务和工厂的数据结合起来，并从中获利。

    　Malloy先生说:"项目的成功实施包括了一个具有交叉功能的团队在项目中起到的推动作用。"最好的建议:根据质量、IT和生产的总体情况，全面了解MES系统的要求及其所包含的意义。Richard先生还顺便提醒道，如果现在生产中还没有采购MES系统，那么总觉得这是非常困难的。"其实他们是最终使用MES系统的用户，他们将会从中获益。"可以举出许多公司的例子，为了召开所谓的"碰头会"，他们花了很多冤枉的时间，实际上有更好的办法来解决。第七是确定目标。这样您才能衡量项目获得成功的可能性。第八是实施力度。Bailey先生说:"如果不能从最终用户那里真正获得强有力的支持，那么就无法取得成功，这种驱动力是来自企业上层。"

   　 MES不只是实现产品追根溯源，其目的是在于影响制造行业的大环境。

   　 遗留系统
 　   从功能角度来看，集成、配置及处理遗留系统相对比较容易。大部分MES系统的经销商认为其在各个层面上都非常直接，应归功于现场总线工厂的网络标准、OPC、微软平台及网络技术。至于对人们及其技能而言，Holland先生认为:"最前面的合作团队是一个自下而上、组织非常严密的机构，但实际配置/集成工作则是自下而上展开的。您不需要掌握核心技术，例如不必了解如何与工厂内较陈旧的设施进行整合。"

    　Holland先生说:"跨行业库可以针对不同行业，并按照特殊的行业要求量身定做。"一旦库开发完成，就可以重复使用，便于在企业不同工厂甚至是全球范围内进行标准的推广。Malloy先生确信集成并不一定就是一个技术问题。他还说:"有一些很好的低成本集成工具，假如您的体系结构是开放式的，那就几乎完全不需要由经销商参与。独立的系统不一定是个问题--您可以编写一个接口或以更简单的方式共享数据。如果它已经比较陈旧了，但对公司仍然有用，那么该系统仍可

以继续运行，但您需要通过翻阅业务案例来了解到底是维护接口还是简单地替代那个系统更为经济。

    　另一种观点:对于Richards先生来说，关键是在于决定集成什么、为什么集成、如何集成以避免落入代价高昂的陷阱。他问道:"有很多种费用昂贵的中间件和网络方法，但您需要所有的功能吗?"Bailey先生表示:"集成始终是一个折衷妥协的问题。您可以通过一些花哨的或是一些适合于业务的方式实现高速集成。"

  　  Bailey先生告诫道，与遗留系统，例如与老式SCADA系统集成更是一个问题。如果您并不希望深入了解这些系统并尝试改变他们，那么就将它们放到MES系统中。无论如何，用于MES系统集成的S95模型，为制定方案，连接您的生产和业务IT的各个方面提供了一个很好的方法。

    　技巧:早一些对制造提出要求，能够更快地确认所希望实现的功能与集成问题。例如，对西门子而言，那种任务可以利用行业模板进行简化:集成工作主要通过配置，即采用更少的编程手段。

　　工具和技术
   

　现在再回到可能性方面，典型的MES工具包括系统计划制定、审计追踪、跟踪和回溯、绩效管理、库存管理、OEE监控、劳动生产率测定以及利用率。Holland先生将西门子的技术概括为:制定操作流程，然后从一套可升级的软件中选择您所需要的功能。

   　 "这套系统通过一个建模工具进行协调，基于S95标准，它允许对功能需求进行分析和细化，这样就可以看到不同功能和产品之间的交互作用。"一般企业会采用客户机/服务器架构，也有相当一部分的用户希望通过因特网发送报表。西门子的解决方案使用了微软Visual.Net studio软件来开发客户化应用程序和多种多样的人机界面(HMI)来提供数据。

   　 除此以外，客户最需要的是一个相当开放的、可以归档的实时数据库，再加上一个灵活的报表工具，使各种信息为组织机构内各级人员服务。Malloy先生认为，与下面控制系统连接的数据库的能力及具有开放的结构是非常关键的。这种系统的费用为50000～500000英镑。对于投资回报(ROI)周期而言，据Malloy先生报告说:"我们最近完成了一个项目，其投资回报期为6个月，尽管您一般通常希望回报期能够长一些，譬如说一年。"

　　关于最后的建议，Bailey先生说:"尽最大努力，从您的IT系统中获取更多的收益。"为了达到这一目的，他建议考察系统实施的费用，以及如何管理数据和软件。只有那样，在IT环境的规程才能更好地用于车间管理。

    　Holland先生再次强调了优先采用S95模型的重要性。他指出:"对于MES系统，我们已经等待了很长的时间。我们还没有强大的业务论据或任何标准来定义它，但现在这一切都已经到位了。"

    　之后，MES可以让您了解到您正在从事什么工作，也就是说了解实时的、每小时和每一天的车间信息，例如了解在两个水平上所做的决策。

    　然后MES可以转向对特例问题的管理，例如物料短缺、停机时间、返工或产品的召回。正如Malloy先生所说的那样:"这就是快速反应的能力。"如果您知道生产一件产品需要多少时间，以及有限的计划和工厂的生产能力，那么一方面您就可以与供货商打交道并满足客户的需求，另一方面还可解决您自己的问题。一个实时计划员一定与生产车间有着密切的联系，他可以告诉您根据现有的生产单元能够制造出什么产品，以及停机时间和目前的运行速度等。然后，您可以根据您的生产能力重新制定生产计划以满足关键客户的紧急订单，并履行您的承诺。Malloy先生评论说:"这对于双方都有好处--您可以更快地做出反应，从市场中撤回，而对于您的供货商而言则更具有预测性。"

  　  在本文中，由于公司趋向于按订单生产而不是按库存生产，因此对MES的需求越来越高。这一切说明，要完成较小批量的订货，就需要缩短周期时间和开发更加灵活的制造工艺流程。正如Holland先生所说:"现在零售商成了上帝，他们要求更加灵活和不断扩展的产品"。这意味着内部的变化，并需要您更好地与供货链合作。从这一观点来看，一个好的MES，应该能为供货链提供足够的可视化能力。

   　 还有许多其他的问题也需要由MES来解决。供货商越来越多地要求对物料和产品的来源提供更详细的信息。特别是食品、饮料、化工、制药等行业的情况更是如此。Malloy先生认为FDA管制范围以外的环境对此要求越来越高。他说:"凡是其

他有很好追跟踪和回溯系统的行业，对此的要求也会变得愈发严格"。这样的系统往往并不是强制性的，但它能够始终满足行业技术发展的要求，而且可以减少由于产品召回、服务等产生的问题。

   　 MES不只是实现产品追根溯源，其目的是在于影响行业大环境。Malloy先生评价说:"MES是始终坚持行业法规的，因此会增加您项目的份量，并且给制定规章制度的权威部门提供这样一个概念:即通过追踪所有的零件，直至产品以及在生产中发生的一切行动和事件，证明您完全是在其特定的指导路线下工作的。

　    现代的MES技术还利用业务智能系统来提供一切，包括从双向沟通到整个电子车间管理和维护管理，以及优化自动化生产的各个方面，以适应需求的不断变化。它们包括一系列特定领域的工具。

   　 成功的标准——有以下步骤通向成功之路：

　    第一，管理理念的变革。John Bailey先生谈道:"MES系统改变了管理文化及所有生产设备的操作参数"。因此，这是成功的企业必

需的。

   　 第二，经销商/最终用户之间需建立真诚的、战略性的伙伴关系，而不应该是敌对的和成本最低的合作。

    　第三，标准化。采用S95模型，正如Holland先生所说:"从层次构架上，这种模型精确地定义了ERP和控制系统之间的断层及所需完成的功能"。问题是如何将它整合在一起。

   　 第四，系统集成并不等于单纯做接口:MES系统可以连接您的业务/ERP系统与车间/生产流程，但Malloy先生特别提醒说，为了获得全面的利益，必须适当地进行集成。他建议道:"您的手头必须准备一份系统功能的数据图，以此表明系统的哪些部分需要相互沟通及其原因。"

    　第五，不要搞"大爆炸"的方式:Pantek公司的Richards先生坚持认为，用户需要这种模块咬合式结构的MES系统。Malloy先生确实这样说过:"在MES伞形系统结构下，Rockwell公司采用的方法可以评估6或7个项目，这些项目都会带来不同的好处，然后，我们选择那些能够立即产生最高回报的项目。这是一个模块化的构建方法。"关键的一点是:您可以使用早期项目的投资收益来投资其他项目，或者将其作为一个实验性项目，用这笔资金来说服组织机构中其他的人，因为您所选用的MES为该机构带来了切实的利益。Pantek公司的Bailey先生说:"我们经历了一个原型开发阶段，主要是将所有的功能用在一个小项目上--这对于建立信心是有很大帮助的。可以将它看作是一个可控制的顺序。"