適應(yīng)智能工廠的新一代MES所需具備的核心要素

效率科技，智能制造解決方案專家——www.efficient.hk深圳效率科技有限公司www.efficient.hk聯(lián)系電應(yīng)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(yīng)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(shí)現(xiàn)智能工廠(車間)的目標(biāo)。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(jìn)的MES來提升自己的MES？希望本文對此起到拋磚引玉的作用。一、技術(shù)架構(gòu)雖然絕大多數(shù)的用戶不會(huì)關(guān)心MES設(shè)計(jì)的技術(shù)架構(gòu)，但如果是好的MES產(chǎn)品，需首先必須具備先進(jìn)的技術(shù)支撐(如SOA架構(gòu))，只有先進(jìn)的開發(fā)平臺配合上可配置的模塊模組，才可快速構(gòu)建出符合不同用戶場景的業(yè)務(wù)功能。試想一下：在制造管理中每個(gè)人的業(yè)務(wù)愿景和管理風(fēng)格都不一樣，有的要求嚴(yán)謹(jǐn)、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(gè)強(qiáng)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(huì)崩塌、宕機(jī)。這就是為什么西門子、達(dá)索等工業(yè)軟件產(chǎn)品大多采用SOA架構(gòu)的原因，在此基礎(chǔ)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(gè)靈活的、低耦合性的基礎(chǔ)模組就能構(gòu)建出百萬種不同的業(yè)務(wù)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(biāo)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(shù)。二、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(jì)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(shè)備維護(hù)管理的五大基本模塊，當(dāng)然也應(yīng)同時(shí)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(shè)備接口模塊(另述)，否則無法實(shí)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(biāo)《數(shù)字化車間通用技術(shù)要求》、《智能工廠通用技術(shù)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(shè)智能車間的基礎(chǔ)條件。三、平臺化市場上的MES主要分為基于客戶需求的項(xiàng)目級、客制化產(chǎn)品，以及通用的平臺化產(chǎn)品兩種類型。項(xiàng)目級別MES優(yōu)點(diǎn)是：個(gè)性化、適用性強(qiáng)、低成本、快速交付，但帶來的缺點(diǎn)是：開發(fā)需求描述中會(huì)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(wù)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(gòu)的穩(wěn)定性也是嚴(yán)峻的考驗(yàn)。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(kuò)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(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)、并大大延長了產(chǎn)品的應(yīng)用期。四、應(yīng)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(shí)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(shè)計(jì)MES。同時(shí)，開發(fā)者們更要根據(jù)生產(chǎn)的實(shí)際需求將所有的工序流程關(guān)系梳理清楚，并按照ISA95等標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)建平臺化MES產(chǎn)品，以利于與其它各類標(biāo)準(zhǔn)化的軟件實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)關(guān)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(yīng)用深度上也是選型的重要考量。優(yōu)秀、資深的MES企業(yè)應(yīng)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(shù)自由配置系統(tǒng)，促使工廠快速實(shí)施既符合行業(yè)共性，又滿足企業(yè)個(gè)性需求的MES系統(tǒng)。五、易操作性隨著IT技術(shù)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(yīng)用習(xí)慣。特別作為基于工廠實(shí)際應(yīng)用的軟件產(chǎn)品，由于用戶是基于車間層，因此需具備易學(xué)、易用、快速上手的特點(diǎn)，如：采用一目了然的界面功能圖標(biāo)、以流程引擎來推動(dòng)快速應(yīng)用的操作方式。在實(shí)際應(yīng)用過程中，每個(gè)操作人員進(jìn)入系統(tǒng)后，不管是熟手還是新手都能快速的進(jìn)入自己的應(yīng)用界面、并找到自己需要的功能菜單，并明晰與自己有關(guān)的全業(yè)務(wù)流程，并大量采用拖拉、鏈接等類似于Win7、Win10等操作模式實(shí)現(xiàn)快速、便捷的組合、拆分、放大、縮小、隱藏等操作。當(dāng)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(biāo)又適用與觸摸屏等方式的顯示器等。六、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(jìn)行管理。但在近些年智能工廠的建設(shè)中，由于生產(chǎn)對柔性化、動(dòng)態(tài)性、實(shí)時(shí)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(quán)限。MES的一個(gè)重要作用是把各類庫房高效有序地管理起來。因?yàn)楹芏嗥髽I(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(dǎo)致大量原料、產(chǎn)品、資金積壓而造成的。MES的設(shè)計(jì)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(guān)系梳理清楚，并按照ISA95標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)建新一代MES，以便把ERP非實(shí)時(shí)的靜態(tài)庫房變成MES實(shí)時(shí)的動(dòng)態(tài)庫房，并且與之一一對應(yīng)、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(yán)重影響到生產(chǎn)計(jì)劃的節(jié)拍，造成更多的管理資源浪費(fèi)并產(chǎn)生更多的孤島數(shù)據(jù)。所以一個(gè)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。七、數(shù)字化排產(chǎn)作為計(jì)劃調(diào)度和生產(chǎn)管理人員，他們最關(guān)心的是如何按時(shí)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(yùn)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(shí)間、人員分布、生產(chǎn)成本、交付時(shí)間等約束條件做出MES里面的自動(dòng)APS高級計(jì)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(dòng)態(tài)的工單執(zhí)行狀態(tài)？如何自動(dòng)計(jì)算工單發(fā)料、生產(chǎn)的實(shí)時(shí)數(shù)量和庫房實(shí)際物料數(shù)量的齊套性？如何將自動(dòng)APS高級計(jì)劃與排程數(shù)據(jù)發(fā)送到仿真系統(tǒng)進(jìn)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(shí)現(xiàn)的情況下就過高的要求上全自動(dòng)排產(chǎn)，結(jié)果導(dǎo)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(yuǎn)，最后徹底掉隊(duì)，失去了中國制造2025這個(gè)彎道超車的機(jī)會(huì)和政策紅利。以上這些數(shù)字化自動(dòng)排產(chǎn)的基本要素都是大家選擇一個(gè)適合的MES產(chǎn)品的依據(jù)。八、可視化功能隨著中國制造水平的突飛猛進(jìn)，以前很多國外的所謂先進(jìn)制造技術(shù)在中國已經(jīng)嚴(yán)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(gè)個(gè)水晶報(bào)表和看板的客制化模式，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足當(dāng)今中國制造快速的個(gè)性化生產(chǎn)管理需要。再比如以前單調(diào)乏味的報(bào)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(diǎn)狀圖、線狀圖、柱狀圖、餅狀圖、雷達(dá)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(bào)表要求、靈活的用戶參觀看板需要，越來越多的移動(dòng)端訪問數(shù)據(jù)等，這些都在要求MES可視化背后的技術(shù)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。九、系統(tǒng)集成能力這里所說的系統(tǒng)集成包括兩個(gè)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(yīng)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(jì)劃、物料)、WMS(對接物流、運(yùn)輸)、仿真(對接數(shù)據(jù))等軟件集成，與IOS、Android移動(dòng)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(shù)實(shí)現(xiàn)方式，比如：XML、CSV、TXT、雙方約定的中間表、Webservice、開放的API接口等。十、設(shè)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(shè)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(gè)不同物理層的各種設(shè)備：儀器儀表、傳感器、AGV、機(jī)器人、工控設(shè)備、數(shù)控裝備、貼片機(jī)、AOI等等。一個(gè)好的MES系統(tǒng)不但能夠收集這些設(shè)備的數(shù)據(jù)，而且采用的收集方式也是以符合國標(biāo)要求和國際標(biāo)準(zhǔn)的通用格式為主。在MES選型時(shí)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(dá)到暫時(shí)的目的。各種工業(yè)總線的集成(例如OPC)，其設(shè)備通訊協(xié)議例如：Profibus、Profinet、Modbus、DF1協(xié)議、SNP協(xié)議、設(shè)備專用API、自定義等。還有一些是直接用設(shè)備數(shù)據(jù)格式對接，例如JSON、XML、CSV、TXT等。上文淺