e-works執(zhí)行主編孫亞婷

一、MES應(yīng)用現(xiàn)狀分析

    1.MES出現(xiàn)熱潮的背景

    ①現(xiàn)在絕大部分企業(yè)應(yīng)用到ERP，但是應(yīng)用各有各的好壞，應(yīng)用不好的寄希望于MES來完成它未盡的事業(yè)；②行業(yè)法規(guī)的追溯要求，比如一些追溯等等合規(guī)的要求；③一些零散行業(yè)比較突出，需要制定一個(gè)比較詳細(xì)的車間作業(yè)計(jì)劃；④對于流程行業(yè)來說有一個(gè)五級模型，這個(gè)五級模型也奠定了MES在行業(yè)的定位；⑤是精細(xì)化的管理需求。

    在這個(gè)背景之下，e-works研究發(fā)現(xiàn)，企業(yè)都知道MES很重要，都要去用，但是怎么用，還不是很明晰，大家對于MES的理解也不是很透徹。同時(shí)，因?yàn)镸ES是一個(gè)生產(chǎn)層面的信息系統(tǒng)，由于行業(yè)不同，生產(chǎn)模式的不同，需求有非常大的差異。因此，e-works Research積聚業(yè)內(nèi)專家資源，在深入了解企業(yè)需求、洞察主流供應(yīng)商技術(shù)發(fā)展趨勢的基礎(chǔ)上，站在中立、客觀、全面的角度，于去年8月發(fā)布了《制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）選型與實(shí)施指南》，指南分網(wǎng)絡(luò)版、光盤版、紙質(zhì)版，其中紙質(zhì)版和光盤版發(fā)行了4000份，網(wǎng)上的電子版下載超過1萬人次�；厥沼行д{(diào)查問卷1984份，其中問卷填寫人所在企業(yè)已經(jīng)實(shí)施或者部分事實(shí)MES的有682份，合計(jì)有376家企業(yè)，未實(shí)施的有1302份，合計(jì)起來有823家企業(yè)。

    2. MES的實(shí)施情況

    首先，已經(jīng)應(yīng)用MES的主要集中在汽車、電子和機(jī)械裝備這三個(gè)行業(yè)。通過調(diào)查問卷得出：已應(yīng)用的企業(yè)從功能模塊看主要集中在數(shù)據(jù)采集、過程管理、追溯和質(zhì)量管理，MES應(yīng)用效果則集中體現(xiàn)在對物料的追蹤和追溯、生產(chǎn)過程的可視化、生產(chǎn)控制的閉環(huán)管理以及產(chǎn)品質(zhì)量的提升。

    其次，對于未應(yīng)用的企業(yè)來說（這個(gè)結(jié)果也是從問卷里面得來的），他們所關(guān)注的重點(diǎn)也是在生產(chǎn)過程的控制、物料的及時(shí)反饋、產(chǎn)品追蹤和質(zhì)量控制。同時(shí)，沒有應(yīng)用MES的企業(yè)，未來他們主要是擬通過購買成品的軟件或者是購買軟件以后進(jìn)行二次開發(fā)，而他們的投資金額預(yù)期在50萬以上的比較多，其次是50萬-100萬之間。

    最后，我們通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，企業(yè)在應(yīng)用MES的時(shí)候存在一些共性的問題：

    ·需求不清：由于對MES的理解有限，導(dǎo)致對于MES的需求難以準(zhǔn)確把握，或需求含糊。

    ·希望過高：MES是萬靈藥，能解決之前其他系統(tǒng)實(shí)施時(shí)遺留的難題，如信息及時(shí)反饋、質(zhì)量管理、高級計(jì)劃排程等，但理想與現(xiàn)實(shí)存在較大差距。

    ·邊界不清：MES在功能上與其他信息系統(tǒng)在功能上有一些重疊，如何界定不同系統(tǒng)之間的邊界？MES又該如何與下、上層系統(tǒng)之間集成？

    ·重點(diǎn)含糊：MES有11個(gè)標(biāo)準(zhǔn)模塊，哪些模塊是關(guān)鍵，實(shí)施先后如何？

    ·個(gè)性淹沒：生產(chǎn)模式的個(gè)性決定了，MES需求出呈現(xiàn)很強(qiáng)的行業(yè)特點(diǎn)。如何在不失先進(jìn)性的同時(shí)有效把握自身的個(gè)性化需求？

    ·選型難定：面對眾多不同的MES解決方案，企業(yè)如何撥開迷霧，進(jìn)行科學(xué)選型？

    ·準(zhǔn)備不足：MES是需要大量的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來支撐的，而且很多數(shù)據(jù)是需要從前期的信息系統(tǒng)中獲得，由于準(zhǔn)備不足，隨著MES實(shí)施的深入，相關(guān)問題集中爆發(fā)。

    ·評估缺失：缺乏合理的、科學(xué)的MES應(yīng)用評估體系，價(jià)值難以凸顯，持續(xù)深化應(yīng)用乏力。

二、MES選型與實(shí)施

    1.MES與各個(gè)系統(tǒng)之間的關(guān)系

    圖1解釋了MES與各系統(tǒng)之間的關(guān)系，上層是計(jì)劃層，中間是執(zhí)行層、底層是控制層。ERP向MES傳遞的是生產(chǎn)什么，MES傳遞給ERP的是生產(chǎn)了什么，接著MES會向控制層傳遞我該怎么生產(chǎn)，控制層會回傳生產(chǎn)狀態(tài)。同時(shí)MES會通過控制層告訴設(shè)備如何運(yùn)行，設(shè)備通過數(shù)據(jù)采集反饋結(jié)果到MES。

圖1 MES和各個(gè)系統(tǒng)之間的關(guān)系

    接著，我們看一下流程和離散制造業(yè)MES的應(yīng)用對比。

表1 流程與離散制造業(yè)MES的應(yīng)用對比

    2.不同行業(yè)MES個(gè)性化需求差異

    下面我們根據(jù)剛才的調(diào)查結(jié)果，在應(yīng)用比較集中的幾個(gè)行業(yè)中，來看一下MES個(gè)性化的需求體現(xiàn)在什么地方。

    首先看一下電子行業(yè)，電子行業(yè)比較強(qiáng)調(diào)對一環(huán)保指令的支持，比如WEEE、RoHS和EUP等等，同時(shí)強(qiáng)調(diào)上料防錯(cuò)、控制制程，生產(chǎn)追溯；食品飲料行業(yè)要求生產(chǎn)過程能滿足相關(guān)法律法規(guī)，稱量管理、嚴(yán)格實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的正反向追溯等等；鋼鐵行業(yè)強(qiáng)調(diào)能源管理，還要對設(shè)備狀態(tài)和安全會進(jìn)行檢測和維護(hù)；石化行業(yè)對油品的加工移動過程要進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)控和管理，還涉及到生產(chǎn)環(huán)境的監(jiān)控、設(shè)備的監(jiān)控等等；汽車行業(yè)對于混流生產(chǎn)排程、實(shí)時(shí)生產(chǎn)進(jìn)度掌控、實(shí)時(shí)配送要求比較高；機(jī)械行業(yè)就體現(xiàn)在生產(chǎn)的靈活度，需要在緊急情況能夠緊急的調(diào)度。

    3.MES需求分析常見誤區(qū)

    總的來說，可以看到在已應(yīng)用MES的企業(yè)當(dāng)中，我們發(fā)現(xiàn)MES應(yīng)用最難的是兩點(diǎn)，就是對于MES的認(rèn)識不足，以及難以把握MES的需求。這兩點(diǎn)其實(shí)是共通的，對MES認(rèn)識不足，需求自然是把握不準(zhǔn)的，因此我們會舉一個(gè)范例，看MES的需求應(yīng)該如何來寫或者如何來梳理。

    首先看一下，MES的需求分析，通常會碰到哪六大誤區(qū)。

    第一，需求比較寬泛，缺乏針對性。就拿追溯管理來說，可能有些企業(yè)就就用一句話來表述，“我這個(gè)系統(tǒng)需要追溯管理的功能”，這個(gè)表述是相當(dāng)寬泛的，沒有人知道你的要求是什么，稍微好一點(diǎn)的會說我需要對生產(chǎn)過程進(jìn)行追溯、對原材料進(jìn)行追溯、產(chǎn)出比進(jìn)行追溯，這是稍微好一點(diǎn)的。

    第二，用IT的語言描述需求，管理層肯定是無法理解的，因此也不好進(jìn)行決策。

    第三，只注重功能的羅列，缺乏對平臺的關(guān)注。一個(gè)功能，到底是通過配置來實(shí)現(xiàn)還是通過平臺的開發(fā)或者是直接寫代碼來實(shí)現(xiàn)，在功能的實(shí)現(xiàn)以及效率上，會有很大的區(qū)別。

    第四，就是好高騖遠(yuǎn)，可能有一些高級功能希望一下子實(shí)現(xiàn)，胡子眉毛一把抓，到時(shí)候什么都抓不住。

    第五，與現(xiàn)有系統(tǒng)的集成方案考慮不周，現(xiàn)在很多用MES的企業(yè)是有一些信息化基礎(chǔ)的，例如已經(jīng)用了ERP或者供應(yīng)鏈系統(tǒng)，MES怎么樣跟這些系統(tǒng)集成起來，需要詳細(xì)的方案。

    第六，需求分析變成了各個(gè)MES供應(yīng)商的特色功能羅列。現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)上比較方便，經(jīng)常有一些會議和論壇，大家做需求分析的時(shí)候，可能只是看供應(yīng)商有哪些功能就羅列上去，淹沒了自己的特色。

    因此，我們總結(jié)出制造企業(yè)應(yīng)用MES的前提有：

    ·理解MES的功能和特點(diǎn)。

    ·明確MES的實(shí)施目標(biāo)。

    ·梳理自身實(shí)施MES的詳細(xì)需求。

    ·明確MES與底層自動化和ERP等系統(tǒng)的集成方案和分界點(diǎn)。

    ·明確MES的實(shí)施步驟和實(shí)施范疇。

    ·得到企業(yè)高層領(lǐng)導(dǎo)的支持，確保有足夠的經(jīng)費(fèi)投入。

    ·建立由信息化部門、生產(chǎn)管理和車間骨干人員組織的實(shí)施團(tuán)隊(duì)。

    對實(shí)施和二次開發(fā)的長期性做好心理準(zhǔn)備。

    4.MES需求分析范例

    這是某公司的一個(gè)MES整體框圖，它規(guī)劃的MES實(shí)施不只一期，像中間黃色虛線部分是準(zhǔn)備第二期再來完成的。

圖2 MES需求分析范例

    圖3以“上料防錯(cuò)”為例，列舉了MES需求應(yīng)該如何寫。

圖3 某企業(yè)MES上料防錯(cuò)詳細(xì)功能描述

    圖4是MES和其他系統(tǒng)的關(guān)系，這也是一個(gè)企業(yè)真實(shí)的圖，藍(lán)色的部分是MES系統(tǒng)需要處理的，虛線的部分是供應(yīng)鏈系統(tǒng)需要處理的，實(shí)線的部分是ERP系統(tǒng)處理的，還有一個(gè)綠色的部分是多個(gè)系統(tǒng)共同處理的。這樣做的好處是系統(tǒng)邊界劃分得比較清楚，而且這個(gè)劃分的原則就是每個(gè)系統(tǒng)就做擅長的事情。同時(shí)，這樣做以后，也能給業(yè)務(wù)部門，一個(gè)明確的答復(fù)，有時(shí)候業(yè)務(wù)部門提的需求并不知道是在MES系統(tǒng)里面實(shí)現(xiàn)還是在ERP系統(tǒng)里面實(shí)現(xiàn)，界限劃分清楚之后也便于給業(yè)務(wù)部門一個(gè)答復(fù)。

圖4 MES和其他系統(tǒng)的關(guān)系

    下圖是一個(gè)比較典型的選型的流程，作為選型來說總結(jié)兩點(diǎn)，先技術(shù)后商務(wù)。先和廠商把技術(shù)部分談好再進(jìn)入商務(wù)談判的部分。

圖5 選型流程圖

    5.MES實(shí)施的要點(diǎn)

    第一，做好詳細(xì)的需求分析。第二，做好需求變更管理。第三，要按照軟件工程的要求嚴(yán)格做好二次開發(fā)的管控；第四，做好上線前的策劃，在上線之前我們需要對MES的需求做一個(gè)確認(rèn)，看看基礎(chǔ)數(shù)據(jù)是否準(zhǔn)備妥當(dāng)，系統(tǒng)的接口是否已經(jīng)測試，；最后一個(gè)項(xiàng)目的驗(yàn)收，所謂項(xiàng)目驗(yàn)收并不是指MES一上線就驗(yàn)收，它的驗(yàn)收應(yīng)該是在系統(tǒng)運(yùn)行一到兩個(gè)月以后再進(jìn)行，驗(yàn)收的過程應(yīng)該是每一個(gè)相關(guān)的部門對于他這個(gè)部門的功能依次進(jìn)行審核，審核之后由部門領(lǐng)導(dǎo)簽字，審核的結(jié)果有三種，功能實(shí)現(xiàn)、功能沒實(shí)現(xiàn)，通過變通的手段實(shí)現(xiàn)。對于未實(shí)現(xiàn)的或者是變通實(shí)現(xiàn)的功能，需要做好詳細(xì)的記錄。同時(shí)大家也都知道，系統(tǒng)上線并不是結(jié)束，需要不斷改進(jìn)。

    圖6是MES實(shí)施階段劃分。首先MES需要在數(shù)據(jù)集成的技術(shù)上實(shí)現(xiàn)可視化，以及在可視化的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)精細(xì)化的管理，這些才能實(shí)現(xiàn)透明化的管控。然后，在透明化的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)均衡化，在均衡化的前提下實(shí)現(xiàn)高效。

圖6 MES實(shí)施階段劃分

    圖7是e-works總結(jié)的MES深化應(yīng)用五級成熟度模型，分為初始級、規(guī)范級、精細(xì)級、優(yōu)化級、智能級五級。

圖7 MES深化應(yīng)用五級成熟度模型

三、MES典型應(yīng)用案例

    1.東風(fēng)汽車股份有限公司MES應(yīng)用案例

    東風(fēng)汽車目前采用以下幾個(gè)功能：

    ·數(shù)據(jù)采集：目前采用條碼，未來打算用汽車芯片，不僅解決生產(chǎn)中的問題還能解決銷售和售后服務(wù)中的系列問題。

    ·過程監(jiān)控：依靠AVI 系統(tǒng)，對車體進(jìn)行跟蹤，并將信息傳送給輸送鏈系統(tǒng)和相關(guān)過程設(shè)備，相關(guān)設(shè)備根據(jù)條碼進(jìn)行工藝選擇、防錯(cuò)。

    ·同步物流：根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)進(jìn)度，拉動物料需求，車間配料準(zhǔn)時(shí)化，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)準(zhǔn)時(shí)化。

    ·產(chǎn)品追溯：可追溯到批次信息、操作工人及一級供應(yīng)商信息。

    ·信息系統(tǒng)與業(yè)務(wù)管理集成：依托MES實(shí)施，實(shí)現(xiàn)DFA-BOM、DFA-SCF及SAP各系統(tǒng)集成，數(shù)據(jù)共享，打通設(shè)計(jì)、采購、生產(chǎn)與質(zhì)量間的“部門墻”。

    圖8是東風(fēng)MES和其他系統(tǒng)之間的關(guān)系。

圖8 東風(fēng)MES和其他系統(tǒng)之間的關(guān)系

    2.華潤雙鶴MES應(yīng)用案例

    華潤雙鶴行業(yè)特性：

    ·生產(chǎn)工藝：工藝機(jī)理復(fù)雜，生產(chǎn)過程包含復(fù)雜的物理和生化過程，及各種突變和不確定性因素。

    ·物料管理：非輸液制劑的生產(chǎn)時(shí)間很長，生產(chǎn)過程中物料轉(zhuǎn)移和交接非常多，批次防錯(cuò)是非輸液制劑比較難攻克的問題。

    ·生產(chǎn)計(jì)劃：主要是大批量生產(chǎn)，只有滿負(fù)荷運(yùn)行，才能將成本降低；生產(chǎn)主要面向庫存，沒有作業(yè)單的概念，年度計(jì)劃更具有重要性。

    ·調(diào)度管理：以配方為核心的生產(chǎn)模式，只存在連續(xù)的工藝流程，不存在與離散企業(yè)對應(yīng)的嚴(yán)格的工藝路線。要考慮產(chǎn)品配方、產(chǎn)品混合、物料平衡和污染防治等問題，蒸汽、冷凍水、壓縮空氣和水電等動力能源輔助系統(tǒng)也要考慮。

    ·批號管理：藥品生產(chǎn)過程要求有十分嚴(yán)格的批號記錄，從原材料、供應(yīng)商、中間品以及銷售給用戶的產(chǎn)品，都需要記錄。

    ·生產(chǎn)環(huán)境：生產(chǎn)過程需要在無菌的條件下進(jìn)行，對設(shè)備嚴(yán)密性、生產(chǎn)操作、環(huán)境的要求很嚴(yán)格。

    ·合規(guī)管理：生產(chǎn)過程要滿足GMP、FDA等法規(guī)的要求。

    華潤雙鶴MES系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路是建立一整套符合國際標(biāo)準(zhǔn)、能及時(shí)處理和傳遞生產(chǎn)相關(guān)的信息，包括全廠工藝及數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控SCADA系統(tǒng)，能源管理系統(tǒng)，物料管理系統(tǒng)，生產(chǎn)管理系統(tǒng)，及與集團(tuán)ERP系統(tǒng)接口的系統(tǒng)。它能使生產(chǎn)相關(guān)人員明確工作任務(wù)，及時(shí)了解和解決生產(chǎn)中存在的問題，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的批跟蹤、實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的透明管理，提高產(chǎn)品質(zhì)量，精確產(chǎn)品成本，增強(qiáng)企業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的核心競爭力。同時(shí)，把ERP系統(tǒng)與新建的生產(chǎn)自動化系統(tǒng)有機(jī)的集成在一起，使信息化系統(tǒng)更加完整。

圖9 華潤雙鶴MES系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路

    本文根據(jù)e-works執(zhí)行主編孫亞婷在中國制造業(yè)MES應(yīng)用（深圳）年會上的演講整理而成，已經(jīng)本人確認(rèn)。

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本文標(biāo)題：MES/ERP系統(tǒng)選型、實(shí)施與應(yīng)用

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