讲解MES与德国工业4.0核心领域

核心提示：我们都知道德国工业4.0以CPS(Cyber-Physical System)为核心系统，人机物等实体联 并自主控制，从而实现高度柔性和敏捷性，支持廉价个性化制造和少人化工厂，强调横向整合(供应链智慧化和实时化)、纵向整合(MES从计划到执行)和全价值链端到端的设计整合。

我们都知道德国工业4.0以CPS(Cyber-Physical System)为核心系统，人机物等实体联 并自主控制，从而实现高度柔性和敏捷性，支持廉价个性化制造和少人化工厂，强调横向整合(供应链智慧化和实时化)、纵向整合(MES从计划到执行)和全价值链端到端的设计整合。 把人(移动、穿戴设备等)、机(生产线，设备，机器人等)、物(智能产品，滑橇，仓储系统，搬运设备等)，通过工业云联 并自主控制，这些实体既与MES交互，又相互协同。CPS是实现“廉价个性化”制造和“少人化工厂”的核心平台。

工业4.0强调横向整合(供应链的整合和智慧化)、纵向整合(订单、排产、排程，直到装配和加工)和设计整合(含众包设计和客户设计)。从设计直到装配和作业，MES自始至终都成了核心系统。

以巩固德国制造业未来地位为目的的工业4.0战略，从2011年提出至今，在业界的影响力逐步显现，对第四次工业革命的讨论越来越多。我们认为，工业4.0是技术发展的必然结果，对全球制造业必将产生革命性的影响，对之前业内广泛关注的智慧工厂支撑平台MES(制造执行系统)提出了更高的要求。

一、工业4.0的主要改变：

工业4.0是回归“私人定制”，前三次工业革命，生产规模逐步加大，同时个性需求被压抑。工业4.0是“廉价个性化”，请注意这里有两个要点“廉价”和“个性化”，如果有的企业提供了廉价的个性化产品，你不能提供，你就失去了竞争力；如果你能够提供个性化产品，但是没有别人廉价，你也会失去竞争力。工业4.0就是要给企业“以大规模生产的价格提供个性化产品” 的能力。

工业4.0要实现操作工人能够“在家上班”，工厂里只有少数值班人员负责处理异常情况。这一切通过信息化和智能化来实现，机器人的广泛使用是必然的选择，体力工人的数量会大大减少，生产设备可远程“照顾”，实现“无人工厂”。
工业4.0时代的生产体系，在大力度的横向整合和纵向整合之后， 会生产结构将逐步演变，对设计而言上下游紧密协同，客户也可不同程度参与；生产设备“不分你我”，设备资源广泛共享，设备利用率大大提高；“服务互联 ”将为客户提供售后服务。工业的核心竞争力，将是知识产权，而不是生产工厂。

二、工业4.0的技术之路：

工业4.0的核心系统是CPS(Cyber Physical System)，是指把人(移动终端，穿戴设备等)、机(设备，机器人等)、物(仓储系统，传送、搬运设备，滑橇等)等实体，通过计算机 络技术(比如工业云)实现联 并实现自主控制(分布式控制为主)。这样的生产系统是高度柔性的，能够支持个性化的生产，能够实现远程控制。

制造业的横向整合，指的是供应链的智慧化，供应商通过工业云与主机厂实现设计协同、物流协同和管理协同，供应商把自己的生产能力、生产和采购计划、库存信息“共享”给主机厂，以便主机厂生产决策快捷化；提供给客户的产品是可定制的，比如你要买一台汽车，你可以选择座椅的样式、面料、颜色，可以设计座椅上的刺绣图案，主机厂要有每台产品的“档案”，售后服务要记录到档案中。采购物流、现场物流、成品物流和备件物流必须要进行优化，不能以简单的“零担”方式应对。

制造业的纵向整合，主要有两条线，一条是设计线，从产品设计、知识积累，到设计改动或设计客户化，再到现场生产工艺、质量控制，必须敏捷化，对于复杂的工业产品，比如汽车，哪些部分提供选配(比如，汽车的后视镜，可以提供几种供用户挑选，一种车型可能有几十个选配部位，每个选配部位可能有几个到几十个备选零部件可供选择)，哪些部分可用户设计(比如前面说的座椅刺绣)，主要是满足个性化要求。另一条线是生产和物流，客户订单要优化地排入计划，生产和物流能够优化协同地进行，对客户提供生产和物流的全程“可视化”。纵向整合要改造现有的技术体系和计划体系，能够敏捷地一路向下，把技术和计划传递到制造作业管理MOM、过程控制和操作控制环节。

呼唤高水平的MES

工业4.0为工业化和信息化提供了参考标准，要靠技术创新来实现，离工业4.0要求最近的技术平台是MES。MES是以“智造”为核心的，经过二十多年的发展，MES已经成为精益生产的支撑平台，对降低生产成本、提高生产质量正在发挥着不可替代的作用。MES是生产的指挥平台，在异常频发的生产环境中能够Hold住，能够实时掌控生产全貌，为计划优化和调度调整提供决策建议，能够敏捷地应对生产的各种“状况”，通过过程中的质量控制和成本控制，来优化质量和成本。MES本身就是针对小批量生产和个性化生产而设计的，能够满足工业4.0的基本要求。纵观全球的MES产品，多数能够达到CPS的基本要求、提供部分纵向整合能力，能够提供横向整合能力和全面纵向整合能力的相对较少。参数化、平台化的MES产品，功能强大，高度灵活，能够快速适配客户，能够随着客户管理水平的提高而演进，将成为工业4.0时代的智造平台。

元工智造精益生产衍生自丰田生产方式的一种管理哲学，以5S、目视管理、均衡化生产、单件流、自働化、差错预防、快捷换型、标准作业、全员质量管理TQM、全员生产维护TPM等为主要抓手的准时化拉动生产方式，以“零浪费”为终极目标。生产周期减少90%，库存减少90%，生产效率提高60%，缺陷减少50%，废品率降低50%，安全指数提升50%。 6σ是一种统计评估法，核心是追求零缺陷生产，防范产品责任风险，降低成本，提高生产率和市场占有率，提高客户满意度和忠诚度。6σ管理既着眼于产品、服务质量，又关注过程的改进。

德国工业4.0以CPS(Cyber-Physical System)为核心系统，人机物等实体联 并自主控制，从而实现高度柔性和敏捷性，支持廉价个性化制造和少人化工厂，强调横向整合(供应链智慧化和实时化)、纵向整合(MES从计划到执行)和全价值链端到端的设计整合。

以全球最先进的优化计算平台为基础，结合优秀的优化理念和实践，为客户提供物流优化、高级排产/排程、项目优化排程和人员排班等方面的优化咨询、建模、实施和持续改进服务。

美国ARC用三个维度描述智慧工厂，强调了MES的“大脑”作用：

1. 生产制造：从ERP的订单或计划出发，制作执行计划并协同执行，计划派工到设备或人工，设备联 采控；
2. 供应链：从供应商和进厂物流，一直到客户和出厂物流，现场物流和在制品、产品的管控；
3. 工程技术：从CAD、辅助工艺到工艺应用，再到产品档案和客服支持。

美国ARC用三个维度描述智慧工厂，强调了MES的“大脑”作用：

1. 生产制造：从ERP的订单或计划出发，制作执行计划并协同执行，计划派工到设备或人工，设备联 采控；
2. 供应链：从供应商和进厂物流，一直到客户和出厂物流，现场物流和在制品、产品的管控；
3. 工程技术：从CAD、辅助工艺到工艺应用，再到产品档案和客服支持。

智慧工厂的三个维度：

MES智慧工厂的三个维度的交叉点和关键点，是当之无愧的智慧工厂的“大脑” 。三个维度是“大脑”是管理层，以精益管理为理念。CPS是“四肢”是执行层，从信息技术角度是应用层，将支持多种多样的物理硬件。

物联 技术是支撑、内在手段； 务联 是智慧工厂的外在体现。谷歌把智能工厂视为物联 的三大领域之一，同时智慧工厂的“信息产品”——产品档案又是服务互联 的起点。

生产制造：从ERP的产品计划出发，通过计划MRP展开上游生产环节的生产计划，把生产计划细化并派工到设备/人工，详细排程，并根据生产进展和异常进行动态排程，分批次管控或单台管控，设备联 采集和控制，采集实绩并 工。

供应链：通过SRM、采购物流和制造物流，把外购、自制和外协物料“准时”调达到生产现场，批量或单件管控，支持智能料架、AGV和集配等，并对在线库、扣料、在制品和成品进行管控，支持生产判断和缺料预警。

工程技术：MES管理MBOM、辅助工艺或现场工艺，支持差异件指示、装配指示、现场看图和装配仿真等，并根据关重件、物流追溯和MBOM等形成产品档案。在“个性化生产”时代，产品档案是客服支持(CSS)的主要数据源。
CAP是关键应用的运行平台，支持.Net和Java上的三层C/S和B/S。支持工作流、实时沟通和后台事务/日志。
专业配置开发平台OBA，智能化总线驱动，省去了界面控制代码。强大的构件和动作，超凡的客户适配能力。同一配置两种方式(瘦客户端C/S和Web 2.0 B/S)运行。

移动配置开发平台PAW，同一配置多平台多方式运行，Native应用和Web应用，支持安卓、 iOS 、CE和WP8等平台的Native应用对本地DB和远端Oracle的访问。

MAX是业务逻辑配置开发平台，既能方便地重用业务逻辑(元动作)，又能与DRO配合处理复杂 表和打印。
IPS接口平台，企业信息总线支撑平台，既可通过MQ/ESB交互，又支持中间DB方式交互，还支持iDoc及RFC方式对SAP的访问。 CPS物联平台，可通过OPC连接DCS/PLC；通过MDI/OPC连接工控机；通过DNC连接数控设备。通过IPS与检测、套料等系统连接。