智能制造背景下MES的发展方向
发布日期:
2017-06-05

在MES定义不严谨,理念不够与时俱进的情况下,在智能制造浪潮一浪高过一浪的今天,在制造企业亟待转型升级的期盼中,中国的MES市场应该如何发展?应该如何在摸索中前行?如何更好地支撑制造业对智能制造的需求?


       作为潜心研究十多年MES的兰光创新认为,除了在平台化、云计算、移动互联等计算机技术进行拓展应用以外,作为MES方案的提供者,我们更应该站在制造业使用者的角度,以中国制造2025为宗旨,以精益生产为主线,以两化深度融合为突破口,参考德国工业4.0等先进理念,结合企业实际情况,建设基于工业3.0,面向工业4.0、体现CPS特点的智能MES系统,构建“生产精益化+设备自动化+管理信息化+人员高效化”的“新四化”智能车间,为制造企业智能化转型升级奠定坚实的基础。


       站在制造业使用者角度,从功能上讲,将来的MES要体现出以下特点。


1、回归本质
       MES之所以叫制造执行系统,非常强调“执行”二字:一方面,将ERP的生产计划根据车间实际情况,将每一工序分解到每一设备、每一分钟精细执行,并实现透明化的精确管理;另一方面,在车间内部,形成计划排产、作业执行、数据采集、在制品管理、库存管理、质量管理等一个全闭环管理,环环紧扣,而非简单的一个数据库管理系统。


       精准化、精细化、协同化是MES的重要特点,否则生产无法高效、高质的运行。那种通过凭经验、靠感觉进行计划制订、现场管理的信息化系统,称之为MES,从一定程度上讲是名不副实的。


2、贯穿精益
       在迈向工业4.0过程中,我们经常讲:“2.0补课,3.0普及,4.0示范”,那么2.0到底是要补什么,3.0到底是要普及什么?除了实现对自动化、数字化、网络化等这些大家能看到的软硬件装备以外,更重要的是补上、普及我们欠缺的工业文明,比如员工的技能、素养,企业管理的模式、方法以及社会上的契约精神、合作精神等等,而作为工业3.0精华的精益生产,是制造业所必须补上、必须普及的重要部分。


       在MES系统中一定要充分体现精益生产的理念,通过MES这个信息化手段与工具,促进精益生产在企业中的进一步落地,比如:
• 准确分析非增值劳动,提高生产效率、进行有效质量管理、降低生产库房、工具等辅助成本。

• 科学准确自动排产、合理解决紧急插单等问题、确保生产计划更优。

• 实现目视化管理、信息透明化。

• 生产过程控制,实现产品“流”的生产。

• 实现生产数据及时、准确反馈,提供科学决策基础。

3、体现CPS
       德国人认为工业4.0是以智能制造为主导的第四次工业革命,通过CPS等先进手段,将制造业向智能化转型。


      《中国制造2025》也是强调“以提质增效为中心,以加快新一代信息技术与制造业深度融合为主线,以推进智能制造为主攻方向”。


       我们从这些表述中可以看到,无论是德国工业4.0还是中国制造2025,均是以智能制造为主导(或者叫为方向),以CPS技术为技术手段。


       作为智能制造核心的MES系统,必须要体现以CPS为特点的智能制造。


       德国人认为:“在制造业领域,CPS系统包括智能机器、存储系统和生产设施,能够相互独立地自动交换信息、触发动作和控制。CPS将推动生产对象直接或借助互联网通过M2M(Machine to Machine,机器对机器)通信自主实现信息交换、运转和互相操控。”从本段上我们可以了解到,对车间中的机床、机器人等各类数字化设备进行互联互通,就是德国人认为的CPS在车间的具体应用。


       在日前工信部发布的《信息物理系统白皮书(2017)》中,工信部信软司副司长安筱鹏博士在序言《关于CPS的几点思考——CPS是什么?如何看?怎么干?》中明确指出:“由传感器、控制终端、组态软件、工业网络等构成的分布式控制系统(DCS)和数据采集与监控系统(SCADA)是系统级CPS,由数控机床、机器人、AGV小车、传送带等构成的智能生产线是系统级CPS,通过制造执行系统(MES)对人、机、物、料、环等生产要素进行生产调度、设备管理、物料配送、计划排产和质量监控而构成的智能车间也是系统级CPS。”从中可以看到,在智能化车间里,CPS并不神秘,具有互联互通功能的智能化生产线就是一种CPS,智能化的MES也是一种CPS,两者结合在一起,以数字化设备、设备互联互通系统、MES系统组成的整个智能化车间就是一个更优质的CPS系统。


       因此,在MES中要体现CPS特点,车间中设备的互联互通是基础。


4、智能是趋势
       本次工业革命的核心就是智能制造,打造智能化车间,就是要在设备等物理实体、MES等赛博虚体中充分发挥自动化、数字化、网络化、智能化的优势,打造出虚实融合、具有CPS特色的智能化MES系统。

       基于这些年的研究与思考,于2015年提出了智能制造下的“六维智能”理论,并用“六维智能”指导兰光MES的研发与实施,取得了很好的应用效果。“六维智能”是分别从计划源头、过程协同、设备底层、资源优化、质量控制、决策支持等6个方面着手,实现生产过程的自动化、数字化、网络化、智能化的管理与控制。
 

智能制造背景下MES的发展方向
六维智能


1)智能互联互通
       通过实施设备物联网系统,将车间中机床、机器人、AGV、热处理设备等数字化设备实现互联互通,包括加工程序的网络化传输、设备状态的远程自动采集、工业大数据智能化分析与可视化展现,生产设备由信息化孤岛变为一个个信息化节点,物理设备融入到赛博空间,构成了一个设备层面的CPS系统,这是智能MES的物理基础。


2)智能计划排产
       通过APS优质排产算法,按照交货期、生产周期等多种排产方式,将每一道工序、分解到每一设备的每一分钟,可更大程度地减少交期延误,以及更大程度从整体上提升设备的有效利用率。只有从源头上做到计划的智能化,才能保证生产过程的有序、高效。


3) 智能生产协同
       十几年来,兰光创新已经为500余家军工等企业实施了设备物联网系统,根据这些一手的数据,我们发现绝大部分企业的机床利用率徘徊在30%左右,远低于日本90%,欧美70-80%的水平。经过分析发现,企业机床利用率低的原因主要原因是串行准备,比如工人忙于编程序、模拟轨迹、找刀、找料、装夹等各种辅助活动,机床真正干活的时间却少