MES系统技术新趋势
2022-05-25
导读 面向智能工厂的MES在功能范畴内划分为4个层次，即固化管理体系、调度有限资源、生产“大脑”和优化外部增值链。确定MES功能层次后，MES的系统技术规范在当下或未来有更大的发展，以适应功能性需求的系统实现。未来的MES系统一定是往标准化、模块化和平台化方向发展，且随之带来不同应用程序之间能够基于场景的互操作性。
图1：MES系统新规范
01 应用标准化
应该来说，业界对于MES应用程序能否标准化依然存在很大争议。
◉ 一方面，几乎80%的MES厂商认为实现应用程序标准化是不太可能，因为每家企业的应用千差万别。
◉ 另一方面，超过8成的客户认为市场应该提供标准化的产品，这样能够大大降低实施风险、提高系统运行稳定性和可维护性。
微软是一家非常成功的商用软件企业，其成功之处是提供了开箱即用的标准应用程序。诚然，标准化不可能覆盖所有的市场需求，但只要覆盖80%的业务场景，已经是足够成功。所有人都清楚，定制化不仅成本高，而且项目的成败几乎是依赖于人的能力：顾问丰富的经验和客户清晰的需求规范。事实上，在MES领域，经验丰富的顾问可遇不可求，而客户很难清晰描述需求。在很多项目上都是边做边修改，若成功了，可以说是摸着石头过河不断优化的结果。否则就是盲人摸象，双方互相扯皮，最后精疲力尽，相互妥协，草草收场。有时，即使系统成功上线，维护与扩展成了新问题。过几年需要升级或变更，客户都找不到当初做定制的顾问，这种情况屡见不鲜。
标准化的基础是项目数量，MES厂商必须从大量的客户需求中进行总结与归纳。假设从甲地到乙地一共有十条路径，如果你已经走过其中八条。下次有人向你打听路线时，你可以根据他的实际环境很自然能够推荐出三条路线供其选择，而且你也能有理有据呈述不同路线的优缺点。中国有句古话，我走过的桥比你走过的路还多。随着时间的推移，积累的经验越多就越应该往标准化方向发展，因为这是市场的合理需求。
02 功能模块化
实现标准化需要技术支撑。这个技术没有任何神秘性可言，即模块化。古今中外，管理大师都提出同样的观点：任何复杂的事情都可以拆解为一个个最小的问题。乐高玩具已经很好阐述了这个理念。我们会发现尽管玩具最终的形状千姿百态，但构成的模块大多数是标准的四方体、圆柱体。
通过模块化分解制造业务对象是解决MES标准化的有效途径，也是唯一途径。今天，我们喜欢使用数字孪生，其实不仅仅是数字化业务场景，其基础是能够模块化生产力三要素。用更为专业的术语就是软件对象描述物理的制造工厂。
图2：设备模块化分解示例
以设备为例，此处我们只是做一个粗略的拆解，而不去描述与对象无直接关联的模块拆解（如数量单位、文件路径等）：
• 我们需要一个静态模块描述不会更改的属性，如设备名称；
• 可以将设备配置到不同的组中，如报表组、成本中心组或产能计划组，以满足不同的管理要求（OEE，工单成本核算，排产）；
• 增值生产工单，必须控制时间和数量的过账
• 间接成本工单，如即将到期的维保任务；
• 设备事件，如工序开始、设备电气故障；
• 结果，如设备电气故障中断时间、工序产出数量等；
• 实际状态或测量值，如当前压力、转速等。
标准化与模块化总是相辅相成，在发展标准化的道路上，因为我们积累了丰富的制造管理经验，所以我们知道有哪些管理要求，这就对如何拆解模块有着重要的指导作用。通过模块化的配置（搭积木），反过来又可以衍生出一些新的业务场景。
03 平台扩展化
随着市场对工业4.0的火热宣传，业界关于MES/MOM的讨论也日趋增长。许多人经常询问MES与MOM的区别。事实上，去甄别MES/MOM无论对软件厂商或客户都不重要，因为几乎没有一家软件厂商宣传可以提供所有功能，也没有一家客户会应用所有功能。
智能手机并非一开始就取代传统手机，智能手机能够一统手机市场是因为在手机上涌现了大量满足各种需求的应用程序App。即使如苹果这样伟大的智能手机鼻祖，也没有包揽所有的App，而是开放IOS去建立生态。
尺有所长、寸有所短，既然每家MES厂商都是坐井观天，如果在未来的MES世界，有一个平台能够像IOS一样，运行各家MES厂商的App，那市场将得到广阔的天空。我们姑且将这个平台称为MIP（Manufacturing Integration Platform）。MIP具备这些特点：首先是面向制造的；其次是作为工业软件运行的操作系统；其三是能够无限扩展App。
如此一来，市场上的解决方案组合将成暴增，最终用户从中受益。有些厂商专注做实时信息看板，如业界有名的Peakboard，他们根本无需了解这是数据从何而来；有些厂商可以将人工智能（如面向制造的PerfectPattern）集成到自己的应用中；还可以将一些行业专用的解决方案（如钢卷行业的分切计划）集成到通用的排产工具中。
关于MIP的描述，可以参阅MES系列讲座 – 制造集成平台。本篇仅抛砖引玉，实现MIP的前提是强大的数据对象建模，即能够让任何第三方可以基于通用的、语义清晰的数据对象去做各自的应用。在传统的IIoT平台上，不同的解决方案供应商需要建立各自的数据库，不同应用程序需要定义各自的接口规范。
04 系统互操作性
当不同系统在一个MIP上运行时，系统的互操作显得尤为重要。在生活中，我们将信用卡绑在微信上，然后用微信支付。当用户确认支付时，尽管这个操作是在微信中完成，事实上这个过账信息是在银行系统中真正运行的。
系统互操作性在处理MES第四层任务时显得尤为重要。例如，当设备产出信号被捕获后，可以过账为MES系统中工单产出。此时，另外两个App分别是供料App和供货预测App，且着两个App分别由其他的第三方提供（非MES厂商）。MES中的产出过账同步触发了另两个App中原材料库存下降和实际进度更新。
来源：MPDV中国曹海勇博士原创
