MES是智能制造在智慧工廠范疇內(nèi)的承載主體，實(shí)現(xiàn)“物理工廠”的“信息領(lǐng)域”的投影。在智能制造工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的背景下，MES有哪些改變呢？ 

1、傳統(tǒng)的集成向過程融合發(fā)展

  從未來的需求來看，尤其是在B2P的商業(yè)模式下，制造企業(yè)必須能夠快速處理大量的單件制造及特別制造的方式，同時(shí)全球化驅(qū)動(dòng)的分散性協(xié)同制造成為主流，這就導(dǎo)致了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)、計(jì)劃到生產(chǎn)模式的反應(yīng)遲緩，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?PLM、ERP、MES的集成流程太過到剛性。

  取而代之的是一種新的方式是設(shè)計(jì)、計(jì)劃和生產(chǎn)緊密協(xié)作、并行執(zhí)行，基于同樣的需求、物料、產(chǎn)能等數(shù)據(jù)，PLM設(shè)計(jì)結(jié)束之前，柔性生產(chǎn)計(jì)劃即可快速下達(dá)，MES實(shí)時(shí)開始生產(chǎn)執(zhí)行，同時(shí)實(shí)現(xiàn)良好的反饋機(jī)制。這種柔性協(xié)同也對系統(tǒng)間設(shè)計(jì) BOM、生產(chǎn)BOM、數(shù)據(jù)、模型等一致性和靈活性提出了更高的要求。

2、傳統(tǒng)的數(shù)字管理向智能管理發(fā)展

  MESA組織給出MES功能模型的定義，強(qiáng)調(diào)生產(chǎn)過程“生產(chǎn)、質(zhì)量、消耗及績效”的業(yè)務(wù)管理。近十年來MES的發(fā)展，也是參考這個(gè)功能模型的定義，集中在業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)采集、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)傳遞和業(yè)務(wù)統(tǒng)計(jì)。通過業(yè)務(wù)過程的數(shù)字化，建立了協(xié)同工作平臺(tái)，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行數(shù)據(jù)分析與統(tǒng)計(jì)，基本實(shí)現(xiàn)了全面的數(shù)字化和透明化管理。

  但在實(shí)施MES的過程中都能深切感受到客戶對MES智能化期望較高：希望能夠采用APS自動(dòng)實(shí)現(xiàn)作業(yè)任務(wù)編排，希望系統(tǒng)能夠根據(jù)過程變化自動(dòng)調(diào)整計(jì)劃，希望自動(dòng)調(diào)整工藝參數(shù)來確保質(zhì)量最佳。但事實(shí)上，傳統(tǒng)基于單據(jù)作業(yè)模式的MES，在數(shù)據(jù)分析與處理上并沒有下太多的功夫。

  在工業(yè)4.0時(shí)代，生產(chǎn)變化及靈活性更高，生產(chǎn)要素須自動(dòng)配置，必然要求在生產(chǎn)全過程的數(shù)字化的基礎(chǔ)上，增加智能優(yōu)化方法。HDI工廠的智能化分為兩個(gè)層次：

·      一個(gè)層次是實(shí)現(xiàn)微觀層面的智能優(yōu)化。比如在工序?qū)用娴目刂浦校趨^(qū)域協(xié)調(diào)優(yōu)化中采用智能化技術(shù)?；蛘咴谀骋粋€(gè)專業(yè)領(lǐng)域，如設(shè)備的狀態(tài)預(yù)測、質(zhì)量預(yù)警及生產(chǎn)預(yù)警。

·      另一個(gè)層面是宏觀層面，根據(jù)生產(chǎn)過程中各要素的數(shù)字化，形成計(jì)劃、排產(chǎn)、質(zhì)量控制、過程跟蹤的閉環(huán)反饋，采用智能優(yōu)化算法進(jìn)行協(xié)同優(yōu)化。

3、傳統(tǒng)的車間管理向工廠運(yùn)營平臺(tái)發(fā)展

 工業(yè)4.0時(shí)代的MES，或許將重新定義，在協(xié)同制造方面超越目前內(nèi)部組織范疇，而擴(kuò)展至與供應(yīng)商和客戶的連接；在制造智能方面將不限于收集、分析與展現(xiàn)，而將進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場實(shí)時(shí)分析、協(xié)同智能決策，及時(shí)調(diào)整制造執(zhí)行過程；在業(yè)務(wù)領(lǐng)域?qū)用?，將擴(kuò)展智能裝備的性能監(jiān)測與維護(hù)、綠色制造的能源管理等內(nèi)容。在制造執(zhí)行(Manufacturing Execution) 系統(tǒng)將躍變?yōu)樽吭街圃?ManufacturingExcellence)系統(tǒng)。

4、傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)向工業(yè)大數(shù)據(jù)平臺(tái)發(fā)展

  中國制造雖然有環(huán)境因素、資源因素，但最重要的因素來看，差在哪呢？分析認(rèn)為，主要差在“軟實(shí)力”方面。雖然在硬件層面我們也有明顯的差距，但有大量數(shù)據(jù)比較得出，即使一樣建設(shè)的生產(chǎn)線（如汽車生產(chǎn)線，我國的效率仍然和鄰國日本差一大截，因此不能把責(zé)任推到基礎(chǔ)硬件層面。

  工業(yè)4.0時(shí)代，技術(shù)的發(fā)展為數(shù)據(jù)的產(chǎn)生（物聯(lián)網(wǎng)）、存貯、分析（云技術(shù)）、使用（移動(dòng)互聯(lián)）更加方便。因此也可以說，工業(yè)4.0的變革是數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)型的變革。這個(gè)“軟實(shí)力”提升的主要驅(qū)動(dòng)力是“數(shù)據(jù)”的利用。

  MES傳統(tǒng)上處理各類業(yè)務(wù)單據(jù)，數(shù)據(jù)僅限于結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)，很多企業(yè)在此基礎(chǔ)上，也開展了商務(wù)智能（BI）的建設(shè)與利用，但總體上還在有限的數(shù)據(jù)范圍內(nèi)進(jìn)行事后分析。

  今天的物聯(lián)網(wǎng)（包括設(shè)備、物料等IIOT及人工作業(yè)過程中的HIOT）將產(chǎn)生大量的實(shí)時(shí)信息，都是表征了生產(chǎn)過程的全息影像。這些數(shù)據(jù)在采集、管理、分析與可視化方面，技術(shù)上正在逐步可行。

5、傳統(tǒng)的功能套件向模型驅(qū)動(dòng)發(fā)展

  在技術(shù)實(shí)現(xiàn)上，傳統(tǒng)的MES在逐步開發(fā)及實(shí)施的過程中，功能一點(diǎn)點(diǎn)增加，最終形成覆蓋工廠管理需要的一個(gè)功能套件集合，即我們常見的套裝軟件。但這種套裝軟件從設(shè)計(jì)本質(zhì)上是以職能管理為核心的，以軟件系統(tǒng)為中心的。在工業(yè)4.0時(shí)代，面向以客戶為中心價(jià)值傳遞，以產(chǎn)品為中心的制造資源重組的要求時(shí)，傳統(tǒng)的MES是無能為力的。

  有調(diào)查表明，在MES系統(tǒng)建成的三年內(nèi)，50%的工藝（模型）將會(huì)或多或少隨著生產(chǎn)的持續(xù)改進(jìn)而調(diào)整，在工業(yè)4.0時(shí)代的定制時(shí)代這種變化更加劇烈。這就要求MES系統(tǒng)必須是一個(gè)可適應(yīng)、可擴(kuò)展的系統(tǒng)，其技術(shù)的主要特點(diǎn)是采用模型驅(qū)動(dòng)技術(shù)來構(gòu)架系統(tǒng)。將ISA95相關(guān)的、在制造業(yè)通用功能以組件的方式，而各廠不同的、適應(yīng)各自管理及工藝流程的、不同應(yīng)用系統(tǒng)集成的部分，將通過可配置的模型平臺(tái)來實(shí)現(xiàn)，如下圖所示。當(dāng)工藝流程發(fā)生變化時(shí)，只需在線修改模型，而不需調(diào)整功能組件，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的適應(yīng)性。

6、傳統(tǒng)的視窗界面向虛擬現(xiàn)實(shí)發(fā)展

  從人機(jī)協(xié)同的角度來看，計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展到今天，主要存在兩個(gè)問題沒有很好解決。一是計(jì)算機(jī)的現(xiàn)場應(yīng)用，一是信息的展示方法。試想，通過鍵盤、鼠標(biāo)的信息錄入方法完全是要求人們?nèi)ミm應(yīng)計(jì)算機(jī)的需要，采用視窗操作界面，也是今天的計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的展示信息的手段。這些都是以計(jì)算機(jī)為核心，或者說以系統(tǒng)為核心的思想。

  在工業(yè)4.0時(shí)代，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)引發(fā)數(shù)據(jù)海量增加、設(shè)備智能化及自主化管理，這些變化將人從“操作員”的角色逐步提升到“監(jiān)控者及決策者”，人機(jī)交互的方式必須更加自然、實(shí)時(shí)、聚焦要點(diǎn)。

  虛擬現(xiàn)實(shí)及增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以有效解決這一點(diǎn)。在工業(yè)4.0時(shí)代，虛擬世界將與現(xiàn)實(shí)世界高度融合。通過計(jì)算、自主控制和聯(lián)網(wǎng)，人、機(jī)器和信息互相聯(lián)接，融為一體，所有的生產(chǎn)數(shù)據(jù)將被全部整合到工廠虛擬現(xiàn)實(shí)管理系統(tǒng)中。

  利用三維可視化技術(shù)將生產(chǎn)場景真實(shí)展現(xiàn)出來，生產(chǎn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)驅(qū)動(dòng)三維場景中的設(shè)備，使其狀態(tài)與真實(shí)生產(chǎn)場景一致，從而讓管理者充分了解整個(gè)生產(chǎn)場景中各設(shè)備的運(yùn)行狀況，達(dá)到監(jiān)測、查看、分析的目的。

  工業(yè)領(lǐng)域的創(chuàng)新發(fā)展是推動(dòng)科技創(chuàng)新、經(jīng)濟(jì)增長和社會(huì)穩(wěn)定的重要力量。但與此同時(shí)，市場競爭也在變得愈發(fā)激烈。 

  智能制造的整體解決方案實(shí)現(xiàn)虛擬生產(chǎn)和與現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)環(huán)境的融合，采用創(chuàng)新的工業(yè)軟件、自動(dòng)化技術(shù)、驅(qū)動(dòng)技術(shù)及服務(wù)，讓MES深入企業(yè)運(yùn)營應(yīng)用過程中，促進(jìn)企業(yè)縮短產(chǎn)品的研發(fā)周期，提高生產(chǎn)效率， 為企業(yè)發(fā)展提供技術(shù)支持。 

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