各行各業(yè)有需求、有實力的企業(yè)都躍躍欲試,希望通過推進智能制造實現(xiàn)“少人化”,降低成本,靈活應(yīng)對市場變化,更好地滿足客戶需求,提高企業(yè)競爭力。隨著物聯(lián)網(wǎng)及服務(wù)的引入,制造業(yè)在不久的將來將以CPS(cyber physical systems,信息物理系統(tǒng))的形式建立全球網(wǎng)絡(luò),整合設(shè)備、倉儲和生產(chǎn)設(shè)施。
工業(yè)制造“升級版”的核心在于通過信息化、數(shù)字化打通信息流,打造更低成本、更高性能、更大柔性的生產(chǎn)制造能力,實現(xiàn)智能生產(chǎn)制造。
一般地,企業(yè)生產(chǎn)運營管理流程可以分為三層,分別是計劃層、執(zhí)行層和控制層。
企業(yè)通過計劃層管理(ERP、MRP等)系統(tǒng),根據(jù)客戶需求、庫存和市場預(yù)測等情況整合企業(yè)現(xiàn)有的生產(chǎn)資源,編制生產(chǎn)計劃;執(zhí)行層根據(jù)計劃層下達的生產(chǎn)計劃制定車間作業(yè)計劃,安排控制層的加工任務(wù),對作業(yè)計劃和任務(wù)執(zhí)行情況進行匯總和上報。整個工廠的生產(chǎn)過程并不透明,當(dāng)生產(chǎn)計劃變更、物料短缺、設(shè)備故障、出現(xiàn)加工質(zhì)量等問題時,信息不能有效傳導(dǎo),生產(chǎn)不能及時調(diào)整優(yōu)化。
為了彌補計劃層與控制層之間的信息斷層現(xiàn)象,控制層MES應(yīng)運而生,MES對于生產(chǎn)信息實施監(jiān)控,向上對計劃層進行傳導(dǎo),向下對執(zhí)行層進行控制,將企業(yè)上層生產(chǎn)計劃系統(tǒng)與車間下層的設(shè)備控制系統(tǒng)聯(lián)系起來,填補了上層與下層之間的鴻溝,打通工廠信息通道,使其成為實現(xiàn)工業(yè)制造“升級版”的基礎(chǔ)和必要條件。
MES系統(tǒng)是一套面向制造企業(yè)執(zhí)行層的生產(chǎn)信息化管理系統(tǒng)。MES可以為企業(yè)提供制造數(shù)據(jù)管理、計劃排程管理、生產(chǎn)調(diào)度管理、庫存管理、質(zhì)量管理、人力資源管理、工作和設(shè)備管理、工具工裝管理、采購公里、成本管理、項目看板管理、生產(chǎn)過程控制、底層數(shù)據(jù)集成分析、上層數(shù)據(jù)集成分解等管理模塊,為企業(yè)打造一個扎實、可靠、可行的制造協(xié)同管理平臺。
MES起初是美國公司AMR在上世紀90年代提出的,旨在加強MRP計劃的執(zhí)行功能,把MRP計劃通過執(zhí)行系統(tǒng)同車間作業(yè)現(xiàn)場控制系統(tǒng)聯(lián)系起來。這里的現(xiàn)場包括PLC、數(shù)據(jù)采集器、條形碼、各種計量及檢測儀器、機械手等。MES系統(tǒng)設(shè)置了必要的接口,與提供生產(chǎn)現(xiàn)場控制設(shè)施的廠商建立合作管理。隨著云計算、移動終端和大數(shù)據(jù)等新技術(shù)融合到工業(yè)自動化領(lǐng)域當(dāng)中,制造業(yè)正從信息化邁向智能化。而智能化是務(wù)必將運用MES把碎片化、零散化的數(shù)據(jù)進行整合分析,通過數(shù)據(jù)互聯(lián)互通,打通企業(yè)產(chǎn)品設(shè)計、客戶管理、供應(yīng)鏈管理、效率管理系統(tǒng),實現(xiàn)底層控制層、中層執(zhí)行層、上層計劃層的整體優(yōu)化,最終使制造業(yè)企業(yè)資產(chǎn)使用效率更高、產(chǎn)品生產(chǎn)成本更低、市場風(fēng)險可控,提高制造業(yè)整體競爭能力。
MES屬于企業(yè)信息化的一部分,由美國AMR公司首先提出,隨后在美國歐洲得到快速發(fā)展。MES軟件未來市場空間廣闊,復(fù)合增速保持在40%左右。2014年全球MES行業(yè)市場規(guī)模約為416億元,過去5年保持年均21.65%的高速增長,到2020年,MES行業(yè)市場規(guī)模有望達到931億元,未來保持年均18%的復(fù)合增速。
MES在中國的需求較為旺盛,2014年MES行業(yè)市場規(guī)模約為26億元,同比增長25%,預(yù)計到2018年市場規(guī)模將達到100億元,未來平均增幅保持在40%左右,并且從增速對比,國內(nèi)MES市場相對于國際市場增速顯著更高,這得益于國內(nèi)較大的工業(yè)自動化改造實踐。
MES主要應(yīng)用在流程型和離散型兩個方面的工業(yè)制造領(lǐng)域。流程型制造行業(yè)如石油石化、化工、冶金礦業(yè)、制藥和食品飲料等民生行業(yè);離散型制造行業(yè)如汽車、機械制造和電子通信行業(yè)。
在流程型制造行業(yè)中MES應(yīng)用程度較高。2013年石油石化和化工行業(yè)原有自動化和信息化的程度較高,生產(chǎn)工藝發(fā)展,MES應(yīng)用較早,已經(jīng)進入較為成熟的應(yīng)用階段;冶金礦業(yè)由于產(chǎn)能過剩,行業(yè)增速放緩,MES增量需求疲軟;民生行業(yè)的制藥和食品飲料行業(yè)由于下游需求旺盛,MES增量需求呈現(xiàn)快速增長態(tài)勢。
而在離散型制造行業(yè)中MES應(yīng)用程度較低。離散型制造業(yè)過往通過ERP或者MRP進行企業(yè)管理,由于當(dāng)時制造業(yè)各項成本較低,能保證企業(yè)較高的毛利水平,企業(yè)很少關(guān)注上層與下層之間的中間層管理工作。但隨著人力資源和土地成本的不斷增加,環(huán)境成本不斷上升,市場競爭愈加激烈,大環(huán)境發(fā)生天翻地覆的改變,離散型制造業(yè)提出了柔性生產(chǎn)的要求。2013年國內(nèi)汽車行業(yè)市場競爭加劇要求MES系統(tǒng)自上而下覆蓋整車廠和汽車零部件廠。機械制造行業(yè)隨著各項宏觀政策的落地,基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)加快,整個行業(yè)觸底反彈,工程機械行業(yè)對MES需求平穩(wěn)增長。而以組裝為主的勞動密集型電子通信行業(yè),對流水線速度和品質(zhì)均有較高要求,關(guān)注物料供給、產(chǎn)品溯源和技術(shù)工KPI績效,MES在該行業(yè)應(yīng)用比較普遍。隨著消費電子行業(yè)持續(xù)穩(wěn)定增長,MES在該行業(yè)的應(yīng)用也呈現(xiàn)出快速增長態(tài)勢。
隨著國內(nèi)外經(jīng)濟環(huán)境的變化,中國制造業(yè)對信息化、數(shù)據(jù)化的需求不斷增加,企業(yè)更加注重精益生產(chǎn)、柔性制造。作為中層執(zhí)行層的MES,需求也呈現(xiàn)出快速增長的態(tài)勢。相比較國外MES,我國MES行業(yè)發(fā)展歷程較短,市場剛剛興起,通過借鑒外國先進MES廠商的發(fā)展模式,根據(jù)下設(shè)備廠商需求,專門研制符合國內(nèi)制造業(yè)的MES系統(tǒng)。MES在發(fā)達國家已實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化,并出現(xiàn)了一批領(lǐng)軍企業(yè)。國內(nèi)企業(yè)現(xiàn)狀規(guī)模較小,競爭力較弱,但由于國內(nèi)制造業(yè)MES使用率較低,所以市場彈性較足,加之國內(nèi)軟件型人才成本較低和軟件服務(wù)企業(yè)更加了解制造業(yè)生產(chǎn)流程,因此國內(nèi)會比較快速成長出一批優(yōu)秀的MES企業(yè)。
此外,“工業(yè)4.0”的產(chǎn)業(yè)思潮近年來席卷全球,將會是中國制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級的方向。工業(yè)4.0的核心在于通過信息化、數(shù)字化,打通信息流,實現(xiàn)上層、中層和下層之間信息互動,達到智能制造。工業(yè)軟件存在于智能制造的每一個角落,重要的工業(yè)軟件包括MES、PLM(PDM)等,MES是智能制造的靈魂,是貫穿各個環(huán)節(jié)(生產(chǎn)、工程技術(shù)和生產(chǎn)制造)的交集。MES 作為制造業(yè)企業(yè)信息化的重要組成部分,在“工業(yè)4.0”時代有著非常廣闊的應(yīng)用前景。
中國是一個制造業(yè)的大國,得益于中國制造業(yè)近年來的迅猛發(fā)展以及中國制造業(yè)企業(yè)在信息化、數(shù)字化方面不斷加大的資金投入,MES在中國的應(yīng)用空間是非常巨大的,在可預(yù)見的未來都將保持平穩(wěn)較快的增長速度。