一、引言
“十二五”時期是深化改革開放、加快轉變經濟發展方式的攻堅時期。工業是我國國民經濟的主導力量，是轉變經濟發展方式的主戰場。工業轉型升級是我國加快轉變經濟發展方式的關鍵所在，是走中國特色新型工業化道路的根本要求，也是實現工業大國向工業強國轉變的必由之路。
要實現我國工業的發展與轉型升級，必須把信息化技術作為其牽引和支持的動力，堅持把推進工業化與信息化（簡稱“兩化”）的深度融合作為重要支撐，加快推動制造業向數字化、網絡化、智能化、服務化轉變。并加快推動制造企業的發展模式向質量效益型轉變。
在兩化深度融合的背景下，國家大力發展建設工業制造軟件，這其中，制造執行系統（MES）以其對車間管理特有的優勢被越來越多的企業所關注并接受，在中國短短20多年的發展使其也具備了鮮明的本土化特色。
然而縱觀我國MES系統的應用，離散制造業相較于流程制造業無論從市場占有率還是從應用效果來說都相對滯后，離散制造業MES系統應用面窄，應用整體水平低。
下圖1展示了2010年度國內市場MES產品的行業結構分布比例情況。可以很明顯地看出，在鋼鐵、金屬、化工、煙草等流程行業中MES產品的應用比汽車、電子等離散行業要高出很多。
圖1 國內市場MES行業分布結構（2010年度）
究其原因，我們從離散制造企業自身的問題與MES軟件在離散制造行業的應用兩方面來進行分析。
二、離散制造企業普遍存在的問題
在我國當前工業轉型和兩化融合的大背景下，制造企業無論從規模、產值還是從管理理念、信息化水平上都在飛速發展，但是很多制造企業，尤其是離散型制造企業在生產管理方面還存在一些亟待解決的問題。
（1）從制造執行管理的角度來看
·生產計劃調度十分困難。離散制造企業的生產計劃直接來源于訂單，因 此具有不均衡性和明顯的波動性。而生產計劃調度不能很好地對計劃做“平準化”，導致車間任務量波動大，忙閑不均。
·資源閑置與資源短缺并存，能力過剩與能力不足同在。
·產品質量問題沒有在車間層面得到有效控制。產品質量的責權劃分不夠 清晰、檢測手段相對落后、信息系統不具備質量控制和跟蹤功能，這些都是在車間層面無法有效控制產品質量問題的原因。
·設計及工藝變更較多，影響生產運行和訂單進度。目前，越來越多的離散制造企業根據市場的要求，定位于產品差異化的戰略，這是企業存在設計及工藝變更的主要原因，大量的設計及工藝變更延長了技術準備周期，影響生產運行和訂單進度。
·生產準備不周，工人停工待料。生產準備作業是離散制造企業生產過程中的薄弱環節，若該環節無法保證，就不能夠及時備好車間生產所需的原材料和零備件，造成車間工人和設備停工待料的情況。
·生產能耗及資源浪費嚴重。原材料利用率低，水電熱能源耗費量多是離散制造業企業普遍存在的現象。
（2）從制造協同的角度來看
主制造商與其上下游未建立起協同化的環境，沒有做到最好的信息共享,致使企業需求的變動信息傳遞速度緩慢，反應滯后，阻礙資源的傳遞。
（3）從信息化應用的角度來看
·當前的離散制造業企業在推進企業管理信息化的過程中，會購置大量的計算機服務器、網絡設備等一系列軟硬件，但是這些設備和網絡資源的利用率并不高，而且其大規模應用計算能力不足，企業的投入產出比較低。
·車間生產計劃進度、質量、設備狀態信息反饋不及時，缺乏信息共享機制。企業內的生產調度、工藝管理、質量保證、設備維護、物料管理、過程控制等系統之間相互獨立、缺乏數據共享，導致出現功能重疊、數據冗余與矛盾等一系列問題。信息孤島使企業內部的信息在水平方向上斷裂，嚴重制約著企業內各種系統間的協調，降低了信息化的整體作用。
·中心企業信息化資金、人才缺乏。企業開展信息化建設需要大量的資金基礎和完善的人才隊伍作為保障，而目前的狀況是這些企業缺乏充足的人力財力去投入信息化建設。
（4）從MES實際應用情況來看
·離散制造企業采用定制化開發的MES方案，真正滿足離散制造企業生產模式的標準化MES產品不多，也沒有符合各行業特點的相應解決方案。
·MES產品網絡化、數字化、智能化、服務化的集成很差，從技術架構和未來發展模式上都沒有一個完整的規劃。
·MES系統與上下游信息化系統集成度較差，企業中的“信息孤島”現象嚴重，信息缺乏共享，更缺乏作業計劃、執行、反饋的閉環控制機制，與計劃系統（ERP）和底層控制系統割裂。
·很多MES產品的通用性、可配置性、可擴展性差，即使不是定制化開發，也對很多業務需求和流程的變化不適應，影響系統的推廣。
三、RS10/MES解決方案
為了適應離散制造企業的生產特點，從車間信息化管理層面更好地解決生產制造環節普遍存在的問題，北京機械工業自動化研究所（以下簡稱北自所）規劃并提出了一套“離散制造業一體化車間制造執行系統應用平臺”（簡稱一體化MES平臺），平臺的整體框架如下圖2所示。
圖2 離散制造業一體化車間制造執行系統應用平臺
一體化MES平臺分為四層結構，分別是推廣平臺、方案平臺、應用平臺和技術平臺，四個平臺自下至上形成支撐，由上而下完成落地，以下進行簡要介紹：
（1）推廣平臺
推廣平臺以“量大面廣”的離散制造業企業為服務對象，以解答解決企業制造執行管理疑難問題、提供制造業企業信息化建設的建議方案、提供各行業的國內專家信息、引導企業找到解決問題之道為主要目標，以互聯網信息門戶的形式提供平臺服務。
圖3 用戶需求匹配過程示意
該平臺一方面致力于提高我國離散制造業企業對制造執行管理信息化乃至制造業信息化的認知水平，打造真正的公共服務型平臺；另一方面也扮演著發掘真正需求的優質客戶、提供深層次增值服務的顧問式營銷平臺的角色。
（2）方案平臺
方案平臺以有真正需求的離散制造業企業為服務對象，以為不同行業、不同規模、不同生產特點、不同應用需求、不同預算水平的企業提供量身定制的解決方案為主要目標，以專家團隊和完整的知識服務規范的方式提供平臺服務。它不但為推廣平臺的專家知識庫提供標準化的理論依據和方案支撐，更為應用平臺的設計方向、研發目標提供指引方向。
該平臺的運作是整個一體化MES平臺核心價值的體現，為客戶帶來效益突破的關鍵所在。
平臺服務的內容是多樣的：既可以是整體解決方案、信息化方案、也可以是管理改進建議方案；既可以基于制造協同整合的體系，也可以是面向單一車間的軟件模塊；既可以面向裝備制造業也可以面向電氣制造業等等。
（3）應用平臺
應用平臺以離散制造業企業制造單元的制造執行管理、制造作業協同、信息系統整合為著眼點，以信息化的方式實現管理改進和綜合集成，以應用軟件平臺的方式為方案平臺提供支撐。
應用平臺由自北自所RS10/MES產品發展而來，由8個子系統組成，如下圖4所示，它完整覆蓋了離散制造業企業制造執行管理的主要內容，累積了我國多個行業的最佳業務實踐和不同生產組織方式生產單元的優化管理模型。
圖4 應用平臺功能組成
應用平臺支持多種車間業務模式（如流水生產、批量機加工、鑄鍛生產、修理再制造、單件裝配等類型），全面覆蓋離散制造企業的各種生產制造過程，使系統達到柔性、通用性、可配置性。
圖5 MES系統的流程及結構示意
如上圖5所示，MES系統位于計劃與物流管理層（如ERP、SCM等系統）和自動化控制管理層（如DNC、FMS、FMC、PLC、立體庫等系統）之間，通過各種接口交互生產及控制信息，并通過主數據管理接收設計管理層（如PDM、CAPP、CAD、CAM等系統）傳輸的關鍵數據和圖形。而在其內部，制造執行系統的各功能有機整合，完成了車間制造執行全過程的跟蹤與管理。
（4）技術平臺
技術平臺既可為高端客戶提供可擴展、可伸縮、隨需租用的云技術解決方案，也可為普通客戶提供高內聚、松耦合的軟件模塊，滿足不同規模、不同發展階段企業的信息化需求。技術平臺也為移動計算、智能設備聯網、制造集成接口等提供底層技術支撐，是一體化MES平臺的基礎設施。
四、意義及社會效益
（1）提高客戶企業的市場競爭力
通過系統的應用，從整體上改善目標客戶生產、經營及管理效果，削減企業成本，提升客戶企業的核心競爭力，使企業近一步適應外部市場變化的能力。具體體現在：
·提升主制造商的協同制造能力，實現其與供應商之間的互通互聯，進行制造知識及制造能力的再分配。
·提供多種生產類型的計劃排產模式，解決不同形態的車間管理需求所產生的不同問題，提高車間作業計劃的可執行性。
·立足于物流自動數據采集、設備和生產過程的監控，降低生產數據集成的工作強度，減少人為誤差，提高生產數據的時效性和準確性，從而解決企業在車間執行層與控制層的管理脫節，加強信息流與作業流的一致和通暢。
·由生產跟蹤及生產效能分析，實時了解投入產出，細化生產成本，使企業管理從粗放向精細化轉變。
·對生產過程進行全程質量管理、跟蹤，實現質量信息共享，加強全員的質量預防與控制的意識，促進產品質量提高，解決企業質量管理的滯后性。
·提供生產設備運行信息，使生產管理人員能及時掌控生產設備的運行狀況和能力，合理安排生產，及時維護設備，保障生產設備性能最佳，使生產順利、有序、高產、低耗進行。
（2）行業應用示范作用
作為典型的離散制造企業信息化供應商，通過“一體化MES平臺”的實施，使其與ERP產品實現有效整合，形成一整套完整的解決方案，為各類離散制造企業帶來管理提升和經濟效益增長，在行業內起到良好的示范和標桿作用，為同行業其它信息化解決方案供應商的發展開拓新的思路。
（3）優化配置社會資源
結合國家經濟戰略轉型的戰略方針，實現管理信息化的同時加快管理思路轉變，將企業由粗放式的發展逐步轉變為注重可持續發展的綠色制造、精益制造的精細發展模式。
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本文標題：RS10/MES助力離散制造業解決制造環節的“困惑”
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