2013年7月10日，西門子MES離散行業(yè)總監(jiān)陳曦、MES流程行業(yè)總監(jiān)奚璐接受了e-works記者的采訪。在采訪中，他們介紹了西門子MES的發(fā)展歷程，MES的功能特點，行業(yè)解決方案以及未來發(fā)展趨勢等。
中國MES市場正在成長
當(dāng)前，國內(nèi)MES市場正不斷擴張和發(fā)展，企業(yè)對MES的需求日益增長，但是，真正能了解自身情況，提出明確需求的企業(yè)卻是少之又少。為什么MES現(xiàn)在如此？一是因為，現(xiàn)在很多企業(yè)的自動化程度已經(jīng)達到一定水平，并且很多企業(yè)已經(jīng)初步了解了信息化，實施了PLM、ERP等系統(tǒng)，但是缺少一個能對生產(chǎn)過程進行控制管理的軟件系統(tǒng)，無法快速提升制造水平和效率。二是某些行業(yè)，如食品、藥品等，受法律法規(guī)的要求限制，必須重視MES的實施和應(yīng)用，這也催生了MES需求的萌芽。
在國家正在提倡兩化融合的背景下，可以說，MES的市場前景和發(fā)展?jié)摿Χ挤浅：茫诋?dāng)下還存在一些問題。
首先，MES系統(tǒng)對從業(yè)人員的要求很高，相比國外企業(yè)，國內(nèi)企業(yè)接觸MES時間較短，對MES概念的理解還在實踐體會中，所以很多項目都是由供應(yīng)商來建議決定的。其次，企業(yè)在選擇系統(tǒng)時好大喜全，企業(yè)大都在嘗鮮，喜歡功能強大、覆蓋面很全的MES系統(tǒng)，并且希望供應(yīng)商的實施能力非常強，還能提供全能的實施人員，熟悉行業(yè)、熟悉軟件、懂管理，什么都會，這樣一來項目很容易失敗。
另外，國內(nèi)企業(yè)對MES與其他信息化系統(tǒng)（比如ERP）之間的邊界沒有詳細的界定。國外企業(yè)經(jīng)過多年的建設(shè)，信息化已日趨完善，有單獨的ERP系統(tǒng)，MES系統(tǒng)以及APS專用排產(chǎn)系統(tǒng)等，系統(tǒng)和系統(tǒng)之間的界線非常清楚。但國內(nèi)很多企業(yè)并不了解ERP與MES之間的區(qū)別和分工，哪些功能該由哪個系統(tǒng)實現(xiàn)，哪個環(huán)節(jié)需要哪個系統(tǒng)來管理，未形成明確的概念。很多時候，企業(yè)沒有實施ERP，也沒有對企業(yè)的信息化架構(gòu)進行整體規(guī)劃。提前單獨實施MES系統(tǒng)的企業(yè)，很容易將許多原本應(yīng)由ERP實現(xiàn)的功能要求強加到MES，但顯然MES無法滿足企業(yè)需求。還有一些企業(yè)已經(jīng)實施了ERP，并通過大量二次開發(fā)，實現(xiàn)了一些生產(chǎn)管理功能，企業(yè)會困惑于還要MES做什么。因此建議制造企業(yè)根據(jù)自己的實際情況，對ERP、MES做好整體規(guī)劃，明確需求定位后再選擇是否實施MES項目。
除了需求上的差異，從資源投入上來看，國內(nèi)企業(yè)和國外企業(yè)也存在著較大的差距。國外MES起步于60年代，已逐步趨向成熟，而國內(nèi)的MES真正起步于80年代，所以MES在中國還有一個比較長的發(fā)展過程。MES的國內(nèi)市場雖然景象一片繁榮，但仍有很長的路要走，市場的成熟度還有待提高。不過以中國市場一貫的成長速度來說，發(fā)展將會非常迅速。如今，在國內(nèi)可以看到很多行業(yè)都涌現(xiàn)出了成功的應(yīng)用案例。MES的發(fā)展頗像ERP、PLM等軟件進入中國的發(fā)展歷程，剛開始群雄逐鹿，百家爭鳴，而現(xiàn)在用戶更趨于理性，會選擇比較成熟的產(chǎn)品。MES也將經(jīng)歷這樣一個過程，不管是客戶還是供應(yīng)商，都需要時間來磨合和調(diào)整。
全球領(lǐng)先的MES
西門子是全球最大的MES軟件商，早在2000年就于國內(nèi)推動MES的發(fā)展，是國內(nèi)最早的MES供應(yīng)商。初期，MES是作為西門子自動化與驅(qū)動集團，自動化系統(tǒng)部的一個產(chǎn)品線進行推廣。西門子實施的國內(nèi)第一家煙草企業(yè)-青島頤中卷煙廠MES成功上線后，樹立了煙草行業(yè)MES標桿，并發(fā)展成為煙草行業(yè)MES現(xiàn)行標準，繼而在其他行業(yè)推廣開來。2010年以后，西門子集團進行改革，中國MES業(yè)務(wù)整合到西門子工業(yè)軟件（上海）有限公司旗下運營。產(chǎn)品也從原先的SIMATIC IT MES平臺，逐漸升級為強大的綜合性制造運營管理MOM（Manufacturing Operation Management）平臺，囊括了針對生產(chǎn)管理和執(zhí)行的Production Suite（生產(chǎn)套件），針對研發(fā)流程和配方轉(zhuǎn)化的R&D Suite（研發(fā)套件），以及面向集團運營決策的Intelligent Suite（智能套件），可以滿足企業(yè)對信息全集成的要求（MES-ERP，MES-PLM，MES-Control）。西門子的MES系統(tǒng)由SIMATIC IT核心平臺加上標準組件以及一些特定的行業(yè)庫組成，有針對性地為需求不同、行業(yè)不同的客戶提供有特殊針對性的解決方案。如果客戶比較關(guān)注生產(chǎn)、工藝、質(zhì)量、設(shè)備和追溯，那么西門子會推薦生產(chǎn)套件；如果客戶關(guān)注實驗室檢測、產(chǎn)品配方管理、研發(fā)新產(chǎn)品過程等，則會推薦研發(fā)套件；如果客戶的自動化程度非常高，基本不用人員干預(yù)，只須采集關(guān)鍵點的數(shù)據(jù)用于制造智能的決策分析，那么西門子則會推薦他們采用智能套件。
在三大套件中，每一個套件都包含許多功能模塊，通用的功能包括了數(shù)據(jù)采集、詳細計劃排產(chǎn)、質(zhì)量管理、物料管理、庫存管理、工藝管理、設(shè)備管理、人員管理、績效分析、跟蹤追溯等。功能模塊的實現(xiàn)是通過選擇相應(yīng)的產(chǎn)品組件，幾個組件對應(yīng)一個功能。例如數(shù)據(jù)采集功能，系統(tǒng)里并沒有數(shù)據(jù)采集這個模塊，而是采用實時數(shù)據(jù)庫，以及它延伸的子模塊，如歷史數(shù)據(jù)歸檔、歷史趨勢展示、數(shù)據(jù)壓縮、數(shù)據(jù)存儲、績效分析等，而這些子模塊也存在跨功能的應(yīng)用，并通過配置來滿足客戶的需求。
對于企業(yè)建立和實施制造信息化的過程，西門子正在推廣并建議實施三部曲。第一步是生產(chǎn)可視化，第二步是流程標準化，第三步是決策智能化。
實施MES項目，首先要讓企業(yè)管理人員即使不去現(xiàn)場也能對生產(chǎn)現(xiàn)狀了如指掌，通過一定技術(shù)手段從現(xiàn)場的生產(chǎn)設(shè)備、各類控制系統(tǒng)、檢測儀器中采集實時數(shù)據(jù)，實現(xiàn)生產(chǎn)過程的在線監(jiān)控；再對工廠生產(chǎn)流程進行梳理，建立虛擬的工廠模型，定義產(chǎn)品BOM、配方（生產(chǎn)工序、設(shè)備、輸入輸出物料、關(guān)鍵參數(shù)）、檢測標準等。工廠按照計劃的工單組織生產(chǎn)，工單執(zhí)行時自動完成生產(chǎn)記錄，生產(chǎn)過程透明且可追溯。
第二步是標準化流程。MES中的字母E表示Execution，即執(zhí)行，MES和其他的數(shù)據(jù)采集，或者ERP等業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)的區(qū)別就在于，MES需要定義工廠生產(chǎn)管理的一個模版/標準，并且保證在具體的生產(chǎn)過程中，所有的操作人員和設(shè)備都按照所定義的標準進行生產(chǎn)，因此第二步的流程標準化，是將原來紙質(zhì)的生產(chǎn)需求電子化和計算機化，定義各個崗位的標準作業(yè)指導(dǎo)書，按照規(guī)定和要求的流程和步驟來執(zhí)行。
第三步則是對整個制造決策的智能化。有了第一步和第二步的應(yīng)用部署，MES系統(tǒng)積累了大量的數(shù)據(jù)之后，就可以通過數(shù)據(jù)挖掘和分析，幫助企業(yè)發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，做出更準確的管理決策。
一個MES系統(tǒng)的實施，大致步驟是與客戶所處行業(yè)相結(jié)合，先制定項目實施的方向或者指導(dǎo)方針，然后對整個項目進行統(tǒng)一規(guī)劃，可以分期實施，也可以選取一些重要或關(guān)鍵的模塊，試點成功后在集團內(nèi)部做標準化的復(fù)制和推廣。此類系統(tǒng)在使用一段時間后，西門子會建議根據(jù)業(yè)務(wù)的變化、企業(yè)的發(fā)展對MES系統(tǒng)進行持續(xù)的優(yōu)化。以現(xiàn)在的應(yīng)用狀況來看，我國大多數(shù)企業(yè)仍處于第一步的車間透明化階段，正在打開生產(chǎn)現(xiàn)場的黑箱。以離散行業(yè)為例，西門子首先會建議客戶要準確獲取車間的各種信息，如制品信息、質(zhì)量情況、物料狀況等。在收集完相關(guān)信息后，才能發(fā)現(xiàn)問題在哪里，以便通過對現(xiàn)有流程的改造，實現(xiàn)流程規(guī)范化。系統(tǒng)實施上線后，將再次采集改善后的數(shù)據(jù)，通過分析，為智能制造提供決策。智能制造的決策與項目實施是相輔相成的。
成熟行業(yè)庫，為中國企業(yè)帶來豐富經(jīng)驗
MES的行業(yè)屬性鮮明，西門子希望按照行業(yè)劃分精耕細作，提供專業(yè)的極具行業(yè)針對性的解決方案。西門子研發(fā)的行業(yè)庫，類似于“樣板房”，是多年項目積累的經(jīng)驗和精華，可以供客戶借鑒分享。行業(yè)庫按照不同的行業(yè)設(shè)置，目前大體分為離散行業(yè)庫，流程行業(yè)庫，生命科學(xué)行業(yè)庫。而在一些行業(yè)中又做了細分，例如在汽車行業(yè)，有針對卡車、乘用車、重型裝備車輛的行業(yè)庫；在流程行業(yè)，將石化、化工、水泥制造等連續(xù)生產(chǎn)的傳統(tǒng)行業(yè)集中在一起；此外也有針對乳制品、啤酒、軟飲料等混合型生產(chǎn)的行業(yè)庫應(yīng)用。另外企業(yè)的自動化、信息化的建設(shè)水平也決定了它對MES的實施需求會有哪些突出的重點。項目實施之前，西門子會關(guān)注客戶的行業(yè)，工廠現(xiàn)狀和特定需求，推薦標準的、模塊化的解決方案。推出的行業(yè)庫正是為了幫助客戶了解他所處的行業(yè)，全球類似企業(yè)的MES應(yīng)用。西門子在與全球大客戶的長期合作中，已將項目經(jīng)驗濃縮成行業(yè)的最佳實踐（best practice），去掉企業(yè)個性化標簽以及涉及商業(yè)保密的數(shù)據(jù)后，直觀展示給客戶的是通用且成熟的功能（流程、用戶界面、報表），對于收集客戶的個性化需求起到了拋磚引玉的作用。例如西門子流程行業(yè)庫包括的標準和模塊化功能有：原料到貨和產(chǎn)品出庫管理、物料批次追蹤追溯、生產(chǎn)工單管理、生產(chǎn)執(zhí)行與過程監(jiān)視、設(shè)備維修維護和停機管理OEE/DTM、能源監(jiān)控與預(yù)測、生產(chǎn)報表和分析、在線與離線（實驗室LIMS）質(zhì)量管理、產(chǎn)品化接口（SAP，Braumat，PCS7/Batch，WinCC等）以及高級排產(chǎn)功能APS。在項目前期與客戶初步探討時，客戶可以直接對這些功能模塊進行取舍，并明確哪些需求可以采用標準行業(yè)庫功能，哪些仍然需要根據(jù)實際情況作個性化的定制。
在面對客戶的時候，西門子也會針對客戶做一個成熟度模型的打分，評估客戶是否已準備好去實施一個MES項目，并針對不同階段的客戶推薦不同階段的解決方案。例如在現(xiàn)場，若沒有任何軟件的應(yīng)用，西門子會建議企業(yè)初步做一個現(xiàn)場的數(shù)據(jù)采集，先實現(xiàn)透明化和可視化。如果企業(yè)原本已經(jīng)應(yīng)用了安燈系統(tǒng)、條碼系統(tǒng)等，則會建議在此基礎(chǔ)上應(yīng)用西門子的追溯管理、質(zhì)量管理等方案。
啤酒行業(yè)：西門子在啤酒行業(yè)已處于領(lǐng)先地位，西門子也是最早為國內(nèi)啤酒行業(yè)推廣實施MES的軟件供應(yīng)商。基本上啤酒行業(yè)中的每家工廠的生產(chǎn)工藝都非常類似，整個工廠的布局主要分為原輔料/成品倉儲，動力，生產(chǎn)（釀造，包裝）。生產(chǎn)前端是釀造，即將麥芽、大米等原材料通過原料粉碎、糖化、發(fā)酵、過濾等工藝形成可以進行灌裝的清酒；后端則是一條條的灌裝和包裝線，如玻璃瓶生產(chǎn)線中包括了洗瓶、理瓶、裝酒、軋蓋、貼標到最后的裝箱等。在前端的釀造過程中，除了現(xiàn)場的操作面板外，都通過一個集中的管控系統(tǒng)進行管理。在工業(yè)控制領(lǐng)域，西門子本就非常擅長釀造的自控系統(tǒng)，可以實現(xiàn)對原料進罐，生產(chǎn)設(shè)備和工藝參數(shù)的監(jiān)控，但是此系統(tǒng)的目的更多是為了實現(xiàn)整個生產(chǎn)過程的可操作。而有關(guān)生產(chǎn)計劃（對接ERP，關(guān)聯(lián)倉儲物流）、質(zhì)量檢測、物料追蹤信息（包涵未納入自控范疇的物料投料）以及工廠個性化報表等的功能都不是自控系統(tǒng)的優(yōu)勢項目。實施了MES后，系統(tǒng)將管理完整的物料、配方、班次等定義。在制定計劃時能夠?qū)崟r、直觀地獲取生產(chǎn)所需的物料及設(shè)備信息，與控制系統(tǒng)的結(jié)合，確保各工段生產(chǎn)實時監(jiān)視及趨勢記錄、物料及能源消耗，以及生產(chǎn)批次的跟蹤和追溯。對于后端包裝線，MES則更關(guān)注生產(chǎn)線的效率表現(xiàn)，特別是重點設(shè)備。包裝生產(chǎn)也按訂單驅(qū)動，由基于配方管理的計劃模塊觸發(fā)，分解成每條生產(chǎn)線、每天的生產(chǎn)工單，并自動生成包材領(lǐng)料單。系統(tǒng)連接了包裝車間所有的主生產(chǎn)設(shè)備，實現(xiàn)了工單執(zhí)行的全過程監(jiān)控，目標產(chǎn)量、生產(chǎn)進度、灌裝效率、故障報警、物料及能源消耗等全部動態(tài)實時計算，并滾動顯示在每條生產(chǎn)線旁的大LED屏上。實用的設(shè)備維修記錄、點巡檢記錄、故障原因代碼統(tǒng)計分析、設(shè)備效率分析查詢，能幫助管理與技術(shù)人員分析查抄關(guān)鍵設(shè)備及關(guān)鍵故障點，提高生產(chǎn)線運行效率。
對于流程行業(yè)來說，很多行業(yè)都具有一定的共性。而流程行業(yè)實施MES的難點在于，MES是一個承上啟下的系統(tǒng)，上接ERP，下連自動化，所以行業(yè)的難點是集成。前面有提及ERP的問題，這里就不再贅述，連接生產(chǎn)設(shè)備和自控系統(tǒng)，則是另外一個話題。每個工廠實際建設(shè)情況都不同。一個新廠實施MES，可以要求設(shè)備供應(yīng)商配合提供通訊模塊，方便數(shù)據(jù)采集，而如果是已運轉(zhuǎn)很多年的老廠，在實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集的時候會發(fā)現(xiàn)很多設(shè)備不具備通訊或信息讀取的條件。但由于MES的核心就是實時數(shù)據(jù)，沒有數(shù)據(jù)的支持，功能設(shè)計再好也無法實現(xiàn)既定的要求，而如果將所需數(shù)據(jù)全部通過手工方式錄入的話，MES功效將大打折扣。因此目前行業(yè)內(nèi)對老廠實施MES的設(shè)備升級改造投入大、投資回報少的問題存有爭議。由于MES需要實時數(shù)據(jù)來激活，所以流程行業(yè)應(yīng)用的難點就在于，設(shè)備是否有接口，能否配合實現(xiàn)數(shù)據(jù)上傳和接收。
復(fù)雜制造行業(yè)：如航空發(fā)動機的裝配，作為典型的離散行業(yè)，整個產(chǎn)品非常復(fù)雜，涉及到幾萬種物料，幾千個工藝步驟，一個產(chǎn)品的生產(chǎn)周期大約在1-3個月之間。所以離散行業(yè)的生產(chǎn)控制難點就在于，如何實現(xiàn)工藝指導(dǎo)生產(chǎn)。如航空航天、船舶等行業(yè)，面臨的困難在于產(chǎn)品的生命周期比較短，從研發(fā)到生產(chǎn)制造到產(chǎn)品結(jié)束生命周期，最終生產(chǎn)成的成品可能就十個或二十個左右，生產(chǎn)大都處于不斷調(diào)整的過程中，因此MES需要實現(xiàn)變更控制和工藝直接下發(fā)到生產(chǎn)線等功能，使三維設(shè)計圖紙能直接在生產(chǎn)線上查看，生產(chǎn)線發(fā)現(xiàn)的質(zhì)量問題也能直接標注在三維圖形上面。MES的實施還有一個難點在于如何才能將加工任務(wù)或生產(chǎn)工單按照工藝自動地分解到每個崗位，快速實現(xiàn)分裝和總裝之間的順序部署等。在產(chǎn)品生命周期管理方面，西門子的Teamcenter可以實現(xiàn)和MES的無縫銜接，實現(xiàn)工藝指導(dǎo)生產(chǎn)，工藝變化向上反饋等。也就意味著，只有西門子才能提供從產(chǎn)品設(shè)計到工藝設(shè)計到MES的整體解決方案。
集成平臺，打造整體解決方案
西門子的優(yōu)勢在于提供整體性的解決方案，集成的平臺以及豐富的產(chǎn)品線。任何行業(yè)的客戶，都能在西門子找到相應(yīng)的解決方案。針對客戶的整個產(chǎn)品生命周期，MES與PLM及自動化系統(tǒng)的合作和集成，保證了在軟件方面都有相匹配的套件來實現(xiàn)功能。此外，SIMATIC IT平臺是按照國際標準提前設(shè)計的，架構(gòu)靈活。，在實際應(yīng)用的時候，可以根據(jù)需求進行各種模塊的組合。若將來需要添加新的功能，只需要在平臺上進行增加和修改，而不破壞系統(tǒng)的完整性。值得一提的是，所有系統(tǒng)和集成化的套件都共用一個實時數(shù)據(jù)庫，這樣保證了數(shù)據(jù)的準確性、唯一性和開放性。系統(tǒng)間的集成通過產(chǎn)品化的接口來配置實現(xiàn)。目前，西門子正在進行原有系統(tǒng)的兼容性測試，未來將實現(xiàn)更多系統(tǒng)的無縫集成。
與其他供應(yīng)商相比，西門子平臺本身已歷經(jīng)了較長的時間，。大量客戶的使用也驗證了系統(tǒng)是穩(wěn)定、安全和可靠的。成熟度高、平臺架構(gòu)的先進以及系統(tǒng)的開放都是西門子的優(yōu)勢。
數(shù)字化工廠，實現(xiàn)自動化生產(chǎn)
關(guān)于未來MES的發(fā)展變化趨勢，首先需要實現(xiàn)的是PLM和MES無縫銜接，其次是西門子將把MES平臺轉(zhuǎn)型成MOM制造運營管理，更多關(guān)注于集團與子公司的交互，供應(yīng)鏈的協(xié)同，而不只局限于車間層面的應(yīng)用。在行業(yè)專注度上，還將針對更多的行業(yè)推出標準化應(yīng)用，未來也會在本地發(fā)展并扶持中國的合作伙伴，更好地推進西門子產(chǎn)品和應(yīng)用的本土化。
西門子已在四川成都新建一個全球最先進的數(shù)字化工廠。該數(shù)字化工廠的建立初衷是西門子希望為中國市場提供更直接，定制化，性價比更高的西門子控制產(chǎn)品，從依賴德國進口轉(zhuǎn)變?yōu)楸镜鼗a(chǎn)。在該數(shù)字化工廠內(nèi)部，西門子將旗下先進的硬件和軟件產(chǎn)品融合進去，希望通過西門子自身應(yīng)用的案例，給制造業(yè)帶來新的認識。數(shù)字化工廠實現(xiàn)了PLM和MES的無縫集成、MES和自動化控制系統(tǒng)的緊密對接以及供應(yīng)鏈的驅(qū)動。工廠的目標是實現(xiàn)75%以上的自動化生產(chǎn)率。通過數(shù)字化工廠建設(shè)，西門子希望能給國內(nèi)的市場帶來信心和愿景，數(shù)字化工廠不再是空中樓閣，而已成為現(xiàn)實。
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本文標題：西門子：全球領(lǐng)先MES/ERP助力企業(yè)打造數(shù)字化工廠
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