現代制造企業對適應工業4.0包括制造執行系統(MES)在內的IT系統有越來越高的需求。在VDI5600準則中詳細描述了MES系統必須要有的功能和特性，這與工業4.0又有多大的聯系呢？面向未來的MES4.0概念或許可以指明方向。

    在所有為準備工業4.0所推薦的行動中包括“引入MES系統”，但是具體該是什么樣的MES？要成為企業的信息和數據中樞平臺，MES系統必須要具有哪些特性和功能？

VDI 5600準則對工業4.0的意義

    VDI(德國工程師協會)在2007年發布的針對MES系統的5600準則(http://www.vdi.eu/engineering/vdi-standards搜索5600)在范圍廣泛的各種功能之外，還明確指出應該包括“橫向集成”和“實時性能”。這對于工業4.0同樣具有重大意義。從而MES系統在實現工業4.0的具體實踐中起到關鍵作用。

    按照VDI5600準則中所定義，橫向集成在“VDI工業4.0架構“中起關鍵作用(源引：MPDV和VDI德國工程師協會)

現狀

    目前的MES市場呈現很大的多樣性，但是僅有極少的系統滿足VDI5600準則中的標準要求。很多系統具有在線性能，可是卻缺乏橫向集成能力。不少廠家只能夠完成部分的MES任務，其它功能必須通過外部的第三方軟件系統實現。越來越多的廠家擴展其功能組合，以符合VDI5600準則。可是，作為橫向集成的基本要求之一的避免內部接口隨著功能數量的增加，卻沒有被滿足。德國MPDV公司的HYDRAMES系統很好地展示了提供全方位功能的同時實現橫向集成。

“同一屋檐下”：橫向集成

    MES4.0未來概念中，“橫向集成”即實現整個價值鏈以及完成所有MES任務的全部功能和數據互聯。橫向集成的基本特征為避免內部接口和全系統的模塊化結構。

    今只有少數MES系統在同時提供范圍廣泛的功能和全面的橫向集成– MPDV公司的HYDRA系統就是其中之一(源自：MPDV)

    舉例而言，在車間生產實際中，工單登錄(BDE)和質量檢測(CAQ)在同一個終端上進行。更理想的情形是，這二個功能以類似的對話框展現出來。這對操作者而言是極大的便利，因為其只需學習理解一個功能。操作者更是節省了大量時間，他不必去另外的專用質檢位。

    如果各功能模塊都來自同一個廠家，MES系統管理也將會極為簡便，比如維護軟件時，以及極其重要的MES壽命周期管理。典型情形下，一套復雜的軟件系統時除了周期性的小更新和錯誤修正外，還有大的版本升級和變更，從而需要改變核心軟件。一個橫向集成的軟件系統可以在軟件升級后立即重新投入使用，因為各模塊和功能是互相聯系結合的。這對用戶而言就意味著節省時間和費用。

    橫向集成是MES解決方案模塊化結構的一個前提條件。一方面便于成功引入MES系統，這對中小企業尤為重要。另一方面用戶可以自行決定，為其應用選擇哪些功能，以及相應地調整組合以滿足其特定的需求。并且在之后的使用過程中，可以隨時對系統擴充功能和模塊。無論MES匹配的是什么樣生產制造過程，還是在哪種文化或哪個國家使用該MES系統，一個模塊化的、橫向集成的MES解決方案都可以滿足各種不同的需求。

    盡管有些廠家一味地宣稱其產品“適應工業4.0”，然而對用戶的長遠利益而言，必須要考慮到橫向集成。

進一步開發利用數據：關聯性評估

    工業4.0中非常關鍵的一點是各集成的系統能夠對數據跨部門地進行處理并評估。越是復雜的制造環境，對相互有聯系的數據評估就越重要，這有助于監視各生產過程以達到高效生產。只有相關聯的數據可以提供有價值的信息，從而了解生產過程。只有對生產過程有更多更深的了解，才能對其進行優化。反之，這是保持競爭力的需求– 尤其從工業4.0的角度來看。

    集成化的數據管理–所有采集到的數據同一存儲在一個中央數據庫中 (源自：MPDV).

    以下是生產實際中幾個例子：

能源費用僅在掌握之中

    當今時代，能源費用持續上漲，各種復雜的節支模式不斷出現，制造型企業需要一個工具來收集并評估能源消耗數據。在集成化的MES系統中，能源數據可以和其它生產數據一道被收集，例如已完成的生產工單或者設備狀態。這樣立即清楚地知道，那些生產步驟消耗大量能源，或者哪些設備是耗能大戶。從而可以制定相應的能源優化措施以降低能源成本，比如避開用電高峰期就是其中之一。這些只有通過橫向集成的解決方案才可實現，因為各部門之間的數據必須要互相關聯。

    HYDRA系統中，能源消耗關聯 -以便確切了解每個生產訂單消耗了多少能源 (源自：MPDV)

以人為本

    即使在工業4.0時代，高素質人員仍然是必不可缺的重要資源。借助集成的數據管理，上下班電子打卡結合班次表獲得的人員出勤和缺席時間可以與生產紀錄互相對照，從而建立各種評估考核機制，以及獎金、績效激勵制度。根據員工的技能資質，通過一個與生產訂單相關的人員計劃能夠高效、優化安排調度人力資源，這對很多小批量、個性化訂單的生產尤其顯得重要，而員工的積極性也被充分調動起來。

MES助力質量管理

    產品質量在工業4.0時代同樣有重要的地位。使用集成的MES系統，質檢計劃可以與生產同步生成。在車間終端上登錄生產訂單時，便立即獲得對應的質檢指令。車間終端根據規定的間隔(基于時間或者生產周期)自動顯示所需的質檢要求，自動收集的質檢和設備狀態數據供評估之用。如果設備已經聯網，那么進一步的質量檢測自動化還可采集過程參數(例如溫度、壓力、流速…)。由此，能夠持續地提高或者穩定生產質量。

    車間數據采集和質量管理集成到同一個系統 – 操作者使用HYDRA直接在設備旁進行生產過程中質量檢測(源自：MPDV).

預防性設備維護

    MES解決方案在一個系統內部管理所有生產資源包括設備，以及工具、刀具等其它生產輔助資料。一個通用的數據庫可以跨部門地計劃安排和評估所有生產資源，例如，當一個生產訂單在車間內排產時，可以清晰地獲知可以使用哪些工具，或者該工具在使用過程中是否需要維護。統一管理生產周期和使用時間的數據收集使得對設備和工具的預防性和按需維護成為可能。因此，設備和工具的利用率得到提高，停機或閑置時間得以減少。

從計劃到控制

    工業4.0中分散管理的系統需要指導標準，以及一定程度的計劃和控制。和車間的直接聯結能夠使計劃成為精確的生產控制，不可預見的事件可被立即發覺，相關負責的人員可以實時做出反應。如果一臺設備發生停機，MES系統中的圖形化排產模塊會檢查是否有其它設備可替代使用，是否會對本訂單和其它訂單有影響。除了可以根據設備和工具的可用性做出計劃安排外，完全集成的MES解決方案還能夠兼顧其它資源，比如人員、物料庫存和能源消耗等。如此的透明度使生產制造獲得或提升應急反應能力。

    HYDRA車間排產提供多維的生產計劃和控制(源自：MPDV).

愿景：未來觸手可及

    對MES4.0未來概念的實現讓工業4.0所描繪的未來前景變得更加清晰可見。橫向集成的MES環境中增強的聯網，統一數據存儲，以及數據的正確性越來越成為生產IT系統的焦點。科技的創新使得過去似乎不可逾越的障礙逐漸消失，技術持續進步，而隨著工廠中的自主調控系統不斷增多，自由靈活的獲取相關數據就變得比以往任何時候更為重要。所有這些都顯示，制造執行系統(MES)不僅適合工業4.0，而是必然的需求。然而更重要的是，MES應該完全符合VDI5600準則。請不要忘記，不是每一個系統都有資格叫作MES。 

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本文標題：工業4.0必須橫向集成MES –但應正確選擇實施！

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