制造執(zhí)行系統(tǒng)MES是如何成為智能制造的核心的

當(dāng)我們說智能制造時，我們在說什么？是智能裝備、智能工廠？還是云、大數(shù)據(jù)或是服務(wù)型制造？抑或是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)？再微觀一些，是機器換人，還是AI？

或許有人說，這都是智能制造的范疇。不過，研發(fā)與生產(chǎn)是工廠的核心，智能工廠也成為了智能制造的核心。對于不同發(fā)展階段和不同形態(tài)的企業(yè)來說，數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的道路各不相同，但在構(gòu)筑智能工廠、通往智能制造的過程中，不可或缺的一個共同環(huán)節(jié)就是制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）。

定位于整個車間制造過程管理的MES，根據(jù)訂單、計劃進(jìn)行作業(yè)排程，它構(gòu)筑了計劃管理層與底層控制層之間的橋梁，既讓ERP得以落地，也優(yōu)化生產(chǎn)過程。由此，MES成為智能工廠（數(shù)字化工廠）的核心，也是精益生產(chǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

太極智能工廠架構(gòu)圖

亂花漸欲迷人眼。當(dāng)前，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)持續(xù)發(fā)酵，大數(shù)據(jù)、AI熱度持續(xù)上升，但工廠智能化之路依然需要因企而異。對此，太極計算機股份有限公司企業(yè)業(yè)務(wù)集團(tuán)智能制造事業(yè)部總經(jīng)理趙金元博士認(rèn)為，“通過智能化的算法與先進(jìn)的管理方法，實現(xiàn)精準(zhǔn)控制、透明管理、科學(xué)決策”，恐怕應(yīng)該是大部分企業(yè)智能化的著力點。

一 我們先看一個流程行業(yè)智能化生產(chǎn)的案例。

成立于2009年4月，總投資70億元的青海鹽湖海納化工有限公司是青海鹽湖工業(yè)公司的全資子公司，以燒堿、PVC、電石、水泥等為主打產(chǎn)品，屬于典型的間歇式流程制造企業(yè)。2013年，海納化工投產(chǎn)，但出現(xiàn)了產(chǎn)品質(zhì)量波動性較大、安全問題頻出，不能正常生產(chǎn)的情況。與此同時，人員流失率較高，知識的傳承存在一些問題；成本核算也不夠準(zhǔn)確，無法實現(xiàn)量化考核。

為了解決企業(yè)存在的這些問題，海納把目光投向數(shù)字化工廠建設(shè)。2017年7月，海納MES項目進(jìn)入實質(zhì)性階段。經(jīng)過近兩年的項目實施，合作伙伴太極股份為海納化工建設(shè)了生產(chǎn)運營管理指揮系統(tǒng)（廣義MES，覆蓋整個工廠）。該系統(tǒng)基于太極股份的行業(yè)信息物理系統(tǒng)應(yīng)用解決方案，建設(shè)了智能看板、生產(chǎn)計劃管理、生產(chǎn)調(diào)度管理、質(zhì)量管理、能源管理、操作管理、安環(huán)管理、設(shè)備管理、生產(chǎn)統(tǒng)計和成本管理等功能模塊，實現(xiàn)了海納生產(chǎn)管控一體化。

公司級智能看板

目前，海納MES整體項目只是做了一期，解決了數(shù)字化的問題，但效果已完全不一樣。通過系統(tǒng)，打通橫向管理，消除部門壁壘，真正實現(xiàn)了從公司經(jīng)營目標(biāo)到員工績效的閉環(huán)；實現(xiàn)了從公司層面到班組層面的成本核算，過去的成本核算至少需要一周的時間，而現(xiàn)在則是實時統(tǒng)計；所有的生產(chǎn)管控在調(diào)度大廳完成，異常情況實時反映到智能看板，調(diào)度指令直接在調(diào)度管理系統(tǒng)中下達(dá)，操作控制直接在控制操作站完成，大大提升了生產(chǎn)管控效率。

“尤其是，通過平臺數(shù)據(jù)支撐及分析工具的使用，產(chǎn)品尤其是高端產(chǎn)品的質(zhì)量波動性降低了，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性有了明顯的提高；同時安全事故能夠提前預(yù)警，減少了安全事故發(fā)生的頻次?！壁w金元說。

成本實時分析看板

二

有人曾言：“不AI，無智能”。如果這不是一種營銷，那就是一個偏見或誤導(dǎo)。沒有定語的智能化，即便不催生時髦的智能化項目，也會造成認(rèn)識上的混亂。

毫無疑問，MES項目為海納化工數(shù)字化打下了堅實的基礎(chǔ)，在此之上，“下一步要做的就是縱向的精準(zhǔn)控制”，這更是智能化工廠的核心要義。但是，為什么是太極？

也許是因為其工業(yè)基因——當(dāng)太極于1993年開始在銅冶煉行業(yè)做在線控制系統(tǒng)、專家系統(tǒng)時，信息化這一概念還未產(chǎn)生。

1987年，原電子工業(yè)部第十五研究所（現(xiàn)中國電子科技集團(tuán)公司第十五研究所）創(chuàng)建太極計算機公司。2002年公司股改，2010年上市。2018年底，太極做了戰(zhàn)略上的調(diào)整。太極新戰(zhàn)略愿景是做中國最優(yōu)秀的數(shù)字化服務(wù)提供商，成為“智能應(yīng)用的引領(lǐng)者、數(shù)據(jù)運營的國家隊、自主可控的主力軍、員工價值的成就者”。以“數(shù)據(jù)驅(qū)動、云領(lǐng)未來、網(wǎng)安天下”三大戰(zhàn)略為支撐，以安全可靠能力、數(shù)據(jù)服務(wù)能力、業(yè)務(wù)流程能力為三大核心技術(shù)能力，重點圍繞政務(wù)、公共安全、國防、企業(yè)四大領(lǐng)域開展服務(wù)。

據(jù)介紹，2002年，隨著企業(yè)信息化的興起，太極逐步向綜合IT服務(wù)商發(fā)展。在這個過程中，太極開始面向工廠儀表、PLC、工業(yè)控制系統(tǒng)等底層，打造工廠數(shù)據(jù)庫平臺，把所有底層的設(shè)備、工藝、質(zhì)量等數(shù)據(jù)，都整合到該平臺中。在此基礎(chǔ)上，逐步在數(shù)據(jù)平臺之上做生產(chǎn)管理、質(zhì)量管理、物流管理、能源管理等系統(tǒng)，2010年，公司正式形成生產(chǎn)運營管控一體化平臺（廣義MES）。目前，客戶分布在流程行業(yè)的鋼鐵、有色、精細(xì)化工以及離散制造領(lǐng)。

三

MES定位于生產(chǎn)運營管控，但它是如何實現(xiàn)的？以及是如何成為智能制造的核心？趙金元表示，生產(chǎn)運營管控一體化平臺不是單純的軟件的堆砌，里面融合了很多管理的理念。它從兩個主線，解決了企業(yè)面臨的實際問題。

一個是管理主線。很多企業(yè)車間的現(xiàn)場操作工人具有很高的技能，但不可否認(rèn)，如果企業(yè)管理模式?jīng)]有形成閉環(huán)，考核沒有量化，員工的積極性會存在問題。生產(chǎn)運營管控系統(tǒng)從企業(yè)經(jīng)營目標(biāo)開始分解，生成生產(chǎn)計劃，從生產(chǎn)計劃到作業(yè)計劃，最后量化到操作崗位上，形成KPI指標(biāo)。這樣每天每個班組在下班時，就能看到量化的結(jié)果也就是KPI指標(biāo)，而這個指標(biāo)是與績效獎金掛鉤的。

這樣就能大大提高員工的積極性?！斑@就從管理的緯度，形成一個閉環(huán)管控。過去沒有這個系統(tǒng)，很難做到這一點?！壁w金元說。

另外一條主線是圍繞控制。流程工業(yè)生產(chǎn)管控的本質(zhì)是如何高效、安全、低成本的將進(jìn)廠原料加工成最后的產(chǎn)品，控制的核心是物質(zhì)流的均衡變化。這就要求構(gòu)筑的管控系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)各裝備之間的有效協(xié)同、控制指令能夠精確執(zhí)行，最終達(dá)到整個生產(chǎn)的安全、高效、綠色生產(chǎn)。

“因此，作為面向生產(chǎn)的管控系統(tǒng)，其內(nèi)在的管理思想、管理方法和數(shù)據(jù)處理技術(shù)是衡量不同系統(tǒng)水平的關(guān)鍵因素“。趙金元認(rèn)為。

四

數(shù)據(jù)是MES產(chǎn)生效能的核心因素，這包括xBOM的數(shù)據(jù)管理，生產(chǎn)過程的數(shù)據(jù)信息的收集和管理等等眾多方面。智能控制與精益生產(chǎn)，根源就在于此。

近年來，太極不斷加強工廠數(shù)據(jù)庫平臺原始數(shù)據(jù)與批次、投料、工藝、工況關(guān)聯(lián)性的研發(fā)，目前，不僅實現(xiàn)上述匹配，在鋼廠甚至可以匹配到“每一米”。比如，煉鋼可以匹配到每一爐，包括吹氧量，氮氣流量，壓力、出鋼碳含量，磷、硫等成分。到了鑄坯的時候，可以匹配到每米上。到了板坯上，可以匹配到0.1米。

這種精準(zhǔn)匹配，對企業(yè)意味著什么？

一方面，當(dāng)整個過程，所有的參數(shù)都在六西格瑪?shù)目刂浦?，質(zhì)量一定是合格的。另一方面，如果出現(xiàn)問題，不用做檢驗，不用抽樣，系統(tǒng)可以告訴企業(yè)：第幾米有什么樣的質(zhì)量事件，哪個部分需要做檢驗。這就大大降低了檢驗的損耗量。更精準(zhǔn)的是，當(dāng)鋼廠能夠精準(zhǔn)到100毫米，系統(tǒng)就可以告訴企業(yè)，哪一卷是高端鋼，或這一卷哪個部分是高端的，從而可以實行差異化的營銷。這項技術(shù)太極已成功應(yīng)用到化工領(lǐng)域。

“未來的數(shù)字化工廠、智能工廠，實際上就是從兩個維度，一個是管理的維度，一個是生產(chǎn)控制的維度，為企業(yè)帶來效益。但現(xiàn)在大部分人都關(guān)注后者，要機器人，要AI，我認(rèn)為這些控制手段在單點應(yīng)用上可以，但從系統(tǒng)的角度，難度還是很大的?！壁w金元表示。他呼吁，未來的智能工廠，如果能把一線工人的主觀能動性發(fā)揮出來，將遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于機器人、人工智能帶來的價值。

數(shù)十年來，精益管理不斷延伸至企業(yè)管理的各個方面，大大提升了制造業(yè)的整體效能。當(dāng)前，我國經(jīng)濟(jì)正處于高速增長階段轉(zhuǎn)向高質(zhì)量發(fā)展階段，通過數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化，提升制造業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展，更已成為制造業(yè)的實際行動。但無論新一代信息技術(shù)與制造業(yè)如何融合，處于核心層面的生產(chǎn)端不僅始終是制造業(yè)的立足之本，其精準(zhǔn)化更是高質(zhì)量的關(guān)鍵路徑。