• 关键词： MES 工业4.0
• 摘要：以大数据、云计算以及物联网技术基础应用为代表的第四次工业革命——工业4.0，将工业界带入了一场重大而根本的变革之中。其核心在于工业、工业产品和服务的全面交叉渗透。这种渗透借助软件，通过在互联网和其他网络上实现产品及服务的网络化而实现。

一、开发背景

以大数据、云计算以及物联网技术基础应用为代表的第四次工业革命——工业4.0，将工业界带入了一场重大而根本的变革之中。其核心在于工业、工业产品和服务的全面交叉渗透。这种渗透借助软件，通过在互联网和其他网络上实现产品及服务的网络化而实现。新的产品和服务将伴随这一变化而产生，从而改变整个人类的生活和工作方式，尤其是人类与产品、技术和工艺之间的关系。这就要求工业产品的开发和生产要有根本性的转变和调整，以便高质量的部署新工艺，并使其转化为具有经济上的益处。

面对“中国制造2025”、工业4.0时代的风起云涌，传统流程型制造业企业的困境更加凸显。产能结构过剩、科技创新能力不足、产业集中度低、节能减排任务艰巨将成为企业持续发展的绊脚石。对于企业生产来说，仅关注设备自动生产、生产数据可自动采集等问题是远远不够的，在解决了生产过程的自动化后，未来必须整合企业内部物流、信息流、资金流，以市场为导向、成本控制为核心，加强产品工艺的改造和创新，推动企业向智能化发展。在此形势下，企业要全面向高端产业链延伸，摆脱传统模式，向现代化模式转型，必须要从四个方面进行突破：

Ø  网络化，随信息技术及网络技术的发展，网络化已经成为未来重要的企业管理模式；

Ø  扁平化，有效压缩沟通渠道，提升企业管理效率和质量，最大限度的降低管理费用，提升企业员工的自主性和积极性；

Ø  柔韧化，有效解决组织机构的集团化和分权化的纠纷；

Ø  联盟化，企业之间将会形成更加紧密的合作和战略联盟关系，实现优势互补，提升企业的核心竞争力。

二、科远股份制造执行系统（MES）

科远股份制造执行系统(MES)正是在这样的背景下应运而生，其提供面向流程型制造企业（如化工、冶金、水泥、垃圾处理等）迈向工业4.0智慧工厂的整体信息化解决方案，使流程制造行企业在原有相对较高的自动化水平基础上更快的向“中国制造2025”迈进。在管理层面上，其倡导网络化、扁平化、柔性化、一体化的管理变革。在技术层面上，其通过物联网技术获取企业实时生产信息，与企业资源管理系统(ERP)紧密结合，建立了一个高度灵活的个人化和数字化产品与服务的生产管理模式，实现所有信息可视、可知、可控。科远股份制造执行系统(MES)正逐步帮助流程型制造业企业完成与信息互联技术的对接，实现人与机器、机器与机器的对话；帮助流程型制造业企业提升生产与技术管理水平，打造企业核心竞争力；最终帮助企业实现智能生产，建设智慧工厂。

1、架设决策者与执行者之间的桥梁

科远股份制造执行系统(MES)，是一套面向流程型制造企业车间执行层的生产信息化管理系统，处于管理层和控制层之间，主要服务于企业的生产管理和调度指挥，其作为桥梁和引擎，与控制单元(PLC)、监控系统(DCS)、企业资源计划(ERP)、产品管理(PLM)等系统进行充分融合，切实解决了工业企业智能化管控的最后一米，它通过可视化的平台实现计划、调度、供应链、车间等各业务之间的横向集成，消除各业务之间的信息孤岛，清晰的展现企业。

从生产计划与排产到生产组织过程、操作过程、生产质量控制、生产能耗、物料平衡以及生产的绩效全过程，同时在纵向上完美支撑实时数据库、PCS测点、图形组态及展示、报表、短信、运行监视等信息平台，为生产的动态管理提供了有效的手段，能帮助企业降低成本、挖潜增效、节能减排、提高质量。

2、降低生产成本，破解管理迷局

在流程型制造企业常见的4个发展阶段（新产品、新技术的研发，工程建设，生产运营，销售推广）中，企业的成本结构集中于价值链的核心环节——生产制造阶段，在生产环节上降低成本可以大大提升盈利空间——这就是破解流程型制造企业降本增效、提质创收、持续发展管理迷局的关键。针对于此，科远股份制造执行系统(MES)提出了以下设计理念：

Ø  以市场为导向：以满足市场需求为目标，综合考虑产品体系、产线情况与市场环境都诸多因素，灵活采用按库存、按订单两种管理模式，充分利用企业已有资源，满足用户个性化需求；

Ø  以财务为核心：对生产过程的投入产出、能耗、物料、人工等信息实时报账，实现“物流、信息流、资金流”三流同步，随时、准确掌握企业生产成本，提高市场竞争力；

Ø  以质量为中心：实现从原料进厂到产品出厂的全过程质量控制与过程跟踪，最大限度的保证产品质量；

Ø  以设备为保障：构建满足由规划设计到安装、调试、运维以及退役的资产全生命周期的设备管控，保障安全可靠生产，提升设备利用率，降低企业维护成本；

Ø  生产执行过程控制：适应外部环境和内部环境变化，当执行过程发生变动或异常时，提供各种柔性手段，快速应变、保持产能，实现按期、按量、按质交货；

Ø  供应链管理：从接到订单开始到订单完成，从原材料进厂到产品出厂，涵盖企业生产的所有关键业务，实现以可视化跟踪为手段的全闭环管理，缩短交货期，提高交货准时率。

3、基于流程管理的功能布局

基于网络化、扁平化、柔性化、一体化管理模式的流程型制造企业，为了真正意义上实现以生产计划为龙头，以生产工艺和物料移动为主线，以车间管理为核心，对企业人员、资金、物料、设备、工艺、环境等各种资源进行优化管理，实现实时生产过程与人、财、物等价值链的高度集成与协作，最终从常规管理迈向精细化闭环管理，实现敏捷制造。信息系统需至少具备以下4大功能：

Ø  生产过程实时监控：以企业底层生产控制系统为基础，安全、经济、高产量、高质量运行，提高企业整体效益；

Ø  以生产工艺为主线的车间管理：以数个大型的联合设备为单位（车间）的指导、维持产品生产流水线全过程、各环节、各要素良好运转工况和正常的生产秩序；

Ø  物料移动、物料平衡：依托生产过程实时监控，建立企业从原材料料进厂到产品出厂全面的物流管理体系，对企业物料移动进行计划、执行、监控和记录管理；同时建立全厂的物料平衡模型，利用平衡模型进行物料平衡与收率计算，对经过物料平衡系统整合校正后的生产过程数据进行统计平衡，并与历史数据和生产计划数据进行对比分析和跟踪，从物料计量、存储、移动、平衡等各方面对主要物料的收付流动信息进行综合管理；

Ø  能耗管理：建立能量消耗模型，对全厂的水、电、汽、风等公用工程资源的生产和消耗数据进行收集、平衡和统计管理，给调度部门和生产部门提供公用工程系统的运行、装置能源动力消耗情况，为生产成本核算、能耗统计提供基础数据。      

科远股份制造执行系统(MES)，结合公司二十年来服务于生产流程型企业的专业经验，吸收国内外先进企业信息化建设思路，遵照国家“十二五”、“十三五”相关行业大纲，整合优化公司一系列信息化产品，在功能布局上做了较大提升，可总结成以下4组数字：1个数据中心、1个BI决策分析中心、2个通讯接口、11个功能模块：

Ø  1个数据中心：以实时数据库为核心的生产实时数据采集、存储、分析、展示的数据中心；

Ø  1个BI决策分析中心：以完善的指标体系为基础，建立不同的分析主题域，加强信息的快速索取与分析；

Ø  2个通讯接口：与控制层（DCS、PLC等）的接口及与经营业务层（ERP等）的接口；

Ø  11个功能模块：包括工艺过程监视、生产计划与调度管理、生产统计管理、现场管理、工艺管理、能源管理、质量管理、设备管理、供应链管理、安全管理、成本管理。

图2：科远股份制造执行系统(MES)程序框架

三、典型案例

山东某世界500强公司车间MES管理系统

山东某世界500强公司是一家拥有8个生产基地、总资产1269亿元，集纺织、染整、服装、家纺、热电于一体的特大型企业，连续2年入选世界企业500强，连续4年入选世界著名品牌500强，连续12年入选中国企业500强。2010年，公司实现销售收入156.67亿元、利润53.11亿元。

由科远股份主导设计、开发、实施的车间MES管理系统主要服务于该公司的生产管理和调度指挥，贯穿整个生产业务过程，全面计量能源消耗，提高设备和人员安全，降低生产成本，向企业领导提供生产经济指标和决策依据。

系统是以生产管理为核心，包含实时监控、设备管理、生产过程管理、工艺管理、质量管理、调度管理和产品批次管理等，达到控制效率、质量、成本和绩效的目标，同时为企业ERP系统提供数据，帮助企业建立一体化和实时化的ERP/MES/PCS信息体系，最终实现公司管控一体化管理。