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MES

MES:智能制造的靈魂

  2018年08月13日  

  各行各業有需求、有實力的企業都躍躍欲試,希望通過推進智能制造實現“少人化”,降低成本,靈活應對市場變化,更好地滿足客戶需求,提高企業競爭力。隨著物聯網及服務的引入,制造業在不久的將來將以CPS(cyber physical systems,信息物理系統)的形式建立全球網絡,整合設備、倉儲和生產設施。

  工業制造“升級版”的核心在于通過信息化、數字化打通信息流,打造更低成本、更高性能、更大柔性的生產制造能力,實現智能生產制造。

  一般地,企業生產運營管理流程可以分為三層,分別是計劃層、執行層和控制層。

  企業通過計劃層管理(ERP、MRP等)系統,根據客戶需求、庫存和市場預測等情況整合企業現有的生產資源,編制生產計劃;執行層根據計劃層下達的生產計劃制定車間作業計劃,安排控制層的加工任務,對作業計劃和任務執行情況進行匯總和上報。整個工廠的生產過程并不透明,當生產計劃變更、物料短缺、設備故障、出現加工質量等問題時,信息不能有效傳導,生產不能及時調整優化。

  為了彌補計劃層與控制層之間的信息斷層現象,控制層MES應運而生,MES對于生產信息實施監控,向上對計劃層進行傳導,向下對執行層進行控制,將企業上層生產計劃系統與車間下層的設備控制系統聯系起來,填補了上層與下層之間的鴻溝,打通工廠信息通道,使其成為實現工業制造“升級版”的基礎和必要條件。

  MES系統是一套面向制造企業執行層的生產信息化管理系統。MES可以為企業提供制造數據管理、計劃排程管理、生產調度管理、庫存管理、質量管理、人力資源管理、工作和設備管理、工具工裝管理、采購公里、成本管理、項目看板管理、生產過程控制、底層數據集成分析、上層數據集成分解等管理模塊,為企業打造一個扎實、可靠、可行的制造協同管理平臺。

  MES起初是美國公司AMR在上世紀90年代提出的,旨在加強MRP計劃的執行功能,把MRP計劃通過執行系統同車間作業現場控制系統聯系起來。這里的現場包括PLC、數據采集器、條形碼、各種計量及檢測儀器、機械手等。MES系統設置了必要的接口,與提供生產現場控制設施的廠商建立合作管理。隨著云計算、移動終端和大數據等新技術融合到工業自動化領域當中,制造業正從信息化邁向智能化。而智能化是務必將運用MES把碎片化、零散化的數據進行整合分析,通過數據互聯互通,打通企業產品設計、客戶管理、供應鏈管理、效率管理系統,實現底層控制層、中層執行層、上層計劃層的整體優化,最終使制造業企業資產使用效率更高、產品生產成本更低、市場風險可控,提高制造業整體競爭能力。

  MES屬于企業信息化的一部分,由美國AMR公司首先提出,隨后在美國歐洲得到快速發展。MES軟件未來市場空間廣闊,復合增速保持在40%左右。2014年全球MES行業市場規模約為416億元,過去5年保持年均21.65%的高速增長,到2020年,MES行業市場規模有望達到931億元,未來保持年均18%的復合增速。

  MES在中國的需求較為旺盛,2014年MES行業市場規模約為26億元,同比增長25%,預計到2018年市場規模將達到100億元,未來平均增幅保持在40%左右,并且從增速對比,國內MES市場相對于國際市場增速顯著更高,這得益于國內較大的工業自動化改造實踐。

  MES主要應用在流程型和離散型兩個方面的工業制造領域。流程型制造行業如石油石化、化工、冶金礦業、制藥和食品飲料等民生行業;離散型制造行業如汽車、機械制造和電子通信行業。

  在流程型制造行業中MES應用程度較高。2013年石油石化和化工行業原有自動化和信息化的程度較高,生產工藝發展,MES應用較早,已經進入較為成熟的應用階段;冶金礦業由于產能過剩,行業增速放緩,MES增量需求疲軟;民生行業的制藥和食品飲料行業由于下游需求旺盛,MES增量需求呈現快速增長態勢。

  而在離散型制造行業中MES應用程度較低。離散型制造業過往通過ERP或者MRP進行企業管理,由于當時制造業各項成本較低,能保證企業較高的毛利水平,企業很少關注上層與下層之間的中間層管理工作。但隨著人力資源和土地成本的不斷增加,環境成本不斷上升,市場競爭愈加激烈,大環境發生天翻地覆的改變,離散型制造業提出了柔性生產的要求。2013年國內汽車行業市場競爭加劇要求MES系統自上而下覆蓋整車廠和汽車零部件廠。機械制造行業隨著各項宏觀政策的落地,基礎設施建設加快,整個行業觸底反彈,工程機械行業對MES需求平穩增長。而以組裝為主的勞動密集型電子通信行業,對流水線速度和品質均有較高要求,關注物料供給、產品溯源和技術工KPI績效,MES在該行業應用比較普遍。隨著消費電子行業持續穩定增長,MES在該行業的應用也呈現出快速增長態勢。

  隨著國內外經濟環境的變化,中國制造業對信息化、數據化的需求不斷增加,企業更加注重精益生產、柔性制造。作為中層執行層的MES,需求也呈現出快速增長的態勢。相比較國外MES,我國MES行業發展歷程較短,市場剛剛興起,通過借鑒外國先進MES廠商的發展模式,根據下設備廠商需求,專門研制符合國內制造業的MES系統。MES在發達國家已實現產業化,并出現了一批領軍企業。國內企業現狀規模較小,競爭力較弱,但由于國內制造業MES使用率較低,所以市場彈性較足,加之國內軟件型人才成本較低和軟件服務企業更加了解制造業生產流程,因此國內會比較快速成長出一批優秀的MES企業。

  此外,“工業4.0”的產業思潮近年來席卷全球,將會是中國制造業轉型升級的方向。工業4.0的核心在于通過信息化、數字化,打通信息流,實現上層、中層和下層之間信息互動,達到智能制造。工業軟件存在于智能制造的每一個角落,重要的工業軟件包括MES、PLM(PDM)等,MES是智能制造的靈魂,是貫穿各個環節(生產、工程技術和生產制造)的交集。MES 作為制造業企業信息化的重要組成部分,在“工業4.0”時代有著非常廣闊的應用前景。

  中國是一個制造業的大國,得益于中國制造業近年來的迅猛發展以及中國制造業企業在信息化、數字化方面不斷加大的資金投入,MES在中國的應用空間是非常巨大的,在可預見的未來都將保持平穩較快的增長速度。

(MES百科)

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