借助系統(tǒng)實現(xiàn)制造業(yè)業(yè)務最優(yōu)化的手段在不斷變遷。從過去的以工序、部門管理為中心的ERP(企業(yè)資源規(guī)劃系統(tǒng) Enterprise Resource Planning),到著眼于設(shè)備、現(xiàn)場工作單元的MES(制造執(zhí)行系統(tǒng) Manufacturing Execution System),接著進一步變化到了推進自動化的最終形態(tài)MOM(制造運營管理系統(tǒng) Manufacturing Operations Management)。智能工廠(Smart Factory)這一概念是借助數(shù)字化對工業(yè)4.0(Industry 4.0)的具體體現(xiàn),為了提高制造業(yè)的附加價值和提升國際競爭力,新興國家將其定位為國家戰(zhàn)略,并致力研究推進發(fā)展。

如果說系統(tǒng)化的目標是節(jié)省人力、提高效率、避免錯誤,那近來引人注目的數(shù)字化則可以說是業(yè)務改革——不是現(xiàn)有系統(tǒng)的置換,而是“使用IT的話能夠變得如此方便”的變革。
某地區(qū)信息部門的負責人,通過開發(fā)可以實時確認口罩庫存的“口罩地圖(mask map)”APP,防止了地區(qū)內(nèi)由于口罩不足引起的壟斷收購和倒賣的發(fā)生。但是面對這種情況,其做法并不是運用最先進的技術(shù)構(gòu)建了系統(tǒng),而是當?shù)卣趹獙π鹿谥惺褂昧薕SS(開源軟件 Open Source Software),建立了反應迅速、隨機應變的網(wǎng)絡(luò)對話機制以及運用體系,從而得到了民眾的好評。
為了進行業(yè)務改革,現(xiàn)場操作改革不可或缺。數(shù)字化的深遠意義在于,在IT的前提下,通過創(chuàng)造可以實現(xiàn)車間操作改革的概念,實現(xiàn)業(yè)務改善和收益提升。
智能工廠是制造業(yè)中基于數(shù)字化的具體體現(xiàn),由于是對過去生產(chǎn)管理系統(tǒng)、制造執(zhí)行管理系統(tǒng)等用語進行重新編制的基礎(chǔ)上定義的,因此非常難以把握其概要。
面向制造業(yè)的系統(tǒng)從根據(jù)生產(chǎn)管理、生產(chǎn)計劃、銷售采購管理、庫存管理等業(yè)務功能劃分的ERP、轉(zhuǎn)變到以人力、設(shè)備等要素構(gòu)成的生產(chǎn)現(xiàn)場執(zhí)行層為重點的MES,今后將繼續(xù)轉(zhuǎn)向整合計劃、生產(chǎn)排產(chǎn)、制造管理、工作量管理、質(zhì)量管理等一系列生產(chǎn)過程管理方法,推進自動化、無人化的MOM。
美國的MES推進組織MESA(制造執(zhí)行系統(tǒng)協(xié)會)指出,MES位于上位的ERP層和下位的PLC層中間,根據(jù)生產(chǎn)計劃對操作員(人)做出操作指示,實時監(jiān)視原材料、在制品(物)的動向,直接連結(jié)生產(chǎn)設(shè)備,把握運轉(zhuǎn)狀況和異常情況。
1)ERP:以工序、部門為單位進行管理⇒準確的信息管理(物品的動向)
2)MES:以設(shè)備、工作為單位進行管理⇒提高生產(chǎn)效率及削減制造成本(人的工作量、設(shè)備的運轉(zhuǎn)情況)
3)MOM: MES進一步自動化的產(chǎn)物
ERP和MES的區(qū)別在于管理的部門不同,為了制造業(yè)的至上命題——提高生產(chǎn)效率和削減生產(chǎn)成本,MES執(zhí)行車間層的信息收集和管理,MOM則進一步在MES的基礎(chǔ)之上,借助數(shù)字化推進自動化,促進工廠智能化。
過往的MES為了輸入生產(chǎn)實績和工作量實績,重視電腦、平板電腦等現(xiàn)場終端,而現(xiàn)在根據(jù)車間現(xiàn)場實際重新編制原有ERP系統(tǒng)功能的情況較多,因此生產(chǎn)計劃系統(tǒng)也被定位于MES的功能之一。
MES定義中有11項功能,其中生產(chǎn)排產(chǎn)、資源分配及監(jiān)控是根據(jù)管理信息,在現(xiàn)場操作等級重新編制的內(nèi)容。
1)生產(chǎn)排產(chǎn)(Operations/Detail Sequencing)
2)資源分配及監(jiān)控(Resource allocation and status)
3)生產(chǎn)單元分配(Dispatching production unit)
4)生產(chǎn)進度分析(Performance analysis)
5)維修管理(Maintenance management)
6)過程管理(Process management)
7)質(zhì)量管理(Quality management)
8)數(shù)據(jù)采集(Data collection/acquisition)
9)生產(chǎn)的跟蹤及歷史(Production tracking and genealogy)
10)人力資源管理(Labor management)
11)文檔管理(Document control)
MES和MOM的發(fā)展歸根結(jié)底是信息管理手法高度化的結(jié)果,最終必須要和制造業(yè)“如期交付優(yōu)良產(chǎn)品”這一使命緊密連結(jié)。
制造業(yè)的IoT(物聯(lián)網(wǎng) Internet of Things)中“物與網(wǎng)絡(luò)相互連”,其中物為“工業(yè)制品(industry goods)”和“資本物品(capital goods)”。工業(yè)物品包括原料、在制品、成品等,而資本物品包括設(shè)備和人。
關(guān)于工業(yè)制品需要收集的信息是“成果”——包括投入數(shù)和生產(chǎn)數(shù)、成品率和NG數(shù)等;關(guān)于資本物品需要收集的信息是“狀況”——包括直接時間(運轉(zhuǎn)時間和工作時間)和間接時間(休息時間),以及溫度和旋轉(zhuǎn)數(shù)等。
工業(yè)4.0是世界范圍內(nèi)由IT技術(shù)掀起的第四次工業(yè)革命,將其具現(xiàn)化的智能工廠,不僅具備連接制造設(shè)備和檢查器械,執(zhí)行控制管理的PLC(可編程邏輯控制器 Programmable Logic Controller)和實時收集車間現(xiàn)場信息的IoT技術(shù),而且以此為終極目標——只通過設(shè)定生產(chǎn)計劃就能實現(xiàn)從生產(chǎn)到發(fā)生NG(not given)時設(shè)備交換等全線自動化、無人化。
基于數(shù)字化的制造業(yè)智能工廠化,因其可以提高國家出口競爭力,被定位為增加國家財富的重要國家戰(zhàn)略之一。目前世界上的新興國家都在結(jié)合本國實際重新定義工業(yè)4.0,并在此基礎(chǔ)之上致力于制造業(yè)的高附加價值化和國際競爭力的提升。