MES的任督二脈

1. 任脈：系統集成

關鍵詞：製造、系統

MES作為一個IT系統，與ERP/PLM/WMS等其它系統有著高度集成。

這是因為，製造不是一個孤立的生產活動。

首先，從產品生命周期來看，立項、研發、製造、銷售、售後組成完整的產品生命周期，而產品的特性需要在整個產品周期的各個環節中進行傳遞，這其中最重要的特性就是來自於PLM的產品BOM，因為BOM決定了產品的成本、加工流程、工藝設備等生產因素。

其次，從一次製造活動來看，典型的生產過程由訂單觸發，完整的製造流程包括：銷售訂單à採購訂單à生產工單à發運單。這些單據對應於ERP中的現金流動和物料流動，而對於MES來說，來自於ERP的生產工單成為關鍵的生產因素。

因此，MES非常重要的兩個集成需求是：與PLM集成BOM，與ERP集成工單。

下面我們舉一個例子予以說明。

汽車行業，通常通過配置和顏色區分車型，如白色低配、紅色高配等。汽車製造廠為每個顏色+配置組合分配一個總成件物料號，然後將對應的零件、配置件掛在總成件下面，形成製造BOM。工廠按照標準的配置製造產品，然後發往4S店。但是4S店通常會額外儲備一些配置件，並在交付給用戶時安裝一些額外的配置件。

比如說某款車，低配版沒有全景影像，只有高配版有。那麼通常的做法是：製造廠按照低配版造車，然後發給4S店；4S店安裝全景影像並刷軟體。這是因為製造廠的BOM裡面沒有低配+全景影像的結構，因為無法按照這種訂製方式進行生產。而4S店做了一些額外的工作，相當於在原BOM的結構上額外增加了一層選配件，因而可以更加靈活。4S店等同於一個虛擬的輔件裝配車間，作業內容對應於選配件材料的虛擬BOM。因此這種模式，在某種程度上對4S店形成了依賴。

這是因為傳統的做法，把物料BOM、工程BOM、工藝BOM都掛在總成件下面。

這種製造模式對應的物料BOM結構形式類似下表：

4S選裝件對應的BOM為：

當4S店下訂單時，根據車型、顏色等信息鎖定了車輛的總成件號，並作為訂單的屬性予以綁定。

當ERP把訂單傳遞給MES時，同時也把車輛總成件料號傳給MES。

由於MES中的物料BOM和工藝都是定義在總成件料號下的，因此訂單下發的時候已經決定了車輛的生產工藝。

假如某汽車廠想要拋開4S店系統，希望客戶直接在網上下單、選擇配置，然後在製造完成後直接從汽車廠發給客戶，那麼傳統的BOM結構和加工流程就不適用了。

新的流程，要求為每個訂單生成一個總成件號，其對應的物料BOM、工程BOM、工藝BOM是基於訂單的臨時組合，其結構類似下表：

當客戶下達訂單時，ERP把訂單及選配件清單發給MES。

而MES的工藝基於選配件定義，因此MES在接收到訂單的時候，也知道了工藝過程也就是所有選配件的加工的組合。

這種BOM結構可以允許工廠完全按照客戶的訂製進行生產，而無須4S店的額外訂製作業。

2. 督脈：控制集成

關鍵詞：執行

MES與其它IT應用系統的一個重大區別是，MES與現場設備關係緊密。

根據ISA95的定義，MES介於ERP等企業業務系統與現場作業層之間：

近幾年來隨著智能設備和工業物聯網的興起，似乎設備和IT系統聯網是輕而易舉的事情，但仔細分析的話，其實和工業現場的需求還是有很大距離。

象大家所熟悉的智能家電設備，採用安卓、樹莓派等輕量型操作系統，通過互聯網協議進行數據傳輸，但是這種方式的最大缺點是：速度慢(響應時間在秒級)、數據安全無法保證。

而象無人駕駛汽車的激光雷達等設備，由於演算法都封裝在晶元，採用專有數據傳輸協議，因此穩定可靠，但是價格昂貴，因此沒有被廣泛使用。

在車間現場，多年來被廣泛應用的形式是採用PLC作為設備的邏輯控制中間層，然後通過OPC實現與MES的數據交換。

有了PLC/OPC的邏輯通道，MES能夠向車間現場設備下發工單、BOM、工藝指令、防錯指令等，此外也能夠從設備收集狀態信息、異常信息、操作結果、過程數據等。

這樣一來，能夠使工藝的執行更加靈活，同時也能夠更快地對問題進行響應處理。

舉例來說，一個較傳統的汽車工廠，MES與設備沒有深入集成，這樣的話，工廠通常會按照車型進行小批量生產，每次換車型時，則需要集中在設備上進行相應的切換操作。

這種方式的工單順序類似下表：

而如果MES實現了與設備的深入集成，則可以將工單混排，當車輛到達工位時，設備會根據車型信息自動進行運動、取料、加工、測量。

這種方式允許計劃員儘可能按照客戶訂單的順序安排生產，工單順序類似下表：

前文描述了MES的2個關鍵集成點：應用系統集成，與控制系統集成。

其實從一流MES供應商的分布，我們也可以看出這一點。

比如達索公司開始的核心業務是CAD設計，產品主要是應用於汽車和航空業的CATIA/SOLIDWORKS，後來從IBM收購了PLM產品，又從APRISO收購了MES產品，從而實現了CAD/CAM/CAE/PLM/MES的系統整合。

而象西門子/洛克威爾/GE是做電氣產品(PLC/感測器/伺服系統)起家的，後來又從HMI/SCADA開始慢慢與應用系統集成，再輔以收購，實現較全面的MES方案，再通過PLM實現與CAD/ERP的集成。

簡單地總結一下，MES在ERP/PLM/WMS等應用系統中起到承前啟後的作用，並在應用系統與現場設備之間起到承上啟下的作用。