2013年7月10日，西門子MES離散行業總監陳曦、MES流程行業總監奚璐接受了e-works記者的采訪。在采訪中，他們介紹了西門子MES的發展歷程，MES的功能特點，行業解決方案以及未來發展趨勢等。
中國MES市場正在成長
當前，國內MES市場正不斷擴張和發展，企業對MES的需求日益增長，但是，真正能了解自身情況，提出明確需求的企業卻是少之又少。為什么MES現在如此？一是因為，現在很多企業的自動化程度已經達到一定水平，并且很多企業已經初步了解了信息化，實施了PLM、ERP等系統，但是缺少一個能對生產過程進行控制管理的軟件系統，無法快速提升制造水平和效率。二是某些行業，如食品、藥品等，受法律法規的要求限制，必須重視MES的實施和應用，這也催生了MES需求的萌芽。
在國家正在提倡兩化融合的背景下，可以說，MES的市場前景和發展潛力都非常好，但在當下還存在一些問題。
首先，MES系統對從業人員的要求很高，相比國外企業，國內企業接觸MES時間較短，對MES概念的理解還在實踐體會中，所以很多項目都是由供應商來建議決定的。其次，企業在選擇系統時好大喜全，企業大都在嘗鮮，喜歡功能強大、覆蓋面很全的MES系統，并且希望供應商的實施能力非常強，還能提供全能的實施人員，熟悉行業、熟悉軟件、懂管理，什么都會，這樣一來項目很容易失敗。
另外，國內企業對MES與其他信息化系統（比如ERP）之間的邊界沒有詳細的界定。國外企業經過多年的建設，信息化已日趨完善，有單獨的ERP系統，MES系統以及APS專用排產系統等，系統和系統之間的界線非常清楚。但國內很多企業并不了解ERP與MES之間的區別和分工，哪些功能該由哪個系統實現，哪個環節需要哪個系統來管理，未形成明確的概念。很多時候，企業沒有實施ERP，也沒有對企業的信息化架構進行整體規劃。提前單獨實施MES系統的企業，很容易將許多原本應由ERP實現的功能要求強加到MES，但顯然MES無法滿足企業需求。還有一些企業已經實施了ERP，并通過大量二次開發，實現了一些生產管理功能，企業會困惑于還要MES做什么。因此建議制造企業根據自己的實際情況，對ERP、MES做好整體規劃，明確需求定位后再選擇是否實施MES項目。
除了需求上的差異，從資源投入上來看，國內企業和國外企業也存在著較大的差距。國外MES起步于60年代，已逐步趨向成熟，而國內的MES真正起步于80年代，所以MES在中國還有一個比較長的發展過程。MES的國內市場雖然景象一片繁榮，但仍有很長的路要走，市場的成熟度還有待提高。不過以中國市場一貫的成長速度來說，發展將會非常迅速。如今，在國內可以看到很多行業都涌現出了成功的應用案例。MES的發展頗像ERP、PLM等軟件進入中國的發展歷程，剛開始群雄逐鹿，百家爭鳴，而現在用戶更趨于理性，會選擇比較成熟的產品。MES也將經歷這樣一個過程，不管是客戶還是供應商，都需要時間來磨合和調整。
全球領先的MES
西門子是全球最大的MES軟件商，早在2000年就于國內推動MES的發展，是國內最早的MES供應商。初期，MES是作為西門子自動化與驅動集團，自動化系統部的一個產品線進行推廣。西門子實施的國內第一家煙草企業-青島頤中卷煙廠MES成功上線后，樹立了煙草行業MES標桿，并發展成為煙草行業MES現行標準，繼而在其他行業推廣開來。2010年以后，西門子集團進行改革，中國MES業務整合到西門子工業軟件（上海）有限公司旗下運營。產品也從原先的SIMATIC IT MES平臺，逐漸升級為強大的綜合性制造運營管理MOM（Manufacturing Operation Management）平臺，囊括了針對生產管理和執行的Production Suite（生產套件），針對研發流程和配方轉化的R&D Suite（研發套件），以及面向集團運營決策的Intelligent Suite（智能套件），可以滿足企業對信息全集成的要求（MES-ERP，MES-PLM，MES-Control）。西門子的MES系統由SIMATIC IT核心平臺加上標準組件以及一些特定的行業庫組成，有針對性地為需求不同、行業不同的客戶提供有特殊針對性的解決方案。如果客戶比較關注生產、工藝、質量、設備和追溯，那么西門子會推薦生產套件；如果客戶關注實驗室檢測、產品配方管理、研發新產品過程等，則會推薦研發套件；如果客戶的自動化程度非常高，基本不用人員干預，只須采集關鍵點的數據用于制造智能的決策分析，那么西門子則會推薦他們采用智能套件。
在三大套件中，每一個套件都包含許多功能模塊，通用的功能包括了數據采集、詳細計劃排產、質量管理、物料管理、庫存管理、工藝管理、設備管理、人員管理、績效分析、跟蹤追溯等。功能模塊的實現是通過選擇相應的產品組件，幾個組件對應一個功能。例如數據采集功能，系統里并沒有數據采集這個模塊，而是采用實時數據庫，以及它延伸的子模塊，如歷史數據歸檔、歷史趨勢展示、數據壓縮、數據存儲、績效分析等，而這些子模塊也存在跨功能的應用，并通過配置來滿足客戶的需求。
對于企業建立和實施制造信息化的過程，西門子正在推廣并建議實施三部曲。第一步是生產可視化，第二步是流程標準化，第三步是決策智能化。
實施MES項目，首先要讓企業管理人員即使不去現場也能對生產現狀了如指掌，通過一定技術手段從現場的生產設備、各類控制系統、檢測儀器中采集實時數據，實現生產過程的在線監控；再對工廠生產流程進行梳理，建立虛擬的工廠模型，定義產品BOM、配方（生產工序、設備、輸入輸出物料、關鍵參數）、檢測標準等。工廠按照計劃的工單組織生產，工單執行時自動完成生產記錄，生產過程透明且可追溯。
第二步是標準化流程。MES中的字母E表示Execution，即執行，MES和其他的數據采集，或者ERP等業務管理系統的區別就在于，MES需要定義工廠生產管理的一個模版/標準，并且保證在具體的生產過程中，所有的操作人員和設備都按照所定義的標準進行生產，因此第二步的流程標準化，是將原來紙質的生產需求電子化和計算機化，定義各個崗位的標準作業指導書，按照規定和要求的流程和步驟來執行。
第三步則是對整個制造決策的智能化。有了第一步和第二步的應用部署，MES系統積累了大量的數據之后，就可以通過數據挖掘和分析，幫助企業發現問題，解決問題，做出更準確的管理決策。
一個MES系統的實施，大致步驟是與客戶所處行業相結合，先制定項目實施的方向或者指導方針，然后對整個項目進行統一規劃，可以分期實施，也可以選取一些重要或關鍵的模塊，試點成功后在集團內部做標準化的復制和推廣。此類系統在使用一段時間后，西門子會建議根據業務的變化、企業的發展對MES系統進行持續的優化。以現在的應用狀況來看，我國大多數企業仍處于第一步的車間透明化階段，正在打開生產現場的黑箱。以離散行業為例，西門子首先會建議客戶要準確獲取車間的各種信息，如制品信息、質量情況、物料狀況等。在收集完相關信息后，才能發現問題在哪里，以便通過對現有流程的改造，實現流程規范化。系統實施上線后，將再次采集改善后的數據，通過分析，為智能制造提供決策。智能制造的決策與項目實施是相輔相成的。
成熟行業庫，為中國企業帶來豐富經驗
MES的行業屬性鮮明，西門子希望按照行業劃分精耕細作，提供專業的極具行業針對性的解決方案。西門子研發的行業庫，類似于“樣板房”，是多年項目積累的經驗和精華，可以供客戶借鑒分享。行業庫按照不同的行業設置，目前大體分為離散行業庫，流程行業庫，生命科學行業庫。而在一些行業中又做了細分，例如在汽車行業，有針對卡車、乘用車、重型裝備車輛的行業庫；在流程行業，將石化、化工、水泥制造等連續生產的傳統行業集中在一起；此外也有針對乳制品、啤酒、軟飲料等混合型生產的行業庫應用。另外企業的自動化、信息化的建設水平也決定了它對MES的實施需求會有哪些突出的重點。項目實施之前，西門子會關注客戶的行業，工廠現狀和特定需求，推薦標準的、模塊化的解決方案。推出的行業庫正是為了幫助客戶了解他所處的行業，全球類似企業的MES應用。西門子在與全球大客戶的長期合作中，已將項目經驗濃縮成行業的最佳實踐（best practice），去掉企業個性化標簽以及涉及商業保密的數據后，直觀展示給客戶的是通用且成熟的功能（流程、用戶界面、報表），對于收集客戶的個性化需求起到了拋磚引玉的作用。例如西門子流程行業庫包括的標準和模塊化功能有：原料到貨和產品出庫管理、物料批次追蹤追溯、生產工單管理、生產執行與過程監視、設備維修維護和停機管理OEE/DTM、能源監控與預測、生產報表和分析、在線與離線（實驗室LIMS）質量管理、產品化接口（SAP，Braumat，PCS7/Batch，WinCC等）以及高級排產功能APS。在項目前期與客戶初步探討時，客戶可以直接對這些功能模塊進行取舍，并明確哪些需求可以采用標準行業庫功能，哪些仍然需要根據實際情況作個性化的定制。
在面對客戶的時候，西門子也會針對客戶做一個成熟度模型的打分，評估客戶是否已準備好去實施一個MES項目，并針對不同階段的客戶推薦不同階段的解決方案。例如在現場，若沒有任何軟件的應用，西門子會建議企業初步做一個現場的數據采集，先實現透明化和可視化。如果企業原本已經應用了安燈系統、條碼系統等，則會建議在此基礎上應用西門子的追溯管理、質量管理等方案。
啤酒行業：西門子在啤酒行業已處于領先地位，西門子也是最早為國內啤酒行業推廣實施MES的軟件供應商。基本上啤酒行業中的每家工廠的生產工藝都非常類似，整個工廠的布局主要分為原輔料/成品倉儲，動力，生產（釀造，包裝）。生產前端是釀造，即將麥芽、大米等原材料通過原料粉碎、糖化、發酵、過濾等工藝形成可以進行灌裝的清酒；后端則是一條條的灌裝和包裝線，如玻璃瓶生產線中包括了洗瓶、理瓶、裝酒、軋蓋、貼標到最后的裝箱等。在前端的釀造過程中，除了現場的操作面板外，都通過一個集中的管控系統進行管理。在工業控制領域，西門子本就非常擅長釀造的自控系統，可以實現對原料進罐，生產設備和工藝參數的監控，但是此系統的目的更多是為了實現整個生產過程的可操作。而有關生產計劃（對接ERP，關聯倉儲物流）、質量檢測、物料追蹤信息（包涵未納入自控范疇的物料投料）以及工廠個性化報表等的功能都不是自控系統的優勢項目。實施了MES后，系統將管理完整的物料、配方、班次等定義。在制定計劃時能夠實時、直觀地獲取生產所需的物料及設備信息，與控制系統的結合，確保各工段生產實時監視及趨勢記錄、物料及能源消耗，以及生產批次的跟蹤和追溯。對于后端包裝線，MES則更關注生產線的效率表現，特別是重點設備。包裝生產也按訂單驅動，由基于配方管理的計劃模塊觸發，分解成每條生產線、每天的生產工單，并自動生成包材領料單。系統連接了包裝車間所有的主生產設備，實現了工單執行的全過程監控，目標產量、生產進度、灌裝效率、故障報警、物料及能源消耗等全部動態實時計算，并滾動顯示在每條生產線旁的大LED屏上。實用的設備維修記錄、點巡檢記錄、故障原因代碼統計分析、設備效率分析查詢，能幫助管理與技術人員分析查抄關鍵設備及關鍵故障點，提高生產線運行效率。
對于流程行業來說，很多行業都具有一定的共性。而流程行業實施MES的難點在于，MES是一個承上啟下的系統，上接ERP，下連自動化，所以行業的難點是集成。前面有提及ERP的問題，這里就不再贅述，連接生產設備和自控系統，則是另外一個話題。每個工廠實際建設情況都不同。一個新廠實施MES，可以要求設備供應商配合提供通訊模塊，方便數據采集，而如果是已運轉很多年的老廠，在實現數據采集的時候會發現很多設備不具備通訊或信息讀取的條件。但由于MES的核心就是實時數據，沒有數據的支持，功能設計再好也無法實現既定的要求，而如果將所需數據全部通過手工方式錄入的話，MES功效將大打折扣。因此目前行業內對老廠實施MES的設備升級改造投入大、投資回報少的問題存有爭議。由于MES需要實時數據來激活，所以流程行業應用的難點就在于，設備是否有接口，能否配合實現數據上傳和接收。
復雜制造行業：如航空發動機的裝配，作為典型的離散行業，整個產品非常復雜，涉及到幾萬種物料，幾千個工藝步驟，一個產品的生產周期大約在1-3個月之間。所以離散行業的生產控制難點就在于，如何實現工藝指導生產。如航空航天、船舶等行業，面臨的困難在于產品的生命周期比較短，從研發到生產制造到產品結束生命周期，最終生產成的成品可能就十個或二十個左右，生產大都處于不斷調整的過程中，因此MES需要實現變更控制和工藝直接下發到生產線等功能，使三維設計圖紙能直接在生產線上查看，生產線發現的質量問題也能直接標注在三維圖形上面。MES的實施還有一個難點在于如何才能將加工任務或生產工單按照工藝自動地分解到每個崗位，快速實現分裝和總裝之間的順序部署等。在產品生命周期管理方面，西門子的Teamcenter可以實現和MES的無縫銜接，實現工藝指導生產，工藝變化向上反饋等。也就意味著，只有西門子才能提供從產品設計到工藝設計到MES的整體解決方案。
集成平臺，打造整體解決方案
西門子的優勢在于提供整體性的解決方案，集成的平臺以及豐富的產品線。任何行業的客戶，都能在西門子找到相應的解決方案。針對客戶的整個產品生命周期，MES與PLM及自動化系統的合作和集成，保證了在軟件方面都有相匹配的套件來實現功能。此外，SIMATIC IT平臺是按照國際標準提前設計的，架構靈活。，在實際應用的時候，可以根據需求進行各種模塊的組合。若將來需要添加新的功能，只需要在平臺上進行增加和修改，而不破壞系統的完整性。值得一提的是，所有系統和集成化的套件都共用一個實時數據庫，這樣保證了數據的準確性、唯一性和開放性。系統間的集成通過產品化的接口來配置實現。目前，西門子正在進行原有系統的兼容性測試，未來將實現更多系統的無縫集成。
與其他供應商相比，西門子平臺本身已歷經了較長的時間，。大量客戶的使用也驗證了系統是穩定、安全和可靠的。成熟度高、平臺架構的先進以及系統的開放都是西門子的優勢。
數字化工廠，實現自動化生產
關于未來MES的發展變化趨勢，首先需要實現的是PLM和MES無縫銜接，其次是西門子將把MES平臺轉型成MOM制造運營管理，更多關注于集團與子公司的交互，供應鏈的協同，而不只局限于車間層面的應用。在行業專注度上，還將針對更多的行業推出標準化應用，未來也會在本地發展并扶持中國的合作伙伴，更好地推進西門子產品和應用的本土化。
西門子已在四川成都新建一個全球最先進的數字化工廠。該數字化工廠的建立初衷是西門子希望為中國市場提供更直接，定制化，性價比更高的西門子控制產品，從依賴德國進口轉變為本地化生產。在該數字化工廠內部，西門子將旗下先進的硬件和軟件產品融合進去，希望通過西門子自身應用的案例，給制造業帶來新的認識。數字化工廠實現了PLM和MES的無縫集成、MES和自動化控制系統的緊密對接以及供應鏈的驅動。工廠的目標是實現75%以上的自動化生產率。通過數字化工廠建設，西門子希望能給國內的市場帶來信心和愿景，數字化工廠不再是空中樓閣，而已成為現實。
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本文標題：西門子：全球領先MES/ERP助力企業打造數字化工廠
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