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从系统化到数字化——与日俱进的制造业业务提升
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  • 时间:2022年05月20日
  • 地点:Asprova

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借助系统实现制造业业务最优化的手段在不断变迁。从过去的以工序、部门管理为中心的ERP(企业资源规划系统 Enterprise Resource Planning),到着眼于设备、现场工作单元的MES(制造执行系统 Manufacturing Execution System),接着进一步变化到了推进自动化的最终形态MOM(制造运营管理系统 Manufacturing Operations Management)。智能工厂(Smart Factory)这一概念是借助数字化对工业4.0(Industry 4.0)的具体体现,为了提高制造业的附加价值和提升国际竞争力,新兴国家将其定位为国家战略,并致力研究推进发展。

1)从系统化到数字化

如果说系统化的目标是节省人力、提高效率、避免错误,那近来引人注目的数字化则可以说是业务改革——不是现有系统的置换,而是“使用IT的话能够变得如此方便”的变革。

某地区信息部门的负责人,通过开发可以实时确认口罩库存的“口罩地图(mask map)”APP,防止了地区内由于口罩不足引起的垄断收购和倒卖的发生。但是面对这种情况,其做法并不是运用最先进的技术构建了系统,而是当地政府在应对新冠中使用了OSS(开源软件 Open Source Software),建立了反应迅速、随机应变的网络对话机制以及运用体系,从而得到了民众的好评。

为了进行业务改革,现场操作改革不可或缺。数字化的深远意义在于,在IT的前提下,通过创造可以实现车间操作改革的概念,实现业务改善和收益提升。

智能工厂是制造业中基于数字化的具体体现,由于是对过去生产管理系统、制造执行管理系统等用语进行重新编制的基础上定义的,因此非常难以把握其概要。

2)智能工厂概念

面向制造业的系统从根据生产管理、生产计划、销售采购管理、库存管理等业务功能划分的ERP、转变到以人力、设备等要素构成的生产现场执行层为重点的MES,今后将继续转向整合计划、生产排产、制造管理、工作量管理、质量管理等一系列生产过程管理方法,推进自动化、无人化的MOM。

美国的MES推进组织MESA(制造执行系统协会)指出,MES位于上位的ERP层和下位的PLC层中间,根据生产计划对操作员(人)做出操作指示,实时监视原材料、在制品(物)的动向,直接连结生产设备,把握运转状况和异常情况。

  • ERP:以工序、部门为单位进行管理⇒准确的信息管理(物品的动向)
  • MES:以设备、工作为单位进行管理⇒提高生产效率及削减制造成本(人的工作量、设备的运转情况)
  • MOM: MES进一步自动化的产物

ERP和MES的区别在于管理的部门不同,为了制造业的至上命题——提高生产效率和削减生产成本,MES执行车间层的信息收集和管理,MOM则进一步在MES的基础之上,借助数字化推进自动化,促进工厂智能化。

3)不同以往的MES概念

过往的MES为了输入生产实绩和工作量实绩,重视电脑、平板电脑等现场终端,而现在根据车间现场实际重新编制原有ERP系统功能的情况较多,因此生产计划系统也被定位于MES的功能之一。

MES定义中有11项功能,其中生产排产、资源分配及监控是根据管理信息,在现场操作等级重新编制的内容。

  • 生产排产(Operations/Detail Sequencing)
  • 资源分配及监控(Resource allocation and status)
  • 生产单元分配(Dispatching production unit)
  • 生产进度分析(Performance analysis)
  • 维修管理(Maintenance management)
  • 过程管理(Process management)
  • 质量管理(Quality management)
  • 数据采集(Data collection/acquisition)
  • 生产的跟踪及历史(Production tracking and genealogy)
  • 人力资源管理(Labor management)
  • 文档管理(Document control)

MES和MOM的发展归根结底是信息管理手法高度化的结果,最终必须要和制造业“如期交付优良产品”这一使命紧密连结。

4)致力于实现智能工厂的数字化

制造业的IoT(物联网 Internet of Things)中“物与网络相互连”,其中物为“工业制品(industry goods)”和“资本物品(capital goods)”。工业物品包括原料、在制品、成品等,而资本物品包括设备和人。

关于工业制品需要收集的信息是“成果”——包括投入数和生产数、成品率和NG数等;关于资本物品需要收集的信息是“状况”——包括直接时间(运转时间和工作时间)和间接时间(休息时间),以及温度和旋转数等。

工业4.0是世界范围内由IT技术掀起的第四次工业革命,将其具现化的智能工厂,不仅具备连接制造设备和检查器械,执行控制管理的PLC(可编程逻辑控制器 Programmable Logic Controller)和实时收集车间现场信息的IoT技术,而且以此为终极目标——只通过设定生产计划就能实现从生产到发生NG(not given)时设备交换等全线自动化、无人化。

基于数字化的制造业智能工厂化,因其可以提高国家出口竞争力,被定位为增加国家财富的重要国家战略之一。目前世界上的新兴国家都在结合本国实际重新定义工业4.0,并在此基础之上致力于制造业的高附加价值化和国际竞争力的提升。