GE Fanuc智能设备汽车行业中国区经理李超先生

GE Fanuc智能设备在汽车行业有着20多年的经验，积累了丰富的知识和技能，可以提供完善的整体解决方案，并一直密切关注整个行业的发展动向，从而保持了其在这个领域的领导地位。

AI: 请您介绍一下MES的概念是如何在汽车制造业兴起的？

李超先生：经过几年的迅猛发展，中国汽车市场日趋成熟，消费者的需求越来越多样化，消费行为也越来越理性，人们对汽车的质量和性能提出了越来越高的要求，所有这一切都给汽车制造商们带来了新的机遇和挑战。工厂的自动化程度不断提高，生产的车型越来越丰富，生产节拍也在持续加快，以上种种都不断对生产管理提出新的课题和挑战。汽车制造商们迫切需要一种先进的管理系统，来帮助他们快捷、高效地对整个生产过程进行监控和管理，这种系统就是近几年逐渐兴起的MES（Manufacturing Execution System）概念。根据AMR研究公司的调查，到2007年，用户对生产管理系统的需求已经位居第一。

其实，早在MES这一概念提出之前，全球各大汽车制造商们就已经在使用各种系统来帮助他们对整个制造过程的各个环节进行管理。比如丰田汽车秉承“决不让不合操作标准的产品进入下一道工序”的理念，创造性地使用Andon系统；通用汽车为了对装配过程中的安装力矩进行管理，引进了QCOS系统等。这是一个持续发现问题，然后解决问题的过程，虽然问题逐个得到解决，但是最后形成的却是一个多平台、多供应商以及缺乏统一标准的体系，好比是由一块块补丁组成的衣服。拿某国际知名汽车制造厂商举例来说，在全球100多家工厂里，使用着由80几家供应商提供的超过200种的系统和平台，这样的后果就是：不同的工厂使用着不同的管理系统，彼此之间难以会话；对系统维护人员来说，这样的系统很难理解和掌握，几乎不可能进行统一管理，且缺乏柔性，难以在功能上进行扩展；更致命的是：系统一旦需要升级，就得把所有相关的供应商聚集在一起进行讨论，这样就难免会出现责任不清、互相扯皮的现象，更有甚者，有些供应商由于经营不善，都已经关门倒闭，牵一发而动全身，耽误了整个系统的更新和再构。所有这些逐渐发现的问题和隐患，都在不断地提醒着包括汽车制造商在内的企业用户和系统集成商们：应该从更高的层次和更全面的角度对这一系统进行整体考虑，构筑出一个结构统一、功能完整、易于维护和扩展并且规模灵活的管理信息系统。这种想法促成了MES这一概念的产生和发展。

图1  生产管理系统

AI: MES近几年的发展过程是怎样的？ISA-95标准又是如何产生的呢？

李超先生：MES的概念从20世纪80年代产生直到今天，也经历过不同的演变。最初的MES系统是对一些既有系统进行的简单统一和集成，使用对象较为单一，不具备通用性；后来又逐渐引进了模块化和组件技术，MES系统就具有了客户化、可重构、可扩展和互操作等特性，能方便地实现不同厂商之间的集成和对原有系统的保护以及即插即用（P&P）等功能。到了90年代，MES发展为I-MES（Integrated MES）和MES-Ⅱ（Manufacturing Execution Solutions）。这样MES就作为整个工厂生产现场的集成系统出现，主要功能包括：工厂管理（资源管理、调度管理和维护管理）、工厂工艺设计（文档管理、标准管理和过程优化）、过程管理（回路监控、数据采集）和质量管理（SQC-统计质量管理、LIMS-实验室信息管理系统）等。在这个模型指导下，MES在90年代初期的重点是生产现场信息的整合。对于离散制造业和流程工业来说，MES有许多差异。就离散制造业MES而言，由于其多品种、小批量和混合生产模式，如果只是依靠人工提高效率是有限的。而MES则担当了整合、支持现场工人的技能和智慧，充分发挥制造资源效率的功能。

90年代中期，人们又提出了MES标准化和功能组件化、模块化的思路。这时，许多MES软件实现了组件化，也方便了集成和整合，这样用户根据需要就可以灵活快速地构建自己的MES。为了方便最终用户、系统集成商和产品供应商之间统一口径进行交流，从1997年开始的国际仪表学会（ISA）启动的编制ISA SP95企业控制系统集成标准和ISA SP98批量控制标准的工作尤为重要，2000年发布了SP95.01模型与术语标准，2001年发布了SP95.02对象模型属性标准，2002年发布了SP95.03制造信息活动模型（Activity Models）标准，2003年发布了SP95.04制造操作对象模型标准。其中SP95.01已经被IEC/ISO接受为国际标准。SP95.01规定了生产过程涉及的所有资源信息及其数据结构和表达信息关联的方法。SP95.02对第1部分定义的内容作了详细规定和解释，SP95.03提出了管理层与制造层间信息交换的协议和格式。

AI: MES系统在企业信息系统中的位置是怎样的？MES和CRM、ERP等其他分系统有什么不同？

李超先生：随着市场经济的完善，车间在制造企业中逐步向分厂制过渡，导致其角色也由传统的企业成本中心向利润中心转化，更强化了车间的作用。因此，位于车间并起着执行功能的MES就具有十分重要的作用。MES在计划管理层与底层控制层之间架起了一座桥梁，填补了两者之间的空隙。

一方面，MES可以对来自MRPII /ERP 软件的生产管理信息细化、分解，将操作指令传递给底层控制；另一方面，MES可以实时监控底层设备的运行状态，采集设备、仪表的状态数据，经过分析、计算与处理，触发新的事件，从而方便、可靠地将控制系统与信息系统联系在一起，并将生产状况及时反馈给计划层。

车间的实时信息的掌握与反馈是制造执行系统对上层计划系统正常运行的保证，车间的生产管理是制造执行系统的根本任务，而对底层控制的支持则是制造执行系统的特色。

MES作为面向制造的系统必然要与企业其他生产管理系统有密切关系（见图1），MES在其中起到了信息集线器（Information Hub）的作用，它相当于一个通讯工具为其他应用系统提供生产现场的实时数据。

从一个角度讲，ERP系统需要MES提供的成本、制造周期和预计产出时间等实时的生产数据；供应链管理系统从MES中获取当前的订单状态、当前的生产能力以及企业中生产换班的相互约束关系；客户关系管理的成功报价与准时交货则取决于MES所提供的有关生产实时数据；产品数据管理中的产品设计信息是基于MES的产品产出和生产质量数据进行优化的；控制模块则需要时刻从MES中获取生产配方和操作技术资料来指导人员和设备进行正确地生产。
 
从另一个角度讲，MES也要从其他系统中获取相关的数据以保证MES在工厂中的正常运行。例如，MES中进行生产调度的数据来自ERP的计划数据；供应链的主计划和调度控制着MES中生产活动的时间安排；PDM（产品数据管理）为MES提供实际生产的工艺文件和各种配方及操作参数；从控制模块反馈的实时生产状态数据被MES用于实际生产性能评估和操作条件的判断。

此外，MES与其他分系统之间有功能重叠的关系，例如MES、CRM（客户关系管理）和ERP中都有人力资源管理，MES和PDM两者都具有文档控制功能，MES和SCM（供应链管理）中也同样有调度管理等，但各自的侧重点是不同的。各系统重叠范围的大小与工厂的实际执行情况有关，而且每个系统的价值又是惟一的。

AI: 典型的汽车制造业的MES模型是什么样的？GE Fanuc的MES系统在汽车行业应用情况如何？

李超先生：作为一个典型的离散制造业，整个汽车制造过程相当复杂。从最开始用户下订单，销售部门收集订单并定期反馈到财务、物流和制造等部门，到原材料进厂，经过一系列的加工过程，最后产品出厂并通过销售渠道交付给客户，中间牵扯到很多业务部门，有频繁大量的信息产生和传递。整个流程所涵盖的工作可以用图2做一个简单的描述。

图2  汽车制造流程所涵盖的工作

在GE Fanuc智能设备的解决方案里，上面的功能可以用一个简单的模型（见图3）进行归类和概括。

图3  GE Fanuc智能设备的解决方案模型

通过OPC或者各种通讯驱动手段，ERP与底层控制器进行通讯，采集相应的信息，并把这些信息记录到实时数据库或者历史数据库当中去。ERP的各个组件分别和数据库进行通讯，收集需要的信息并进行分析和处理，来满足不同层次人员对生产进程管理的需求。这其中主要包括：生产监控、质量和Andon、订单执行、排序管理、供应广播、防错、物料拉动、整体设备效率分析、生产履历和质量预警等。所有这些信息都可以在网上发布，远程客户可以通过IE进行浏览。整个系统还可以提供各种接口，以便与企业的ERP系统或者其他信息系统进行数据交换。

GE Fanuc在汽车行业有着20多年的经验，积累了丰富的知识和技能，可以提供完善的整体解决方案，并一直密切关注整个行业的发展动向，从而保持了我们在这个领域的领导地位。目前，在全球有超过1 000多个工厂使用了我们的解决方案，它们每年生产出超过1 000万辆整车和超过10亿件汽车零部件。秉承先进的六西格马质量理念和精益生产的思想，我们对我们的解决方案进行着持续改进，使它变得更柔性、更精益和更强大。

我们可以预计，通过应用ISA-95模型，各最终用户和系统集成商最终将在系统分工、属性及功能定义等方面达成一致，大家可以应用统一的结构和功能定义协同完成各种信息管理系统。