1、113:33MES-制造企业转型升级的枢纽13:34MES-制造企业转型升级的枢纽MES-The Hub of Transformation and Upgrading Solutions for Manufacturing Enterprises沈斌 教授博士生导师乌镇Sept.07,2019 Prof.Dr.SHEN BinChairman of MESA ChinaDean of Depatment of Mechanical EngineeringChief Professor of SIEMENS-Endowment Chair for Mechanical Engineering

2、Information,the Sino-German School for Postgraduate Studies of TongjiUniversity中国制造执行系统(MES)理事会理事长同济大学中德学院机械工程系主任西门子制造信息学基金教席主任3问题与疑惑：智能制造的宗旨是什么？企业究竟要搞数字化制造还是搞智能制造？企业为什么要数字化转型升级？提高企业经济效益的最佳点在哪里？13:344报告提纲报告提纲1.1.传统传统制造企业的亚健康症状（痛点）制造企业的亚健康症状（痛点）2.2.企业生产管理的基本原理企业生产管理的基本原理-闭环控制闭环控制3.3.企业的数字化转型升级企业的数字化转

3、型升级4.4.MESMES是企业的生产指挥是企业的生产指挥系统系统13:345报告提纲报告提纲1.1.传统传统制造企业的亚健康症状（痛点）制造企业的亚健康症状（痛点）2.2.企业生产管理的基本原理企业生产管理的基本原理-闭环控制闭环控制3.3.企业的数字化转型升级企业的数字化转型升级4.4.MESMES是企业的生产指挥是企业的生产指挥系统系统13:34613:341）设备综合效率低（OEE）；MES国际与LNS调查公司对全球的离散、流程等行业调查（2013-2014），被调企业设备综合效率（OEE）：71%（平均），80%（优秀）；37%（中国）。-朱铎先、赵敏：机智从数字化车间走向智能制造0

4、0708090全球平均全球优秀中国设备OEE统计对比72）产品和原材料库存量、在制品量高居不下；“外行看热闹，内行看门道”，产品、原材料和在制品大量积存，占用企业流动资金。3）交货周期长、交货误期多；企业生产悖论现象：一面是库存积压，另一面是不能及时交货。4）生产过程状况不透明；投入原材料，产出产品，但中间，谁也不甚了了的生产过程像一个黑匣子”。5）产品质量保证差、质量原因不能追溯，客户投诉不能及时解决；13:3486）繁多的纸质文件，数据、信息中断；7）IT软件孤岛化；8）生产计划协调能力差、生产处于失控状态；9）生产缺乏柔性、反应能力差；10）生产过程等数据信息没有积

5、累、大量浪费；11）缺乏全员工参与、没有企业持续改进的文化。13:349报告提纲报告提纲1.1.传统传统制造企业的亚健康症状（痛点）制造企业的亚健康症状（痛点）2.2.企业生产管理的基本原理企业生产管理的基本原理-闭环控制闭环控制3.3.企业的数字化转型升级企业的数字化转型升级4.4.MESMES是企业的生产指挥是企业的生产指挥系统系统13:3410传统客户需求的三角型交货时间短质量高价格低13:3411现代生产的目标经济合理准时交货柔性高透明化反应能力强13:34Kletti:MES Manufacturing Excution System12客户需求的新三角型经济效益快速反应透明化13:

6、34企业生产管理的两大闭环回路13:34需求（产品、数量、交货时间、质量、成本等）ERP系统MES系统短期调节生产实施需求（产品、数量、交货时间、质量、成本等）干扰（技术的/组织的）MES系统数据采集（实时）短期数据长期数据和评估，生产反馈计划数据实际的生产进度实际的任务分配干扰因素干扰因素作业计划编制（计划调整）生产进度表任务分配表 实施过程实际工况实际工况反馈生产任务交货日期生产能力企业生产中的干扰和闭环调节13:34MAHOINDEXTRAUB组织或技术上的干扰任务投放工况/机器数据采集计划仿真:MAHOINDEXTRAUB统计分析后反馈至 主生产计划系统作业排序生产监控制造大纲目标范围

7、预定策略预定目标仿真反馈实际反馈计划反馈实际状态设定值实际数据设定值实际状态设定值MES系统的功能和调节过程系统的功能和调节过程13:34企业所有部门里基于生产目标的调节回路企业组织层次时间频度每周小组科室事业部企业每月季度班次实时每天终端过程控制班次目标生产线目标科室目标月度目标季度目标班次开工前和结束商讨生产线管理或小组长商讨每周绩效考核每月绩效考核季度绩效考核13:34基于工业4.0的MES4.0协同工作的能力分布式操作移动终端交互式数据管理纵向/横向集成在线能力集成管理高度柔性集成的车间互联13:3418报告提纲报告提纲1.1.传统传统制造企业的亚健康症状（痛点）制造企业的亚健康症状（

8、痛点）2.2.企业生产管理的基本原理企业生产管理的基本原理-闭环控制闭环控制3.3.企业企业的数字化转型升级的数字化转型升级4.4.MESMES是企业的生产指挥是企业的生产指挥系统系统13:3419 智能制造的三个发展阶段：智能制造的三个发展阶段：数字化制造digital manufacturing智能制造V1.0智巧化制造smart manufacturing智能制造V2.0智慧化制造Intelligent manufacturing智能制造V3.013:3420 企业为何要数字化转型升级？企业为何要数字化转型升级？国际市场产能过剩 国内劳动力成本上升 自动化生产需求不断增长 个性化定制生产

9、是必然的发展趋势 新工业革命时代涌现的数字化和智能制造、人工智能和网络通讯等新技术，必将在工业中大量应用，为传统工业产生巨大的影响。13:3421个性化定制生产是必然的发展趋势13:3422 企业如何数字化转型升级？企业彻底数字化！(沈斌：沈斌：20152015第二第二届中国数字工厂推进大会，成都，届中国数字工厂推进大会，成都，2015.5.282015.5.28）数据和信息就是工业4.0中流动着的“血液”。13:34数字化制造是智能制造的基础。没有数字化制造的基础，智能制造是空中楼阁。数字化就是将数据转变成信息，通过网络化和智能化的决策，创造有用的价值。目前企业最大的浪费是数据的浪费，没有积

10、累产品全生命周期的数据。2313:3424数字化制造的主要任务：产品设计的数字化 生产计划的数字化 生产资源的数字化 物流状态的数字化 生产过程的数字化 生产状况的控制与采集数字化 产品质量的控制、跟踪和追溯数字化 生产设备绩效统计和分析数字化 人员绩效管理与分析数字化 等等13:3425报告提纲报告提纲1.1.工业工业4.04.0的宗旨的宗旨2.2.传统传统制造企业的亚健康症状（痛点）制造企业的亚健康症状（痛点）3.3.企业生产管理的基本原理企业生产管理的基本原理-闭环控制闭环控制4.4.企业企业的数字化转型升级的数字化转型升级5.5.MESMES是企业的生产指挥是企业的生产指挥系统系统13

11、:342630多年来，我国在企业数字化/信息化也开展了大量的研究和实施，但大多数企业未能获得预期的经济效益，究其原因种种，我认为主要是：13:34企业数字化/信息化规划方案与企业经营模式和业务流程不一致。计划与实际生产过程脱节，或失控。认识错误：只是纸面数据转换为电子数据；担忧失去工作岗位。企业最增值的部门（车间）没有实现数字化系统。272016年4月25日，工业和信息化部办公厅印发了关于开展2016年智能制造试点示范项目推荐的通知，在智能制造试点示范项目要素条件中提出了五种模式，都与制造执行系统相关，特别是离散型智能制造模式和流程型智能制造模式必须建立制造执行系统（MES），将MES提到了极

12、其重要的地位。按照传统的企业生产管理的金字塔的计划和控制模式，将MES仅近理解成执行系统是不全面的，它应是企业生产管理集成的核心软件系统，是一个生产指挥系统（德语Leitstand）。13:3428Y-CIM模型在工业4.0中的应用13:3429ERP企业资源计划董事会CEO部门经理决策管理实施ERP企业资源计划MES制造执行系统生产控制企业金字塔的计划和控制生产计划ERP企业资源计划生产任务文档数控程序反馈质量数据过程数据生产指挥MES制造执行系统13:3430ERP系统生产计划与MES系统车间作业计划的关系主生产计划总装配岛部件装配岛1 12 22 21 11 12 22 2323 32

13、23 32 22 22 2加工任务块机床1机床2机床3机床4加工时间运输、等待时间计划余地 2号独立制造岛 的作业计划加工任务块加工任务块加工任务块ERP系统的生产计划MES的车间作业计划13:34计划是针对产品基于无限资源（理想状态）给定的。产品由许多零部件所组成，每个零件通过若干道工序加工完成的。作业计划是对每道工序基于有限资源（设备负荷、操作人员、制造资源）动态给定的。31制造企业三个层次里信息细化程度和响应时间的示意图详细程度费用、日期、库存费用、日期、库存时间、数量、工艺时间点、数量、零件、工艺工艺过程、过程数据、过程状态时间范围长期：年、月中期：周、天短期：天、班次实时：班次、小时

14、、分在线：、分、秒（甚至豪秒）作业计划设备控制生产计划13:3432 MES主要功能模块(VDI5600）作业计划与控制 人力资源管理 生产资源管理 质量管理 性能分析 现场数据采集 物料管理 信息管理 能源管理13:34iMES系统框架符合ISA-95和VDI5600标准Production ResourceMgtProduct Definition MgtProduction ExecutionProduction DispatchDetailed Production SchedulingProduction TrackingProductionPerformAnalysisProduc

15、tionDataCollection控制层计划层ISA-95:The standard for MESProduct Definition Mgt.产品定义How to Produce?生产能力Production ResourceMgt.What can be produced?Production Execution生产计划Production DispatchDetailed Production SchedulingWhen and what to produce?生产绩效Production TrackingProductionPerformanceAnalysisProductio

16、nDataCollectionWhen and what was produced?MESSIMATIC ITPLM/ERPDCS/PLC/DNCExecution LevelDetailed Production Scheduling设备、人员管理生产建模生产工单管理详细生产排序物料管理工厂绩效分析产品定义管理数据收集归档实时数据引擎移动终端报表和看板数据集成服务，消息服务iMES实时动态基于规则柔性生产建模生产建模iMES执行层框架iMES数据交互集成iMESERP生产主计划计划排程计划排程APS 成品发货信息物料送货信息供应链供应链SCMMES仓库管理WMS物料基础数据BOM关键物料信息产品数据管理PLM工艺路线定义MBOM定义工艺文件工作指导书备料请求工单执行硬件设备硬件设备工单完整数据生产计划设备信息成品入库信息物料出入库信息iMES应用场景订单产品设计生产调度生产操作生产设备物料制造历史归档追溯报告车间排产传送到工位工作任务上传生产数据任务信息工单生产数据工艺设计与审批发布给制造部门工单工艺信息发布来自ERP的工单报工:完工信息生产计划（ERP）生产统计质量自动化集成KPI报表反馈:制造信息人员上报