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工业4.0

工业4.0

德国的工业4.0,美国的工业互联网,以及中国制造2025,这些时髦的名词背后的核心问题,就是智能生产。先看三个概念:

工业1.0
机械化,以蒸汽机为标志,用蒸汽动力驱动机器取代人力,从此手工业从农业分离出来,正式进化为工业。

工业2.0
电气化,以电力的广泛应用为标志,用电力驱动机器取代蒸汽动力,从此零部件生产与产品装配实现分工,工业进入大规模生产时代。

工业3.0
自动化,以PLC(可编程逻辑控制器)和PC的应用为标志,从此机器不但接管了人的大部分体力劳动,同时也接管了一部分脑力劳动,工业生产能力也自此超越了人类的消费能力,人类进入了产能过剩时代。

工业4.0
以信息化为基础的智能生产车间,生产智能商品并提供完整的信息化服务,人类进入完全智能时代,所有的服务和需求都是量身定制的。

定义工业4.0,我们得先看下目前的状况,我们称之为工业3.X,也就是3.0中后期,这种状态叫做完全的自动化和部分的信息化作为一个工厂,存在的目的只有两个,生产产品,然后卖出去。所以在工业企业中,通常会分为两个大的部门,一个是生产部门,一个是业务部门,前者通过MES(制造执行系统)管理,后者通过ERP(管理信息系统)来管理。这两个系统啥区别呢?ERP更倾向于财务信息的管理,而MES更倾向于生产过程的控制,简单的说,ERP主要告诉你客户需要生产多少个瓶子,哪天下单,哪天要货,而MES主要负责监控和管理生产这些瓶子的每一个步骤和工序如何实现。在中国工厂的很多车间里,各个生产设备之间、生产设备和控制器之间,都已经基本实现了连通。再牛逼一点的公司里,整个工厂已经通过制造执行系统(MES)连通起来,而业务部门全部通过ERP连通起来了。

当ERP给MES下达生产计划指令后,MES在生产过程中发生了与计划偏差的事项(比如设备坏了,原料不合格等等),MES会根据车间的实际情况进行调整,同时通过EDI把情况反馈给ERP系统,达到协同生产,有效管控,透明生产的效果。

工业4.0背景下,MES被重新定义


如果把智能工厂比作一个人,工业软件就是这个人的神经系统。其中,在制造板块,MES的作用尤为重要。
在工业4.0背景下,推动智能制造,构建智能工厂、智能生产、智能物流和智能服务体系,我们需要对MES重新进行定义,主要从以下几个方面进行说明:

  1. MES深度融入企业运营环节
  2. 智能工厂中的机器将全部由软件控制,工人只需要通过MES现场的操作计算机或者移动终端就可以完成生产,MES结合企业运营的其他工业软件构建一个高度协同性的生产系统,对企业的设计、采购、销售、计划、制造和运维服务各个环节,对每一个与制造相关的指令能够精确调度、发送、跟踪和监控该指令影响生产的过程,成为实现车间制程智能化的基本技术手段。

    MES收集及整合整个智能工厂的业务数据,通过工业大数据的分析整合,使其全产业链可视化,达到生产最优化、流程最简化、效率最大化、成本最低化和质量最优化的目的。

    伴随着制造企业的发展,未来制造企业势必也是一个软件公司,软件系统的应用也会越来越多, MES就会成为制造企业运营的基石。

    重新定义后MES的位置与其他业务板块同等重要,以网络化和扁平化的形式对企业的生产计划进行“再计划”,“指令”生产设备“协同”或“同步“动作,对产品生产过程进行及时的响应,使用当前确的数据对生产过程进行及时调整、更改或干预等处理。

    针对大规模定制的需求可实现柔性排程和调度

    采用多向直接的通讯,在整个企业的产品供需链中,即向生产过程人员传达企业的期望(计划),又向有关部门提供产品制造过程状态的信息反馈,还要告知车间底层装备之间加工的法则,彼此的加工状态。

    这时使用MES的经验表明,它不再单纯只针对制造过程进行优化,可以延伸至企业运营的其他的板块,缩短产品的研发周期,提高生产效率,降低单元产品的制造成本,提高产品的不良率和能源利用率。

  3. MES的业务应用范围更加深入
  4. MES的数据将是企业未来的核心竞争力,数据转化为企业的知识,MES也是一个知识管控和传承平台;

    MES将在业务活动中加入更多的人工智能的算法,模拟专家的智能活动,部分取代人工操作的内容,并具有自组织能力,实现人、装备和资源的一体化过程优化;

    MES将依据和制定智能工厂中的管控指标,数据通讯和调度协同之间更加的精细化和准确;

    MES通过智能数据的挖掘和分析,建立企业、工厂、车间,甚至工作中心、工作单元的数据模型,随时适应制造环境和制造流程的改变;

    MES建立约束和规则触发机制,在不同的业务操作或者环境中,约束其行为,或者触发某些业务操作。

  5. MES未来的市场效益
  6. MES除了解决企业的“信息孤岛”问题,起到承上启下、连左通右的功效,通过对即时生产数据采集,达到对生产现场的实时控制,及为管理层提供精细的决策支持;通过实时指令调度其他生产资源,提高生产效率;通过对实时生产数据的采集和分析,从而达到优化生产排程、合理调配生产资源、改善生产工艺,提高产品质量和及时处理客户投诉等问题。
    工业领域正在全球范围内发挥越来越重要的作用,是推动科技创新、经济增长和社会稳定的重要力量。但与此同时,市场竞争也在变得愈发激烈。客户需要新的、高质量的产品,要求以更快的速度交付根据客户要求而定制的产品。

    此外,还必须不断提高生产力水平。只有那些能以更少的能源和资源完成产品生产的企业,才能够应对不断增长的成本压力