智慧工厂：智能制造路径探索

文|本刊记者 姜红德

当用户在超市购买一件物品时，该信息立刻传回到生产线，其所经过的信息网络如同人的神经，把所有的生产物料和生产能力进行统筹，根据每天的需求和消费情况，及生产能力分布情况，对包装物流进行调度，实现零库存。这就是专家们描绘的“工业4.0”的场景，而这一幕正和我国刚刚确定智能制造作为主攻方向不谋而合。

东风沃尔沃升级“智慧工厂”

目前国内制造企业仍存在效率低下、能源消耗高、人员成本高等问题，向“智慧工厂”升级后，生产的自动化和信息化将取代人工，数字化为基础的智能制造模式将取代传统的生产模式，而以信息为代表的新生产力将取代原来的以资本驱动为主要代表的生产力。在这一过程中，工业软件MES（制造执行系统）发挥了至关重要的作用。

东风沃尔沃可以看成是向智能制造或者智慧工厂转型的一个典型。它实际上是东风汽车集团旗下的中重型商用车事业部，公司现拥有7个专业厂和11个子公司，员工总数近3.5万人。10年前在丰田和日产生产方式的基础上，东风日产MES开发出来并在东风的多家工厂实施，今天经过升级后的MES系统在汽车生产制造中取得了很好的效果。

据了解，东风沃尔沃的MES系统经过早期的开发应用及后来多次的软件升级，在系统设计上引入了数字化工位、数字化指挥和数字化保障等先进理念。数字化工位实现了现场指示、人工采集、设备采集、设备自控、现场呼叫；数字化指挥保证生产协同高效，包括调度和同步；数字化保障则确保了计划准确、工艺精准、物流准时、设备高效、质控全面。目前已经能够实现对计划、制程、工艺、物联、质量和物流精益管理，实现管控一体化、智慧化。

作为东风沃尔沃的合作伙伴，元工国际CTO丁德宇介绍，其物联平台CPS用于连接生产线、设备和机器人等。MDI(MES Device Interface)是工控机访问MES数据库的方式，对MES而言，准备传出数据和传入数据处理都可灵活配置，并方便控制安全性；对工控机而言，要简单实用，无需安装Oracle Client，直接使用MES提供的DLL即可。MDI交互可由工控机发起，也可由MES发起。不但与设备的“连接”是可配置的，而且与CPS相关的业务处理(如写库、自动控制等)也是可配置的。

升级后的东风沃尔沃MES系统包含了MBOM、计划、调度、实绩、现场指示、拉料、投料、协配库、线边库、设备采控、质量、设备维护等模块，已成为组织物料、指导装配、优化生产、信息采集、质量追溯不可或缺的支撑平台。

以采购进货为例，MES拉料是生产组织的前提，使得采购、生产、结算更加精炼、完美，同时各模块之间紧密的配合实现了准时制生产、精细化管理。能够满足工厂负责、多变的要货/采购需求，保证生产组织的稳定、顺畅、参数化、配置化的软件平台灵活、强大，强大的版本控制能力能够应对各种变化。

同时在投料（物料上线）方面提供了一整套完整的解决方案，除了解决投料数量、投料时间、投料批量、备料及投料人员等问题之外，还可以用于解决如投料的物料号、投料的颜色、特类（军车/出口）、物料的原厂批次等多种问题。

包括汽车、航空、化工等行业在内的一些中大中型企业基本上上线了MES。

MES 会不会过时？

据IDC有关统计数字显示，过去包括汽车、航空、化工等行业在内的一些中大中型企业基本上上线了MES，甚至有些企业在没有ERP系统时就开始考虑引入MES，舍本逐末，给企业信息化的建设和统一规划带来了困惑和混乱。

MES的好处在于能够和ERP系统结合，给制造业企业的原材料采购、制造生产打开一扇透明的窗口，过去ERP系统虽然能对企业的各种人、财、物资源做到统一管理，但是一旦出现故障，原材料出现短缺或剩余，怎么才能第一时间进行补充，这些都是不可能完成的任务，但是MES的加入让上述生产过程中的事件能得到很好的监控，并能实现快速解决。

近年来汽车制造业MES系统受到来自各方面的质疑，而最大的质疑是：在进入智能制造阶段之后，以CPS系统（信息物理系统）为代表的技术逐渐成为主流，那么MES还会有必要吗？

CPS系统代表了当前智能制造的主流技术，而其首倡者德国及美国在制造业企业中已经开始把它作为未来制造业发展的主流技术。CPS把人(移动、穿戴设备等)、机(生产线，设备，机器人等)、物(智能产品，滑橇，仓储系统，搬运设备等)，通过工业云联网并自主控制，这些实体既与MES交互，又相互协同。可以说，CPS是实现“廉价个性化”制造和“少人化工厂”的核心平台。

对于来势汹汹的CPS，是继续升级还是等待被全部替换，MES何去何从成为当前制造业的一个热门话题。但是对照国外的工业4.0或者工业互联网，专家们认为其实MES在智能制造业中仍旧不可替代。

“从设计直到装配和作业，MES自始至终都成了核心系统。”丁德宇的观点也得到了来自国内制造业信息化领域的同行们认可。在他看来，即使是美国盛行的“智慧工厂”理念中，MES也是智慧工厂的三个维度的交叉点和关键点，是当之无愧的智慧工厂的“大脑” 。“MES管理MBOM、辅助工艺或现场工艺，支持差异件指示、装配指示、现场看图和装配仿真等，并根据关重件、物流追溯和MBOM等形成产品档案。在‘个性化生产’时代，产品档案是客服支持(CSS)的主要数据源。”

换句话说，进入智能制造时代之后，MES系统仍然难以替代，而中国的智能制造业一部分也会从MES系统的升级和融合开始。

中国智能制造的近期目标

今年1月，工信部提出将智能制造作为两化深度融合的重要任务，和“工业4.0”相比，智能制造显得更加具体，也更具备可操作性。如何让现有的企业自动化系统和信息化系统相融合，实现从“数字工厂”到“智慧工厂”升级，这些问题都值得信息主管（CIO）和相关人士思考。

智能制造的方向确定之后，下一步就是要明确国内智能制造业的近期目标和实现途径。工信部电子信息司副司长安筱鹏在最近表示，新一轮产业革命的本质是智能制造生态系统主导权之争。 “无论是工业互联网，还是工业4.0的背后，都是技术标准体系和产业体系。这些体系比拼的背后是智能制造产业生态系统的主导权。”

技术标准的确立往往和各个方面存在关系，包括终端制造、设备提供、软件服务等多个环节，由他们参与定义各种技术标准，将会扫除目前我国智能制造业道路上的一系列障碍。1月17日，由清华大学国家CIMS工程技术研究中心、北京大学软件与微电子学院、北京市复杂产品先进制造系统工程技术研究中心、机械工业信息研究院战略与规划研究所、中国汽车装备制造创新联盟、中国科技自动化联盟、智慧港科技公司等单位发起的中国智能制造百人会筹备会暨智能制造发展模式座谈会召开。

清华大学国家CIMS工程技术研究中心副主任范玉顺教授认为，工业4.0即是信息无所不在环境下的智能制造，其背后的价值主要是互联网服务、智能服务。他说，工业4.0主要有以下几个方面的变化：挖掘知识，传统的ERP向知识型转移，信息系统也在向知识系统变化，现有的信息系统在工业转型升级的趋势下是不够用的；商业模式的变化，工业4.0带来的是众包经济的模式，在杰里米.里夫金的新书《零边际成本社会》中也提出了共享协作的观点，“到2050年，协作共享可能在全球范围内形成主导性的经济体制”；提供智能化服务，欧盟在智能制造方面主要提出了4张网的概念，社交、知识、物联、服务等，其中服务作为重要部分成为工业4.0的特征之一。

在会上，大家达成一致共识：智能制造是制造业产品、装备、生产、管理和服务智能化应用水平的体现，也是实现两个IT融合和倍增发展的具体表现，更是推进两化深度融合的核心目标和最新着力点。