从智能生产到智能印刷工厂

智能工厂的起源

“智能工厂”的概念最早是奇思2009年在美国提出的，其核心是工业化和信息化的高度融合。智能工厂是在数字化工厂的基础上，利用物联网的技术和设备监控技术加强信息管理和服务；未来，将通过大数据与分析平台，将云计算中由大型工业机器产生的数据转化为实时信息（云端智能工厂），并加上绿色智能的手段和智能系统等新兴技术于一体，构建一个高效节能的、绿色环保的、环境舒适的人性化工厂。目前智能工厂概念仍众说纷纭，其基本特征主要有制程管控可视化、系统监管全方位及制造绿色化三个层面。

一是制程管控可视化。由于智能工厂高度的整合性，在产品制程上，包括原料管控及流程，均可直接实时展示于控制者眼前，此外，系统机具的现况亦可实时掌握，减少因系统故障造成偏差。而制程中的相关数据均可保留在数据库中，让管理者得以有完整信息进行后续规划，也可以依生产线系统的现况规划机具的维护；可根据信息的整合建立产品制造的智能组合。

二是系统监管全方位。通过物联网概念、以传感器做链接使制造设备具有感知能力，系统可进行识别、分析、推理、决策、以及控制功能；这类制造装备，可以说是先进制造技术、信息技术和智能技术的深度结合。当然此类系统，绝对不只是在KS内安装一个软件系统而已，主要是透过系统平台累积知识的能力，来建立设备信息及反馈的数据库。从订单开始，到产品制造完成、入库的生产制程信息，都可以在数据厍中一目了然，在遇到制程异常的状况，控制者亦可更为迅速地作出反应，以更有效地促进工厂运转与生产。

三是在制造绿色化方面，除了在制造上利用环保材料、留意污染等问题，并与上下游厂商间，从资源、材料、设计、制造、废弃物回收到再利用处理，以形成绿色产品生命周期管理的循环，更可透过绿色ICT的附加值应用，延伸至绿色供应链的协同管理、绿色制程管理与智慧环境监控等，协助上下游厂商与客户之间共同创造符合环保的绿色产品。

智能印刷工厂的建设

当前，我国印刷业智能化发展正处于技术组装、探索实施，管理调适、分步提升的关键性和基础性阶段。由于智能化在破解市场要素供给难题方面所呈现出的强大功能，在一些有条件的企业中，正呈现出加速推广的强劲态势。随着新一代信息技术的发展，印刷业的智能化升级将进入新阶段，不断地推动生产方式、管理模式和商业运营创新能力的持续迸发。

智能印刷工厂以“四化”技术为核心。“四化”即为数字化、网络化、智能化、绿色化。该系统主要由智能物流系统、企业管理软件、生产信息采集系统、智能生产设备四大部分组成。通过各系统协同工作，构建功能完善、具有高度自动化的可实施智能生产现代印刷工厂。

1.MES系统是印刷厂信息化的最后一场仗

印刷不同于其他制造业，计划复杂多变，几乎不存在“标准化”流程，同时印刷对排产的依赖程度简直到了晚期，因此印刷软件的功能需求与其他制造业普遍存在差异。通用型软件开发商应付印刷多变的计划和复杂的工艺流程早已疲惫不堪。至此，面向资源管理的ERP系统成了“半个工程”，直至十多年前行业软件的兴起。由于相关软件对印刷生产全部过程的信息断层导致信息化最终无法全面实现，而MES系统则是这场信息化战役的最后一仗。

印刷车间始终围绕3个问题：生产什么？生产多少？如何生产？（何时生产/生产顺序），印刷厂的流转单往往用来回答这些问题，但若是转移到ERP中则未必能表达清楚生产计划且后期维护或者调用也存在难度，这是目前在用系统的印刷厂普遍面临的问题。

2.计划与控制层间的信息“断层”

中国制造业多年来采用的传统生产过程的特点是“由上而下”按计划生产。简单地说是从计划层到生产控制层：企业根据订单或市场等情况制定生产计划——生产计划到达生产现场——组织生产——产品派送。企业管理信息化的重点也大都放在计划层，以进行生产规划管理及一般事务处理。如ERP就是“位”于企业的层计划层，整合企业现有的生产资源，编制生产计划。

实际上，印刷车间普遍存在时时刻刻在排产的问题，计划时刻在变，排产同时考虑了交期、印色、尺寸、工艺、印次更重要的还要照顾“老板单”。一个企业的良性运营是使“计划”与“生产”密切“配合”，在最短的时间内掌握生产现场的变化，是保证计划合理而快速修正的关键。为此，企业的计划层与生产控制层之间需要“直通车”，使计划与生产现场可以实时互动。

市场环境的变化和现代生产管理理念的不断更新，开始越来越迫切地要求“消除断层”，即需要一种可以由下而上实时掌握生产现场状况的信息管理系统。具体体现为以下几个方面：

①面向订单生产的需求

为产品或服务的需求者带来的是个性化、更快的响应速度。而对于产品或服务的提供商来说，要实现这两点，需要的不仅是更快的设计工具、大批量生产到小批量生产的转换、电子商务，更重要的是保证从接单——编排生产计划——生产——控制——派送等一系列联系厂商和客户之间，车间执行与计划之间各个环节的信息畅通和交流、反馈。就我国制造业的现状而言，编排生产计划与生产之间的信息沟通问题就是普遍存在的。

②产品质量更高的要求

成本与质量的简单正比关系早就被现代管理理论所否定，但是要达到成本和质量的双赢却非易事。按照TQM（全面质量管理）的思想，要在不提高生产成本的条件下提高产品质量，即必须严格控制产品生产的全过程和影响生产的各种因素。举例来说，产品不良率是反映产品质量的一个重要因素，它的产生可能是生产线上的一个点，也可能是几个点出错而引起的，如果不能对生产线上的各个点进行有效的监控和信息管理，产品质量将受到影响，而且，由于生产线的高度自动化，一个点出错就可能影响一批产品，而不是一个。

③信息實时处理

ERP可以根据订单编排生产计划，但却不能实时地获取、分析、处理生产现场的各类与产品、生产相关的信息。例如，某种零部件可能已经缺货了，以至于工厂已经因为缺料而停工，而管理人员却无法从ERP系统及时获知这些信息，导致决策滞后，从而影响生产进度，甚至交货时间。

④异常信息处理

断层的信息发现问题往往在末端，并不能及时进行干预，将损失减轻，且追查问题根源往往带来的负面影响就是部门扯皮。

3.计划落实到执行，MES承上启下

MES通过控制包括物料、设备、人员、流程指令和设施在内的所有工厂资源来提高制造竞争力，提供了一种系统地在统一平台上集成诸如质量控制、文档管理、生产调度等功能的方式。

MES强调控制和协调，使现代制造业信息系统不仅有很好的计划系统，而且是能使计划落实到实处的执行系统。但在90年代企业普遍的面向库存生产模式下并未得到重视。

企业信息化系统是一个信息相互贯通的集合体，作为制造业内部最重要、最基本的活动——生产，它的相关信息尤其需要得到实时的处理和分析。具体地说，就是收集生产过程中大量的实时数据，并对实时事件及时处理，同时又与计划层和生产控制层保持双向通信能力，从上下两层接收相应数据并反馈处理结果和生产指令。

从企业信息化构架上来说，MES作用于上层信息管理系统（如ERP、CRM）与现场控制系统之间。在功能上，MES要实现生产管理和协调的目的，主要包含以下几大模块：订单管理 、任务派工、物料管理、过程监控、生产排程 、设备管理、能力平衡分析、系统集成（ERP、SFC等的整合接口）等。

ERP与MES的整合发展

MES能通过信息传递对从订单下达到产品完成的整个生产过程进行优化管理。当工厂发生实时事件时，MES能对此及时做出反应、报告，并用当前的准确数据对它们进行指导和处理，这种对状态变化的迅速响应使MES软件能够减少企业内部没有附加值的活动，有效地指导工厂的生产运作过程，从而使其既能提高工厂及时交货能力，改善物料的流通性能，又能提高生产回报率。MES系统还通过双向的直接通讯在企业内部和整个产品供应链中提供有关产品行为的关键任务信息。

从ERP和MES的分工进行比较。我们从管理范围、管理对象、管理内容、管理时效4个方面来看：

①管理范围：ERP是对整个企业或企业集团业务的管理，而MES的管理是针对车间或生产分厂的。即使是功能最完备的MES系统，对整个企业来说，也只是提供了一个比较狭窄的视角，缺乏管理层管理和决策所需要数据的宽度和深度。

②管理对象：ERP是对企业整个运营资源（人、财、物）的管理，强调物流、资金流的统一，也即所谓的“业务财务一体化”。MES的管理则更集中于生产现场资源，即设备、工艺、物料等。

③管理内容：ERP管理整个企业的内部价值链和供应链，即销售、采购、生产、库存、质量、财务、人力资源等，强调所有这些业务的整合，强调计划（销售计划、生产计划、采购计划等）的协调和控制；MES主要管理生产的执行，包括生产质量、生产作业调度、生产实绩反馈等。

④管理时效：ERP对计划和业务管理的时间区段比较宽，以年、季、月、旬或周、日为单位：由于对生产现场管控的需要，MES的管理更加细致，管到日、班、小时。在ERP系统产生的长期计划指导下，MES根据底层控制系统采集的生产实时数据，进行短期生产作业的计划调度、监控、资源配置和生产过程的优化等工作。

实现MES与ERP的整合，关键在于业务流程的优化和整合以及对所涉及MES和ERP系统的具体分析以充分发挥各系统的长项。首先，信息系统都是为业务服务的，MES和ERP各自解决一部分业务问题，分别反映一部分业务流程，流程是MES与ERP整合的“黏合剂”，通过流程的整體优化划分出哪些流程在MES中处理、哪些流程在ERP中处理。不管MES还是ERP，都有自己的实现逻辑，在决定某功能的“归属”时，一定要保证该功能在所选系统中实现逻辑的完整性。