浅谈离散制造中MES的个性化定制

MES是面向工厂或车间生产过程的管控系统，支持进度、质量、成本等业务的协同运行，是承接上层ERP和底层硬件控制的桥梁，不仅支持正常的过程管理，也支持例外发生后的协调处理。MES是工厂或车间业务运行的一种支撑性载体系统，是为工厂或车间业务的开展服务的系统。

如果说MES的定制性很强，应该是工厂或车间业务存在差异，所以才导致MES必须进行定制或者突出某种重点才能够满足。那工厂或车间业务都存在什么样的差异呢？

离散制造业的类型区分有很多种：比如按照批量来分，有大批量、中批量、小批量、单件；而对于不同批量的处理，有面向大批量的成批轮番生产、有面向中小批量的柔性作业生产和单件定制型生产；而生产组织方面，有流水式批量组织、柔性作业组织和项目式组织等不同形式。不同类型制造的特点，其业务重点也是不一样的，对MES的要求也是不一样的。

（1）大批量流水式生产工厂或车间

大批量流水生产特点驱动的MES定制重点需求有如下一些：首先，非常重视设备的正常运行，因为某台设备宕机，则整个产线可能就得停下来，除非中间品库存比较多，对MES提出了实时设备监控的要求，以及设备管理延伸出的备品备件的管理等；

第二，这种生产方式的排产计划一般比较好排，甚至整个产线都可以当成一个黑盒子，但在计划排产时，考虑设备的稳定性，一般要加入预测性维护的考虑，以提高产线设备运行的稳定性，避免停线；

第三，在质量管理方面，这种产线追求目标之一就是质量一致性，所以对产品质量状态的监控也是重点，实时的SPC的重要性就比较高；

第四，如果是多品种而非单品种生产，则一般采用生产线切换方式的成批轮番生产，这种情况对作业排产的要求就比较了，主要是资源配置将比较复杂，笔者曾调研过一个这种类型的企业，该企业是将各种品种之间的切换方式做成配置库的做法，当需要切换生产时，就直接调用某种配置方案执行即可，但如果品种数不在少数的话，则需要引入“可重构制造系统”的理念，在计划排产中纳入这种约束考虑，这个就非常复杂了，后续专门写文另述。

补充：不过虽然批量很大，但如果品种也不少，这种成批轮番生产，其实逐渐演变为多品种变批量的柔性组织生产类型。

（2）柔性生产组织的工厂或车间

柔性生产组织驱动的MES定制重点需求有如下一些：
首先，生产过程中存在大量的订单拆分，包括整体分批、过程分批等，对关联的物料配套供应也提出了快速响应和柔性的要求，这种MES对进度监控和物流监控就比较重视，关注流程环节之间的在制品数量，否则车间运行的有序协调性就难以保证；

第二，对计划排产与动态调度提出了极高的要求，生产约束非常复杂，是MES有序协调运行的瓶颈；

第三，对物资库，包括刀夹量辅等工具物料库的管理有较高的要求。一般大家说的MES都是这种MES。相对应的，这种方式，其实对设备状态和SPC等方面的追求还是其次的，如果能把进度和物料的管理主线理顺了，其他的都还好。

虽然柔性生产组织突出了柔性，但通过计划排产针对任务走出流水式生产效果，则也兼容了大批量生产的效率和质量一致性，但这种排产也是极其复杂的。

（3）单件项目型生产组织

单件项目型组织生产驱动的MES定制重点需求有如下一些：首先，在手工管理模式下，计划相对简单，一般制定粗放型的计划时间节点，强调的是现场的频繁细致的调度，但在数字化生产方式下，如果精细化到每个作业环节的排产，则这种方式的计划排产其实是非常复杂的，与传统的排产是不一样，比如需要运用最短关键路径等，另外涉及到并行工艺流程的柔性排产等；

第二，对物料管控要求比较高，这种生产多属于装配型生产，每个环节需要的物料是不同的，种类数量也非常庞杂，服务型配送是管控的重点；

补充：现在这种方式的对象范围也在越发减少，比如飞机，目前很多都采用脉动式生产，通过顺次经过有限的几个装配工位完成整机装配，已经具有生产线的特点了，可以将其归结为柔性生产组织了；再比如，对于船舶的曲面分段生产，其生产计划涉及到复杂的场地布局排产调度，也是其他生产类型不能比拟的。

随着内外竞争的激烈，柔性生产组织类型是越来越凸显了，最极端的情况，莫过于大规模产品种类或订单，且每个订单的数量为1，这个对作业计划排产与动态调度，以及物料的精细化控制都将走向极致。这种方式将兼容上述所有的额计划类型，但目前无论是技术难度（排产调度复杂、大数据量下的巨大协调与优化空间等）、还是硬件条件（物联，最起码实现单件产品物料的精准跟踪）、还是建设成本（需要先进计算模式和装置）都将是非常复杂和代价高昂的，必须寻求重点突破解决。

上述只是简单的分类与总结，实际中还有很多其他的类型，例如，笔者参与的一个课题中，车间内有几十条人工和自动的装配子线，是按照工位独立处理还要考虑工位的连接关系，还是将每条子线看成黑盒子，都是不同的策略选择，对MES的要求也是不一样的。

只是希望通过上面的例子，大家能够对MES的定制需求或者管控重点有个基本的思考。另外，也许正因为MES的这种强烈的定制性要求，是我们为数不多还有大量国产软件存在的一个原因，我们的坚守和拿得出手的国产工业化核心软件的阵地已经不多了，且行且珍惜吧。