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MES成功的重点—系统集成

副标题#e# 企业信息化的系统集成的主要目的是为了让企业的目标(任务)和资源的不同层次和不同维度的配置信息实现自由流动。数据联通、共享仅仅是系统集成的表现形式,而不是目标。 MES成功的关键系统集成 一、 MES成功的关键系统集成 有人认为,MES的系统

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企业信息化的系统集成的主要目的是为了让企业的目标(任务)和资源的不同层次和不同维度的配置信息实现自由流动。数据联通、共享仅仅是系统集成的表现形式,而不是目标。

 

MES成功的关键—系统集成

 

一、 MES成功的关键—系统集成  

有人认为,MES的系统集成就是连接设备硬件,再把企业相关的一些软件系统连起来,实现数据互通共享,即通常所说的“打通信息孤岛”。其实这个理解不是很全面。通常表述MES功能(例如MES招标书)会说明要有接口与ERP等系统做集成,需要读写交换哪些数据。这也是把系统集成停留在数据流通的层面。一个不是很贴切的比喻,飞机集成商要的不光是机头和机身连起来,更要实现连起来的功能。

 

系统集成分两个方面说。一个是连接本身。一个是集成的目的。

 

实施MES系统集成,硬技术方面必须应对数据治理难题。工厂可能有“万国设备”,也有不同时期不同供应商的不同信息化系统。MES需要实现数据的共享、交换、统计、分析。现实是,多数企业的信息化建设出现了各种各样的问题,数据异构,系统异构,网络异构,再组合了交换机、路由器、防火墙和应用服务器,再绑定Web Service,加上ESB本身的复杂,再不行就使用中间件,确实够热闹的。这样数据治理就非常困难,好的、坏的、新的,旧的很难搞清楚。有时候,这种现象不可避免,除非你不和外面合作。这确实需要很专业的技术处理。信息化建设的基础架构十分重要,须要专业人士设计,否则后患无穷。

 

企业信息化的系统集成的主要目的是为了让企业的目标(任务)和资源的不同层次和不同维度的配置信息实现自由流动。数据联通、共享仅仅是系统集成的表现形式,而不是目标。

 

从决策管理来说,MES的系统集成分三个方向。由于关于系统集成的概念挺多,难以辨别。本文采用一种很直观的,就是点、线、面。

 

01.点的集成

 

点的集成是基于具体的生产指令。生产指令就是工单上各工序(或工步)具体的确定的作业任务。这个指令要与所有的生产资源进行连接,实现信息的上通下达,这很重要,已形成共识,无需多做解释。需要说的是,不同的生产模式,不同的生产现场状态,不同的决策机制,对连接的需求是不同的。

 

对于自动化程度很高的生产,连接不仅重要,很小的延时和抖动都不能容忍。对离散型的生产模式,当管理水平达到一定高度,系统数据更新的速度很快,也需要对资源的连接。对以人力资源为主的离散型制造,连接几台设备并不那么急需,做好报工(生产反馈)比较实在。

 

02.线的集成

 

MES是一个车间管理系统。当然,你也可以说一个MES管了一个工厂的很多车间。但是每一个车间都是独立的。因为车间的MES接到的任务是工单,而不是订单。线的集成基于工单的生产指令。

 

车间接到工单,工单有很多不同的工序。一个车间有各种各样的资源。通过点的集成实现了各个作业指令和各个资源的连接。问题是,车间会同时接到很多工单。每个资源(工人)也会接到很多指令。工人干活只会关心做好现在要求我做的事情。他不会关心工单顺序、车间产能、订单交期。线的集成就是用信息流把车间里各种作业的物质流关联起来,同时满足车间管理的各项指标。因此,它必须与和车间相关的各种信息系统集成,比如在制品库存管理、工具模具管理、设备资源管理、人力资源管理等等。

 

如同前面所说,系统集成的目的:为了让任务与资源的配置信息实现自由流动。检验企业信息化系统的线的集成(车间层面)是否实现以及集成的程度,就是看在没有人的干预,或者人很少干预的情况下,数据流是否能自由流动?

 

03.面的集成、端对端的集成

 

满足订单交付是工厂的主要诉求。工厂有各种不同专业分类的车间,由很多车间以及工厂的计划、仓库、采购、设计、销售、财务等管理部门组成一个工厂的平面

 

。这就需要对这个平面上的所有业务实施统一协同优化的管理。如果再加上与工厂进行物质、信息、资金、能源交换的供应商、客户等,就形成一个巨大的平面。面的集成基于订单生产指令。我们需要提供信息系统对这个平面上的物质流、资金流、信息流管理,这就是“面的集成”。而在这个平面上任意两个终端之间需要协同的连接就是端到端的集成

 

在这个层面,数据流的流动频度远低于点和线的集成。同时,系统进入比车间层面更为复杂的领域,已经很难做到实时优化了,人对系统的干预也是不可避免的。

 

面的集成似乎超过MES本身的范畴,却是不得不做的事情。从系统科学讲,MES的面的集成要沟通含各个车间、科室组成的工厂系统,以及这个工厂系统与环境的联系,以信息的方式展现出它们的物理活动在时间及空间上的协同关系。

 

关于端到端的集成更为复杂。仅举一个端到端集成的例子。车间装配生产中发现某个部件安装尺寸需要修改。信息经过设计部门再把修改信息传递到部件供应商。端到端集成就是要求供应商恰好装配需要的时间提供了零部件。

 

 

二、传统信息化管理软件—架构的缺陷

 

企业的生产运营管理从上到下,从里到外是一个不可分割的整体。涉及到整体功能,它的分系统或子系统是不能割裂开来独立研究的。如果一个企业的计划和供应链系统很不到位,那么期望做一个精准的MES是没有意义的。粗犷的车间管理状态下期望做出高效的生产计划和供应链管理也是不可能的。因此,MES必须在妥善的整体规划下才能够设计和实施。

 

如何认识和把握整体,我们的认识是一个发展的过程。随着认识论不断深化,方法论也在进行不断深化和演变。在过去一段很长的历史中,我们的认识论是以还原论为主的。这是由于,一方面对于一个复杂系统我们能从定性的方面去分析和认识,却无法用数学方法去描述,也找不到定量分析的工具。另一方面,还原论的核心思想是: 部分之和等于整体。所以我们觉得只要对每一个部分有足够的认识,就等于认识了总体。于是,我们把一个复杂系统切割成很多部分去认识,把非线性问题转化为线性问题去处理。

 

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工业企业的生产运营管理是一个复杂系统。从宏观规划到战术设计,从生产计划、车间管理到现场执行,从企业内部的管理到企业外部协调,在应对这样一个复杂系统,当我们还无法把控整体时,只能拆分处理。于是就有了ERP、MES、SCM等纵向切分的系统管理工具,以及横向切分的PLM等等。这样做的同时,也提出了需要把各个分开的系统实施整体的集成难题。这样切分还不够的时候,还有类似“一个流”、“JIT”、“TOC”、“节拍”等方法把一个完整的生产过程继续切块分段管理。

 

整体和局部两者不可分割。以“细节决定成败”的精益管理的核心思想也只说对了一半。更多的时候是“系统决定成败”。复杂系统有自己特定的系统属性。当我们通过对复杂系统进行切割,把非线性系统进行线性处理,复杂系统本身的属性就不复存在。

 

20世纪末期,系统科学及运筹学、现代工业工程有了长足的发展。尤其是应用数学、计算机、互联网等IT技术突飞猛进,为我们认识整体以及处理整体与局部的关系提供了可能。过去无法建模描述的问题现在可以做了。过去计算时间需要以“年”计的,现在很短时间可以求解了。所以,现在我们有条件也应该重新审视过去基于还原论的所有管理理论、方法和工具。

 

ERP、MES等管理系统的集成是各软件之间的集成,坤特管理系统的系统集成是决策管理与各管理软件的业务管理流程之间的集成。这恰恰是因为决策需要整体一脉相承,业务管理可以分别实施。

 

ERP的可以分为决策管理和流程管理两部分。MES也可以分为这两个部分。我们将要分析的SCM、PLM系统管理软件同样是这样。于是我们看到它们共同的特点。管理软件都是由两部分组成的。一部分是决策管理,另一部分是业务流程管理。目前几乎所有的系统管理软件,决策管理都是基于人工经验。而这些软件业务流程管理则实实在在的汇聚了企业很多知识和经验。而这一个现象正好的验证了ERP和MES很多案例失败的原因。如果软件的决策不靠谱,只能弃之不用。业务流程管理汇集了企业的经验,就能很好地应用。

 

通常传统的管理系统是独立分别实施的。如果缺乏很好整体设计规划和设计,那么各个软件之间的系统集成就停留在数据联通,数据共享的层面,不能实现整体的运行协同和优化。这样就留下了“信息孤岛”难题。

 

坤特管理系统是一个以企业智能决策框架为核心的整体运营管理解决方案。坤特管理系统依据CPS(赛博物理系统)的科学原理,组成操作单元级的CPS、生产线系统级CPS,以及工厂和供应链的系统之系统级的CPS。基于CPS的三层框架,坤特管理系统以嵌套分割方法对全局实施管控,用非线性规划处理局部优化问题(详细叙述见《CPS生产管理系统及其应用案例》)。

 

坤特管理系统融合集成企业所有的有效的管理系统(ERP、MES、PDM、SCM、CRM、PLM、OA等),比如,运行良好的MRP,以及各类管理软件中成熟的业务流程管理都需要继承和集成,同时遗失补缺。最终让企业的生产运营从决策管理到业务流程管理形成一个完整的无缝整体。

 

三、关于MES的标准问题

 

MES(也包括ERP)的决策管理应该是它们的核心功能。事实上,决策的低效和无效是这些管理系统实施失败的重要原因。很多情况下,进销存成了ERP的主要功能了;MES仅仅做一些车间的业务流程管理和信息的上传下达。而所有的决策都由人工取代。现在,当代科学技术的发展,让我们有能力以知识自动化的方式把人的领域知识置入生产运营管理的模型中,并且有足够能力实施优化运算的情况下,这些管理软件的决策功能得到了释放。因此,我们有必要重新审视MES的标准问题,尤其是在离散性制造业。

 

MES的标准ISA95(企业系统与控制系统集成国际标准)是MESA二十多年前制定的。ISA95的标准和思想在流程型工业管理中应用应当是水到渠成的,但是,在离散型制造业管理中应用仍有一段路程。MES在很大程度上是独立的信息系统,面向解决一个个单一的问题,是松散的。这些解决方案不符合管理层的根本预期。

 

我国的《标准法》指出,“制定标准应当在科学技术研究成果和社会实践经验的基础上,深入调查论证,广泛征求意见,保证标准的科学性、规范性、时效性,提高标准质量”。我们应该注意到当前制造业的范式与几十年前的情况发生了很大变化。MES起源于钢铁化工行业,这些行业本质上是大规模生产。当我们的市场行为和消费模式已经进入个性化需求年代,MES的标准应该与时俱进。很显然,当MES应用于小批量、多品种、混线生产定制化模式的时候,MES原来的标准已经不够科学性,也就没有时效性了。

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作者: dawei

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