流程工业企业的好管家

图1 MES生产制造执行系统发展成为灵活的、网络化生产的战略要素

20多年来，MES生产制造执行系统在生产过程的优化中起着越来越重要的作用。在一定的条件下，这一系统在应用过程中体现出众多优点。

什么是MES？它能作什么？价格是多少？这三个问题是MES系统供应商经常听到的，也是相关项目负责人必须回答的问题。在MES系统的发展过程中，尽管IEC 62264标准对MES进行了定义，但每一个具体用户对这一系统的功能都有着自己的理解。

“从上世纪90年代起， MES系统在流程工业企业中得到了广泛地推广和应用，贯穿于企业管理和产品生产的全过程。”Honeywell公司咨询顾问Herbert Fittler先生说道。他认为，MES系统概念的内容有多重含义，在技术平台费用估算中、在利用企业内的专业技术、知识和技能解决生产、管理中的问题时有一定的不可靠性。他的经验是：“因为按照这一基础只能近似的估计投资回收期，因此常常得不到企业决策者的认同和许可。”Fittler先生认为，当一个项目引进MES系统时需要与企业决策者沟通并得到其认同，否则将导致项目的失败。

提高生产效率

若成功的把这一系统，或者系统的某些模块引进到企业，很快就会收到良好的效果，投资回收期一般为一年到两年。对于成功的使用这一系统来讲，最重要的是系统能够解决企业亟待解决的问题。一般来讲，MES系统标准配置占整个配置的60%~70%，用户特殊定制的部分占30%~40%。例如，巴斯夫公司并没有引进整套的MES系统，而是选择MES系统中不同功能的模块。巴斯夫公司负责MES平台和应用的自动化技术负责人（Nanur AK-2.4生产制造执行系统MES工作组的成员）Ansgar Münnemann博士在谈到这一特殊决策时表示，通过一定的定制化方案，希望达到两个目标，“第一是实现高效的生产，可以通过提高流程工业设备的生产能力，节约原材料和能源，有效的使用人力资源等方式实现。第二个目标是根据企业经营环境的变化，及时调整市场策略，例如，对用户的需求灵活的做出反应，优化用户反馈的管理，提高生产过程中记录的一致性，尤其是针对医药和食品生产领域中的初级产品。”

图2 “MES应用方案的成败很大程度上取决于是否把使用的相关人和事都纳入到生产制造执行系统的项目之中。”
—— Ansgar Münnemann，巴斯夫公司

广泛的应用

MES系统可以应用于很多生产领域。Fittler先生说：“人们会认为在生命科学或营养品等规范和标准较多的生产领域中，MES系统的应用多于传统的流程工业企业，例如石油精炼、石油化工等行业。”但根据他的经验，企业生产数据的长期分类保存和计算机支持的PIMS数据库分析系统已经在MES环境中运行了。标准化了的通信接口结构和企业内的数据结构也常常被划归到企业MES系统的核心之中，尽管它们本身与MES系统的应用没有联系。“以此为基础，可以说几乎所有设备都不同程度的受MES系统的控制。”

实践中的经验

不同领域中MES系统的应用都有所不同，就像ZVEI在一份最新的调查报告中所显示的那样。首当其冲的是受到种种条例规范制约的医药产品生产领域，由于这一行业要求要有严格的生产记录存档备查（按照cGMP规定的制定生产记录文件，确认和监控，21CFR Part11），该领域企业在很早之前就开始使用MES系统。除了可完全集成于药品生产线中的跟踪和查询系统（Track and Trace）外，制药企业还利用MES系统编制药品生产计划的执行顺序，完成统计任务。年产1万t啤酒的大型啤酒厂也在整个生产过程中采用了整体的自动化控制解决方案。MES系统的主要任务是质量管理和支持生产计划，在保证高质量和高效率的前提下对生产原材料的流动和库存数据进行管理和控制。

在石油精炼领域中，生产计划，原材料投放，生产过程中最佳的资源利用或者石油精炼设备可用性保障，质量保证等都在企业运营中具有重要的意义。例如，利用线性规划模块对ERP系统中保存的需求预测数据和原油数据库中的数据进行管理。这样一来，企业经营的目标值（一般来讲是收益率）与原油数据、市场经济规则和可能的最小生产条件等都可以得到优化。优化后的结果是可以更好的选择原油资源。

在化学工业企业中，多产品生产的流程设备已经实现了利用计算机软件按照产品配方进行化工产品的生产管理，包括：生产批次的管理、协调生产过程以及灵活的设定各个生产单元。利用MES系统可以使整个企业生产过程中的相互关系更加明确。尤其是在有多个生产基地的流程工业企业中，或者原材料是由几个不同生产基地提供的流程生产过程中，利用MES系统进行计划、计划监控和指导整个生产链过程。在按批量、批次生产的企业中，MES系统能够实时的对生产情况做出评估，并根据产品配方、设备对生产流程、批次和分析数据加以处理、归类、可视化显示和编制生产记录。

图3 “首先要仔细的倾听企业说些什么，看看企业的生产情况，从中找出瓶颈，然后才是建立相关的MES系统。”
——Max Weinmann先生，艾默生技术咨询公司

首先要了解用户的需求

“企业能否成功的利用MES系统主要取决于是否把所有相关的人和事都纳入到MES系统之中。”

Münnemann先生说：“另外一个非常重要的工作就是让最终用户每天都能简单、方便的使用MES系统。”巴斯夫公司在利用MES系统方面有着得天独厚的优势，它在流程工业设备的维护保养方面实力强大，有经验丰富的流程工艺技术专家，对巴斯夫公司的工艺流程有着深刻的理解，满足了使用MES系统的前提条件。Münnemann先生说：“我们在新技术和日常生产中建立起了桥梁。”

艾默生技术咨询公司的高级顾问Max Weinmann先生说：“MES系统的使用是一项非常细致的工作，MES系统的最终用户了解自己的企业，最清楚企业的生产过程。因此在推荐MES系统时首先要仔细的倾听企业说些什么，看看企业目前的生产情况，从中找出瓶颈，然后建立相关的MES系统。”另外，他还建议：首先要自己清楚，然后才是让他人明白，MES系统不是一个自动化系统或者IT系统，而是改善生产企业生产过程的工具。他指出，和有专业技术知识、技能的专家们到企业实地考察，对企业的实际状况进行分析，掌握实际的生产流程，从而利用MES模块的配置实现既定的目标。

展望未来

在过程自动化技术发展的基础上，现在人们希望在这一领域中利用MES生产制造执行系统加强生产过程的控制和管理。Münnemann先生坚信：“利用MES系统可以挖掘流程工业企业中的巨大潜力。”但他认为，由于引进MES时昂贵的配置费用和MES系统的维护费用，不是在所有情况下都应该引进MES生产制造执行系统。他提出的要求是，市场上的MES产品应以流程工业企业的特点为指导，与流程工业企业的应用相匹配。基于流程工艺设备很长的使用寿命周期，因此技术的开放性、举一反三的能力和模块化的结构都是用户对MES系统提出非常重要的要求。

“企业应用MES系统在整个价值增值链中的潜力还远远没有发掘出来。”Fittler先生坚信。从系统供应商的角度来看，Weinmann先生认为，MES系统在销售服务模块方面（SOA）、在XML和Web应用方面、以及在不同应用之间的数据交换方面还有待于继续开发，以便使供应链和寿命周期等方面的应用更加方便。目前，ZVEI的MES工作组也正在讨论是否在MES系统中增加一些其他相关应用的接口。