以MES衔接IT与OT 落实智能制造信息管理
- DIGITIMES企划
曾有过一篇以「工业4.0不是什麽」为题的精辟文章,解开了多数人对于工业4.0的若干误解。比方说,作者直指工业4.0不是「机器人」,因为德国早在工业3.0时代即运用机器人,其他一些过往对于工业机器人使用率较低的国家,如今为了实现工业4.0拼进度,才特别强调机器人,但持平而论,机器人绝非工业4.0重点所在,就算勉强是,顶多也围绕在具备M2M的智能机器人。
此外工业4.0不等于智能设备,因为智能设备的角色与机器人很类似,都是企业迈向工业4.0目标过程中的重要手段,但仍不宜反客为主跃居要角;不仅如此,其余包括物联网、工业电脑,也都存在相同状况,它们都不直接等于工业4.0。
而工业4.0其实也并不等于制造执行系统(Manufacturing Execution System;MES)。事实上,此项论述并无错误,因为MES是成就智能工厂的重要成份,但尽管如此,也只能算是工业4.0的其中一环而已;意欲实现智能工厂,需要仰赖信息技术(IT)与操作技术(OT)的完美融合,而MES仅象徵OT的一部份。
话虽如此,没有人可以否定MES之于智能制造、智能工厂的重要性,因此若把MES视为实践智能造所需的重要信息管理系统之一,其观点绝对正确,并无谬误之处。
工业4.0不等于MES 但仍少不了MES
既然处在工业4.0时代,MES显得愈来愈重要,也有愈来愈多的制造企业,纷纷着手补强或导入MES系统,那麽就需要回归到初衷,先看看MES究竟代表何等涵盖。按MESA(Manufacturing Enterprise Solutions Association)对制造执行系统MES的定义,在产品从工单发出直到成品完工的整段历程中,MES足以发挥信息传递功效,对于优化生产活动产生关键性的影响。
换言之,在产品产制的过程,负责生产制造任务的人员,可凭藉MES实时传递的精确信息,适时做出正确的应变,一方面减少无附加价值的生产活动,二方面也可望有效提高作业效能,由此看来,MES可谓一道关键轴心,让企业内部与供应链之间的重要生产信息,能够及时双向流动,是企业赖以提升投资报酬率与净利水平、改善现金流、加速库存周转与保证及时出货的必备利器。
也许有人存在诸多疑问,例如早在工业4.0概念萌芽之前,生产活动早已存在,为何过去不谈MES、现在却要谈?事实上,MES绝非此刻才诞生的新系统,它已存在多时,今昔的差别,并非从无到有,而是从Nice-to-Have进阶到Must-to-Have,只因当前正在兴起巨大的工业变革,迫使产品研发周期愈来愈短,如果企业依旧奉行大量生产策略,唯恐产出一些过时品,不利于营运的可持续发展,因此需要借重可靠的市场预测与规划,并佐以大量精确的营运数据。
在此前提下,企业不但需要倚靠强而有力的ERP,催生有效的生产计划,也需要在工厂端部署完善的营运管理系统,承载ERP生产计划的执行重任,并作为衔接上层执行系统与现场作业控制层的枢纽。
综观一般的MES系统,通常内含制程管理、订单管理、物料管理、生产排程、品质管理、设备管理等攸关生产活动的重要机能,除此之外,也提供一些对于外部系统的整合界面,譬如ERP与PLM。
所以可以这麽说,MES是将企业生产制造所需要的核心信息,包含订单、供应商、品管、生管、物管乃至设备保养等流程信息加以整合的系统,企业可视订单、产品或交期的实际变动状况,弹性调整MES参数,据此实现库存管理最佳化、降低采购成本,并大幅提升准时达交率,使企业的工厂及产线都迈向智能化,继而从容管控少量多样的定制化生产模式,不会碍于频繁变动而自乱阵脚。
有人这麽说,随着工业4.0、智能工厂蔚为显学,如今企业关注的软件应用焦点,不再仅定于ERP一尊,已逐渐转向MES,而企业对于MES的期望值,也有普遍提高的趋势,不仅需要与ERP对接,协助ERP填补能力缺口,将企业管理触角延伸到现场自动化、设备数据撷取等环节,更需要针对现场控制系统进行数据整合,甚至纳入产业规范与知识管理;所以很明显的,MES不再是聊备一格的配角,而是牵动智能制造基础信息化程度的当然要角。
至于ERP与MES的差异,在于前者定位在企业资源管理层,管控的周期以月、周、日为时间轴,一旦接获订单,即可向下传递工单至生产现场,但此后想要接着对于现场执行管控,则力有未逮,反观MES定位于执行层,带有承下启下的使命,承接ERP下达的工单后,便实时发送到产线,进而对现场数据进行撷取蒐集,其采用的管理时间单位,则可精细到现在、也就是实时。
另外,ERP普遍为人熟知的管理功能,主要落在产、销、人、发、财等构面,MES则主掌工单派发、制程管制、SPC品质控管、整体设备效益(OEE)分析、产品履历追溯等功能范畴。
MES与SCADA 并列智能工厂骨干
值得一提的,每当谈论智能工厂、智能制造的骨架,许多专家皆不忘提到两大关键系统,其一是MES,另一则是SCADA,后者负责提供系统监控与数据撷取等重要功能。难免有人好奇,MES与SCADA又有哪些显着不同?
关于SCADA,它的目标很明确,即是藉由数据的撷取与监控,据以产生电力、空调、门禁、制程等等各种设备信息,适时反应这些设备的实时运作状态,倘若设备出现异常,管理者从线上便可实时掌握,纵使没有异状,管理者亦可善用SCADA所传数据,建立长期的设备维护数据库,可用以优化调整维护人力资源配置,进一步强化设备机台的维护品质与运作效率。
而SCADA采集到的数据,可实时提供予MES,帮助MES精准追踪管理生产活动中的在制品、原料、机台状况、制程预定生产状况,及实际生产结果,俾使管理单位能做出最正确的决策。
回顾过往犹未导入MES时,多数制造企业面临的情况是,必须动员可观的人力工时,执行现场数据的抄写动作,由此衍生诸多盲点,无助于提升工厂管理效率,这些盲点包括了所得的数据往往不具时效性,不利于管理单位实时掌握现场状况,以及重工制品的执行进度。
其次,不同生产部门所提出来的数据,无论格式与定义都未必一致,导致数据过于杂乱,难以有效率地予以整理分析,也不利于后续检讨改进。种种盲点,都可望拜MES的导入,而获得有效改善。
目前已有不少企业,基于工业4.0目标,迫切需要先让生产流程走向透明化,于是决定导入MES,而在满足了生产活动信息的实时取得以外,也冀望借助MES指引「最短停滞路径」,帮助管理者做出最有效的派工投产规划,以利提升生产效率、缩短产品交期。
另一项好处是,时值少量多样生产模式蔚为常态,每当作业员操作机台,第一步动作即是根据生产任务所需,下载对应的生产配方,但不可否认,由于各企业所同时拥有的配方种类很多,所以不排除有下载错误之虞,此时即可藉由MES建立防呆机制,避免产生错误。
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