
因为这些间隙的存在,需要明确一个概念:不仅仅着眼于计划和控制之间的一个间隙。制造企业期望有强大功能的应用系统来弥合所有的间隙。这是促成制造执行系统MES发展的重要原因,也是构建MES的基本原则——关注所有间隙,按需填补管控间隙。
制造执行系统发展的理论旗帜是所谓“制造过程的间隙”理论。它首先是由美国制造执行系统协会(MESA)提出的,他们指出了计划管理与控制之间的存在间隙。但是,制造过程的间隙远不止计划和控制这一个。随着需求和市场的发展,现有软件系统的功能空白还会出现新的功能间隙,集成还会继续。所谓“间隙”论给了我们一个对制造业问题的新关注点,引出了制造软件新的扩展领域。
计划与控制自动化之间的信息间隙按照“ISA-dS95.00.01-200企业与控制的集成”的标准提出的企业管理层次模型,企业作业分为5层——
4级——企业级计划和后勤支持作业
3级——制造作业计划和管理
2级——对实际作业管理
1级——对实际作业的感测和操控
0级——实地的加工作业
ERP主要解决的是第4层的企业级的管理作业。而作业人员的操作和车间生产设备的传感器、控制器、执行机构、分布式控制系统DPS、计算机数控CNC和直接数控系统DNC等是属于第2、1、0层的活动。MESA的所谓计划与控制之间的间隙是制第4层和第2、1、0层之间的间隙,——ERP的计划不能直接作用到生产或设备作业中来,生产作业的实时信息也反馈不到顶层计划上去。MESA提出采用“制造执行系统MES”来填补这个间隙,从而MESA创建了众所周知的制造系统“计划—执行—控制”的3层结构模型。在ISA95标准层次结构中制造执行是第3层次的职能,这个标准称这些功能是“制造作业管理和控制Manufacturing Operations and Control (MO&C)”。
面对计划——控制的间隙存在2个问题:首先是计划与控制要不要集成?主要看制造现场的自动化程度。流程制造的需求比较现实,即所谓“管控一体化”,所以当前我国研究制造执行系统的以钢铁和冶金行业最为先进。在离散的复杂制造业,已经出现了大规模的“数控车间”,可能也是需要填补计划与控制间隙的潜在用户。在大面积的手动设备的企业,实现管控一体化的需求和条件尚不具备。
第2个问题是在MES之前,执行层功能是不是存在的问题。熟悉制造业ERP的人都知道,ERP在现场执行功能上,并不是空白。多数软件中,无论从现场管理还是对自动化设备的参数数据采集、管控一体化的功能来说都是早就存在的,只不过这些功能相对今天的制造环境显得较弱、不能满足需求而已。执行对我们并不是全新的概念。这和当时ERP有销售和分销管理的功能我们又欢迎客户关系管理、有采购供应管理又关注供应商关系管理、有所谓“综合查询”或“领导查询”又希望有集成的商务智能BI一样。MES的出现是企业系统分分合合发展的一个过程。今天分了,明天又会合在一起的。
计划执行之间的时空差异但是事情并没有结束,制造过程的间隙远远不止计划与控制之间的这一个。最普遍的间隙是计划与执行之间在时间和空间的差距—“时空间隙”。实际上,对多数离散制造业、特别是复杂制造业来说,时空间隙比管控间隙还要严重。时空间隙的本质是需求和可用资源的动态变化。复杂制造业的MRP计划出自于产品累计提前期的开始,往往是经过了数周或数月才能付诸执行。MRP的计划仅仅在理想的平稳环境中才能维持有效。在这个时间间隔中,产品的需求会变化、又有新的产品插进来加工。制造环境会变化,设备出现故障或者被占用、前期出现的不合格品造成数量变化和生产秩序的混乱,都会导致原来计划的失效。由于缺少必须车间现场实时的资源数据的支持,在即便是用ERP/FPC/APS不断的重算,也未必能够跟上变化。当然弥补计划与执行的间隙,必然涉及到计划观念的根本变革。
现场到管理层的逆向信息间隙制造过程的第3个间隙是车间层(shop floor)至管理层(top floor)之间的逆向信息间隙。面对需求和环境的快速变化,计划管理的实时决策成为必须。但是尽管现场数据量极为丰富,但仍旧缺少将现场数据的采集、萃取和处理,形成实时的对管理层及时决策所必要的信息,缺少将必须信息从车间向高层管理或企业系统传递的管道。严重的结果是将MRP的计算置于一种理想和不切合实际的基础上。
物流与信息流之间信息的间隙物流和信息流之间的间隙也是非常严重的制造现实。在ERP领域内,将所谓“3流集成”视为天经地义的事。认为只要是设计完好的ERP系统就会实现物流、信息流和资金流的集成。其实这是一种理想主义的误解。显然,零件在车间里周转和库房内外的交流,其数量、状态、位置的变化根本不会直接反映到信息流中去。传统上是通过手工对零件实际位置、数量、质量状态的数据采集,输入到ERP系统以后,才能实现物流和信息流的集成。问题发生在对物流信息的采集是繁杂和耗费时间的,ERP系统经常得到的是过时的信息,物流和信息流的集成并不成功。弥补这个间隙只能采用自动识别和数据采集的若干新的技术。
因为这些间隙的存在,需要明确一个概念:不仅仅着眼于计划和控制之间的一个间隙。制造企业期望有强大功能的应用系统来弥合所有的间隙。这是促成制造执行系统MES发展的重要原因,也是构建MES的基本原则——关注所有间隙,按需填补管控间隙。