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MES的慢热运动中国

生产现场会“说话”

从赌城拉斯维加斯、号称“天堂”与“地狱”的迈阿密,到龙蛇混杂的大都会纽约,三个典型的城市背景下,美国系列剧《CSI》(Crime Scene Investigation)的故事一幕幕展开,7年来位居全美收视率第一。这部中文译为《犯罪现场调查》的电视系列剧在中国同样拥有众多粉丝,甚至掀起了一阵“法医”侦破类影视热潮。

“到现场去”,是犯罪调查人员的座右铭。只有到了犯罪现场,调查人员才能从蛛丝马迹中找到破案线索。这句话对于众多的中国制造企业来说也越来越具有重要意义。对它们来讲,现场指的是车间和厂房。生产现场是制造企业组织生产活动的核心场所,一旦订单计划下达,所有物料、设备、工艺、工人、产品设计资料等汇聚于此,最终产品在此制造完成。生产现场的调配和管理,决定了工厂生产执行能力、生产效率以及最终的产品产量、库存、质量等等。

遗憾的是,在传统生产现场的“黑箱”作业下,企业决策者常常不得不处身犯罪调查员的境地,小心翼翼地祈祷生产顺利,一旦出现生产进度或产品品质问题则分身乏术。但是,正如犯罪现场总会留下蛛丝马迹,真正的“超完美谋杀”是不存在的,真正超完美没有漏洞的生产现场也不可能存在。更何况,对于目前大部分制造企业来讲,生产现场是否超完美的讨论多少尚有些乌托邦的意味。如何将“黑箱”作业透明化,避免任何影响产品品质和成本的问题,同时又能改善生产线的运行效率,是每个企业都关心的问题。

正是洞悉了这样的市场需求,早在1990年11月,美国先进制造研究中心AMR(Advanced Manufacturing Research)就提出了MES(制造执行系统)概念。面向生产现场,MES管理着所有的车间级生产活动的实时记录和数据,它可以在实时模式下跟踪产品的生产过程,记录车间级各类状态信息,包括产出率、质量、工时等。按照国际制造执行系统协会(MESA)给出的11项功能模型,MES不仅是企业获取实时生产信息的窗口,也可以作为生产控制、质量控制的工具,帮助企业设计及工艺部门了解产品是否按照规格和计划生产出来,并针对生产过程中的异常情况做出即时反应。例如,MES可检测到某加工过程的废品率异常,相关部门和人员将会收到报警讯息,便于采取相应措施。

不过,从企业信息化的角度,这个市场的推广者们更愿意将MES喻为整个企业信息集成中承上启下、沟通计划与生产的“桥梁”。在AMR著名的三层金字塔模型中,企业信息系统分为三个层次:计划层(MRPII/ERP),执行层(MES),控制层(Control)。上端ERP (计划层)对企业资源进行综合计划与管理,解决生产什么、生产多少的问题;底端SCADA、HMI等(控制层)对设备进行控制,解决如何生产的问题;而中端MES(执行层),负责将ERP的任务分解到生产线上进行分秒不差的排产,同时将设备端的数据及时反馈到计划层,帮助ERP进行决策。

这些理论上的定义多少有些理想化的意味,具体到实际应用层面,推动MES应用需求的根本原因,是企业正在推进的改善企业管理的三大方法论,包括精益制造和TPS、六西格

玛和TQM(全面质量管理)。近年来,随着JIT(JustIn Time)、BTO(面向订单生产)等新型生产模式的成熟,客户与市场对产品质量提出更高要求,而生产线的自动化程度和优化水平已经很高,管理计划与供应链进一步改进的空间非常有限,强调生产过程优化的MES 价值因此凸显出来。美国权威制造和供应链市场研究公司ARC曾统计,如果应用MES,产品质量可以提高19.2%,劳动生产率提高13.5%,产量提高11.5%,这一结果无疑让这个市场倍增信心。

MES的中国应用

MES市场到底有多大?根据美国ARC公司2005年底的研究,2006年流程行业全球MES市场规模预计为15亿美元,复合平均增长率为11.8%,到2010年为25亿美元。最大的市场依次为北美和欧洲,占据大部分份额。这个数字是什么概念?ARC公司在其研究报告《ERP全球展望》中提到,2005年全球ERP市场为166.7亿美元,未来五年的年复合增长率为4.8%,2010年全球ERP市场将超过210亿美元。ARC在报告中甚至强调,ERP的未来市场将在中国。尽管这个数字并没有直接对比的意义,毕竟这里对ERP的统计涵盖了除制造(份额过半)外的政府、金融、健康、零售、物流以及教育管理等,而MES仅包含市场较大的流程行业,不过还是多少反映了全球市场大致状况。

在全球市场,MES尚未到成熟期,主流供应商包括西门子、罗克韦尔、GEFanuc等大的自动化厂商,以及UGS、Apriso等专业软件厂商,应用较多的依次为食品饮料、化工、制药、汽车零配件和电子装配业领域。

同样的投入成本、几乎同时的提出时间,ERP已经在中国经历了数轮宣传、推广与应用的浪潮,开始成熟平稳的发展,而MES,这个曾经被《财富》杂志誉为“ERP市场挑战者”的管理系统,却像一个害羞的美丽姑娘,“养在深闺人未识”——尽管十多年来技术显著成熟,也在很多国外知名企业中普遍应用,在国内的应用却一直处于静悄悄的起步阶段。

对于中国市场,美国ARC公司资深顾问王智勇感叹道:“一言难尽。”“中国工业化历史并不长,管理基本数据、管理流程以及人员水平等很多东西还很欠缺,这也正是实施MES 最主要因素。”这位曾供职艾默生电气的自动化专家告诉《工业界》,“中国市场目前还是自主开发占主流,套装软件非常有限,而软件行业赢利主要靠标准化的套装软件。

http://www.wendangku.net/doc/399b9a70a8114431b80dd804.html/yibin/2826.html”

正如王智勇所言,目前国内MES市场仍以研究居多,就产品来讲,自主研发才刚刚开始,尽管有少数国内IT公司模仿国外的模式,开始总结提炼中国工业企业MES层面的经验,但仍以实验室产品居多,离商品化还有一段路程。就应用来说,石化、钢铁、烟草、电子等行业是应用最多的行业,主要客户是一些大型制造企业,如中石化、宝钢等,仍属拓荒阶段。

此外,由于MES直接面向生产过程,而每个行业的生产和流通流程不同,还有其特定的行规,不同的行业对MES的要求和着重点是完全不同的,甚至同一个行业中不同企业也

各具特色。特别是,离散工业与流程工业差别最大。典型的流程工业包括石化、半导体、食品饮料、制药等,而离散工业则包括汽车、电子组装等,还有一些整合批量生产与组装生产特点的混合工业,包括冶金、钢铁等。正如上海宝信软件公司副总经理丛力群所说:“目前没有一个能够适用于所有行业的通用MES产品。”

行业特点太明显,定制性太强因而缺乏标准化统一成型产品,市场认知不清,被业内认为是MES市场推广不利的三大主要障碍。鲜明的行业特点抬高了市场进入门槛;而定制性太强,使得MES不能像当年ERP那样,大家基本都是拷贝一个模版,然后就全国各地安营扎寨铺天盖地去演示了。“MES玩的是真功夫,没有点真本领你糊弄不住那些一线的生产管理人员。”明基逐鹿软件(苏州)有限公司GES事业部总监汪中田认为,最关键的还是市场认知不清,宣传推广不力,“MES是个很好的东西,大家都不知道,反而有很多误解”。他曾经成功实施了夏新电子、利华科技等多个MES项目,却不得不花很多时间做市场教育,当然,其母公司明基是个最好的案例,“最有效的是把客户带到我们的工厂实地看看”。

若即若离的客户与苦苦挣扎的MES供应商,一道构成了独特的市场风景。

萌芽期的布道者们

目前在中国,按照主要服务行业的不同,MES厂商可以分为三类:(1)以国外自动化厂商居多,以及背靠国内垄断行业的石化盈科、上海宝信等,主要服务石化、烟草等偏流程工业;(2)以台资软件公司居多,主要服务电子、汽车等离散工业;(3)大量国产软件公司,实力参差不及,“甚至有些原来做数据采集的或者卖条码设备的公司,做几张车间报表,把登录图片一换,就MES了”。http://www.wendangku.net/doc/399b9a70a8114431b80dd804.html/luzhou/2766.html

之所以形成这样的格局,汪中田认为:“MES执行层面的数据采集,主要是跟底层设备打交道,对于流程工业就是自动化设备,西门子、罗克韦尔、ABB、Wonderware等自动化设备提供商有着天然优势,只需在设备上加一层软件。而对于电子行业,数据采集主要依靠条码设备,相应可由软件公司来做MES方案。”电子行业中国台湾发展比较久,有很多MES 厂商,因此在深圳、东莞等珠三角和上海周边的电子企业中占据很大市场。明基逐鹿是其中的典型代表,占据了绝对市场优势,其他还有台湾资通、羽冠等。

还有一些非常特殊的行业,比如钢铁。它是制造业中流程最长的行业,也就意味着信息化是最复杂、最难以完成的。西门子在这个领域拥有无可争议的实力。国内最早可追溯的钢铁企业MES系统,原形就是1988年9月引入西门子设备投产的宝钢冷轧生产控制系统(FLS)。西门子(中国)有限公司MES产品经理张军强告诉《工业界》,西门子针对钢铁行业有单独的解决方案,“钢铁行业有其自身的5级自动化系统,3级以上基本上就是MES 功能,改叫MES是为了顺应市场不断提高的呼声”。另外不得不提的是宝钢,它对MES的研究可以追溯到2000年,那时候宝钢的工作人员在炼钢连铸车间了解生产工艺,熟悉生产

流程,将车间生产管理作业透明化,并在此基础上优化生产管理。其MES系统2004年5

月正式全面运行,成功运行的同时还推出了专门擅长MES的上海宝信。

MES溯源最早是在半导体行业,特别是其前端,特点非常显著,甚至很多无人工厂或要求全部洁净的环境,对MES的需求是最大的,产品优良率是其核心竞争力,重要性远远高于ERP。同时这个行业的MES投资也比较大,准入门槛很高。比如友达光电,其前端是流程工业,后端是组装工业,MES方案需要兼容两套不同的流程,1998年明基逐鹿为其设计了第一版MES后,其MES一直由自身IT部门进行维护。韩国IBS、艾德曼讯等是这个领域有代表性的厂商。其他如航空航天行业由于定制生产且涉及国防,大多是一些专有厂商,比如美国Apriso公司。

与国外的产品相比,国内软件产品还有一定差距。尽管如此,仍然有一批出众的公司,比如北京和利时、浙大中控、北京中科创新园、上海慧铭自动化、上海灵蛙、上海优软、华铁海兴、中科久辉、广州中江联合、中浩控制、南京比邻等。

值得注意的是,还有一些ERP厂商延伸发展出来的MES系统,如SAP捆绑着德国的PSI。不过从国内来看,为数众多的ERP只有较少部分会向MES的方向发展。汪中田认为,“这个领域相对比较专业,国内厂商,如用友、金蝶等还没有碰到这一块,没有制造背景在这个领域很难做,很多ERP类型的IT厂商被专业拒之门外。”

春天来了?

整体看,国内MES市场仍处于“慢热”状态,不过,华中科技大学校长李培根院士预测:“随着行业和经济规模的发展,按照目前的趋势,会有相当部分的IT厂商与自动化厂商、制造型企业合并或紧密合作,在2-3年后,MES厂商可能会如雨后春笋般涌现,其技术和实施手段也必然将日趋成熟。”

事实上,2005年以来,全球市场迅速发展的春风也开始吹暖中国这片市场。张军强2006年初的一篇题为《2005年的MES》博客中写到:“大概2005年9-10月间,工作之余闲聊时,一位同事突然插了一句,好像听到一种说法,…MES概念在国外正受到质疑,有过时的可能?。虽然说得很含糊,但惭愧的是,笔者当时也将信将疑,觉得并非没有可能。以国内为例,大家这几年都已看到,虽然MES在国内陆续已有一些实施,并且行业分布比较广泛,但应用并没有被普及推广,也没有形成良好的正反馈效应,反倒是某些失败典型在圈子内流传甚广。但现实与主观臆断的结论往往截然不同。查阅相关资料后,我们会得出如是判断,2005年下半年反而是全球MES市场加速调整、发展的一年,市场正积极酝酿并应对着新一轮应用的高峰:

“2005年9月在美国奥兰多市举办的MESAP2E论坛,成为有史以来参会人数最多的一次,超过80家最终用户参加,2005年MESA的会员数量比2004年增加了183%;

“2005年10月,西门子在巴黎举办其首次SIMATICIT全球用户会议,吸引了近800名听众;

“2005年10月还发生了一件事。Schneider Electric宣布收购Citect的交易谈判启动。业界分析机构如Gartner、Aberdeen等都认为,SchneiderElectric的目标是希望通过收购来获取及增强其在MES以及SCADA领域的实力,以弥补与竞争对手的差距;

“2005年12月底,西门子在杭州举办的SIMATICIT(MES)发展论坛吸引了近100名用户、潜在用户及合作伙伴参加,意味着MES在中国应用的一个新周期的开始。”

张军强没有提到的,还有两个明确的信号。2005年6月,SAP宣布收购制造智能化供应商Light hammer;11月,罗克韦尔自动化收购Data sweep。业内普遍认为,这两次收购预示着ERP和自动化这两端的供货商将未来的重点向MES市场倾斜,不断地整合、收购、创新,正昭示着市场格局的不断变化以及各方对生产管理软件的重视。

2006年11月底,这位飞遍大江南北的MES布道者再次感慨:“偶然在百度敲进MES 三个字母,看到176万条纪录,相比3年多前的几十条,可谓是天壤之别。”

正如GE Fanuc公司MES工程师林立所言:“2006年是充满希望的一年。”这一年,MES 得到了政府、企业和信息化供应商等的关注,国家“十一五”也将MES作为信息化的发展重点进行支撑。

2006年9月,北京骏威立达科技有限公司成立,专注于机械领域MES软件提供。总经理鲁灵惺向《工业界》预言:“2008-2009年,MES的春天肯定会来,尽管市场竞争激烈,但骏威要向西门子看齐。”

对此,张军强显得更为理性:“也许2008—2009年,一些公司会在精心培育的客户那里赚到利润。但是否是春天的到来?因为给厂商带来利润的同时,有可能给客户带来痛苦,正是需要经过痛苦的阶段,所有人才能变得清晰起来。不要自以为理解了MES的真谛,我们还有很长很长的路要走。”