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    一、概況 

    第16屆中國國際工業(yè)博覽會“工業(yè)自動化展”于11月4日開幕。隨后，為每屆展會增輝的“MES（制造執(zhí)行系統(tǒng)）開發(fā)與應(yīng)用專題研討會”，也于 11月5日隆重召開。這一由中國自動化學(xué)會儀表與裝置專業(yè)委員會、上海市自動化學(xué)會自動化儀表及其應(yīng)用專業(yè)委員會、中國電子工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)協(xié)會企業(yè)信息化 標(biāo)準(zhǔn)工作委員會共同舉辦的專業(yè)研討會，今年已是第十三屆了。令人興奮的是它已跨越長江三角洲的地域，具有一定的全國性影響。參會的專家、學(xué)者、工程技術(shù)人 員200人中，來自全國各地的幾占一半。

    在漢諾威展覽公司項目總監(jiān)伍安世先生致歡迎辭后，有8位專家作精彩的主題報告：有南京菲尼克斯電氣有限公司杜品圣博士，冶金自動化研究設(shè)計院副 院長孫彥廣教授級高工，同濟(jì)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院喬非教授，上海寶信軟件股份有限公司MES軟件事業(yè)部楊建雄技術(shù)總監(jiān)，上海工業(yè)自動化儀表研究院彭瑜教 授級高工，GE智能平臺大中華區(qū)智能制造產(chǎn)品顧問樊昊先生，亞控科技發(fā)展有限公司張碩經(jīng)理，上海辰竹儀表有限公司陸文虎經(jīng)理。專家們圍繞MES主題，對當(dāng) 前世界自動化領(lǐng)域中的熱點概念和創(chuàng)新技術(shù)作精彩介紹，還認(rèn)真解答了代表們的提問。上午會議，由中國電子工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)協(xié)會企業(yè)信息化標(biāo)準(zhǔn)工作委員會主任叢 力群教授級高工主持。下午會議，由冶金自動化研究設(shè)計院副院長孫彥廣教授級高工與中國自動化學(xué)會常務(wù)理事、儀表與裝置專業(yè)委員會常務(wù)委員任德祥教授級高工 共同主持。

    本次會議突出了三大主題：工業(yè)4.0戰(zhàn)略，數(shù)字化工廠，在工業(yè)4.0和數(shù)字化工廠的環(huán)境下MES的創(chuàng)新技術(shù)與創(chuàng)新應(yīng)用。這不僅使與會者耳目一新，開 闊了眼界、拓展了思路，明晰了制造業(yè)的未來，也使他們更深刻地認(rèn)識到MES在數(shù)字化工廠中的關(guān)鍵作用。這對我國工業(yè)企業(yè)推進(jìn)“兩化融合”、“工業(yè)4.0” 戰(zhàn)略和MES的深度推廣應(yīng)用起到了一定的影響和促進(jìn)。

    二、大會報告

    上午大會，首先由南京菲尼克斯電氣有限公司杜品圣博士就互聯(lián)網(wǎng)自動化是實現(xiàn)新工業(yè)革命的關(guān)鍵發(fā)表論述。他在重點介紹為什么德國要推動工業(yè)戰(zhàn)略 4.0，什么是德國工業(yè)戰(zhàn)略4.0以及它給我們的啟示和思考之后指出，從21世紀(jì)開始的工業(yè)生產(chǎn)已進(jìn)入互聯(lián)網(wǎng)時代，由聯(lián)網(wǎng)的嵌入式系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)和基于 Web服務(wù)這三大要素構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)物理生產(chǎn)系統(tǒng)將帶動我們直上第四次工業(yè)革命的道路。工業(yè)4.0代表這種互聯(lián)網(wǎng)自動化生產(chǎn)制造模式的變革，它將極大地提高生 產(chǎn)力并有力地推動社會的發(fā)展。工業(yè)4.0的目標(biāo)：⑴ 生產(chǎn)制造系統(tǒng)的數(shù)字化和虛擬化（數(shù)字工廠）；⑵ 將虛擬工廠與實際的對象結(jié)合起來（網(wǎng)絡(luò)物理系統(tǒng)）；⑶ 機(jī)器、工件和組件之間全面的和點對點的信息通信；⑷ 機(jī)器及設(shè)備自配置和自校正的適應(yīng)能力；⑸ 機(jī)器能集成人的作用，適應(yīng)人的要求。德國工業(yè)戰(zhàn)略4.0給我們的啟示有以下方面：⑴ 應(yīng)成立由IT、電子、電氣及設(shè)備裝置生產(chǎn)廠商、研究單位、大專院校組成工業(yè)智能制造戰(zhàn)略平臺，并制定中國工業(yè)制造發(fā)展綱要；⑵ 要搞工業(yè)4.0，首先要完成工業(yè)3.0；⑶ IT行業(yè)的專家與自動化專家必須一起合作；⑷ 長期的規(guī)劃，跨行業(yè)、跨專業(yè)的整合協(xié)調(diào)作戰(zhàn)。實現(xiàn)中國工業(yè)4.0的建議；應(yīng)走四部曲——生產(chǎn)制造自動化，流程管理數(shù)字化，企業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)化，智能制造云端 化。其中，流程管理數(shù)字化方面，MES將起到關(guān)鍵的作用。

    冶金自動化研究設(shè)計院孫彥廣副院長就“鋼鐵企業(yè)能源系統(tǒng)管控一體化”發(fā)表演說。他介紹說：鋼鐵企業(yè)能源介質(zhì)有26種，包括燃料（煤氣、天然氣、煤、焦 炭）、電、水（不同壓力的水和蒸汽）、技術(shù)氣體（氧氣、氮氣）、壓縮空氣等。目前許多鋼鐵企業(yè)能源管控一體的體系尚未建立，他們開展的研發(fā)工作，其目的是 解決鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)對能源質(zhì)和量的需求。鋼鐵企業(yè)能源系統(tǒng)管控一體的目標(biāo)：使能源達(dá)到零放散，能源成本最小（能源消耗一般占鋼鐵企業(yè)成本的30%），效益最 大。其約束條件是生產(chǎn)所需能源質(zhì)和量的不確定性。要做好包括能源評價、能源計劃、能源調(diào)控的能源管控一體，就要研發(fā)包括生產(chǎn)系統(tǒng)與能源系統(tǒng)（兩者要有接 口）的能量流網(wǎng)絡(luò)信息模型，其作用是：描述各能源介質(zhì)在能源使用、能源回收和轉(zhuǎn)換輸配環(huán)節(jié)動態(tài)變化和平衡關(guān)系；分析評價生產(chǎn)系統(tǒng)、能源系統(tǒng)的能效和流程綜 合效率；為鋼鐵企業(yè)能源系統(tǒng)優(yōu)化和控制策略提供定量分析手段。他們研發(fā)的鋼鐵企業(yè)能源系統(tǒng)管理控一體化技術(shù)已有實際應(yīng)用，收到顯著成效。如首鋼京唐鋼鐵公 司實施煤氣動態(tài)調(diào)控，可回收焦?fàn)t、高爐、轉(zhuǎn)爐煤氣，年經(jīng)濟(jì)效益在3671.8萬元。

    同濟(jì)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院喬非教授敘述“半導(dǎo)體制造系統(tǒng)調(diào)度與優(yōu)化”。現(xiàn)代半導(dǎo)體制造系統(tǒng)包括企業(yè)規(guī)劃系統(tǒng)（ERP）、計劃與調(diào)度系統(tǒng)（MES）、車間 控制系統(tǒng)（SFC）。半導(dǎo)體制造企業(yè)現(xiàn)場設(shè)備多，有上百乃至幾百臺機(jī)器，其生產(chǎn)規(guī)模大、生產(chǎn)過程復(fù)雜、生產(chǎn)參數(shù)多且高耦合，生產(chǎn)狀態(tài)、工藝變更及環(huán)境的不 確定性因素多。因此，很難用傳統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的解釋方法來描述實際生產(chǎn)問題；若用啟發(fā)式方法得到計劃調(diào)度解決方案進(jìn)行理論上的評價有很大的局限性；在實際生產(chǎn) 管理中通常需要多目標(biāo)優(yōu)化，并在多個互相矛盾的性能指標(biāo)之間取得最佳平衡。為了解決這些難題，在研發(fā)半導(dǎo)體制造系統(tǒng)調(diào)度與優(yōu)化解決方案時采用了以下對 策：⑴ 智能化，借助先進(jìn)的智能化方法求解調(diào)度難題；⑵ 集成化，整體內(nèi)有機(jī)配合，局部間協(xié)同組合；⑶ 柔性化，可因不同制造環(huán)境需要而靈活變化；⑷ 實用性，面向?qū)嶋H需求解決實際問題。經(jīng)研發(fā)的半導(dǎo)體制造系統(tǒng)調(diào)度與優(yōu)化解決方案在實際生產(chǎn)線上已成功應(yīng)用，取得了減少人力調(diào)度成本，提高硅片制造生產(chǎn)線調(diào) 度自動化程度，提高調(diào)度決策的準(zhǔn)確性與快速性，改善硅片制造生產(chǎn)線的主要性能等應(yīng)用成效，可提高設(shè)備利用率8.7%，縮短加工周期13.2%。

    上海寶信軟件股份有限公司MES軟件事業(yè)部技術(shù)總監(jiān)楊建雄的“合同優(yōu)化排程提升企業(yè)智能制造能力”報告 指出：在鋼鐵企業(yè)實施MES后，在ERP與生產(chǎn)過程控制之間建立了有效的聯(lián)接，生產(chǎn)物流平衡、庫存控制和合同準(zhǔn)時交貨等問題得到一定改善，但還遇到不少困 難。如在合同計劃業(yè)務(wù)方面，由于存在訂單小批量、品種規(guī)格繁多，生產(chǎn)工序繁多、排產(chǎn)工藝復(fù)雜，生產(chǎn)管理業(yè)務(wù)需求多樣化、依賴經(jīng)驗和人機(jī)交 互，人工交貨多等現(xiàn)狀，因此存在不少困難。如何結(jié)合訂單需求和廠內(nèi)的生產(chǎn)實際狀況實現(xiàn)全廠產(chǎn)能平衡優(yōu)化，實現(xiàn)機(jī)組最大化利用；如何實現(xiàn)物流平衡和庫存優(yōu) 化，保證生產(chǎn)物流的順暢，降低在制品庫存和庫存資金的占用；如何有效控制合同交期，支持合同的準(zhǔn)時交付，提高客戶滿意度，建立行業(yè)競爭優(yōu)勢；如何動態(tài)響應(yīng) 市場訂單的變化和生產(chǎn)過程的被動，及時高速生產(chǎn)組織安排，實現(xiàn)敏捷制造等。針對上述問題研發(fā)了合同優(yōu)化排程（OPC）解決方案，其技術(shù)特色是支持合同與物 料自動匹配結(jié)果統(tǒng)計分析手段；能實現(xiàn)產(chǎn)能最大化和IIT（準(zhǔn)時生產(chǎn)）混合排產(chǎn)；支持按不同交貨期模式控制合同準(zhǔn)時交付；支持控制庫存結(jié)構(gòu)的物流平衡；支持 定時集批生產(chǎn)、批量組批生產(chǎn)、品種切換生產(chǎn)；內(nèi)置豐富的生產(chǎn)業(yè)務(wù)規(guī)則；支持靈活、可擴(kuò)展的KPI（關(guān)鍵績效指標(biāo)）；提供圖形化展示和多版本分析等。該 OPC解決方案已在某特種型材廠某特鋼集團(tuán)成功應(yīng)用。

    上海工業(yè)自動化儀表研究院彭瑜教授級高工作“工業(yè)4.0背景下的MES及其適應(yīng)性轉(zhuǎn)換”的主旨報告，他重點介紹：MES在數(shù)字化智能工廠的作用，MES 近些年來的發(fā)展趨勢，制造運營管理MOM，一個行業(yè)解決方案的案例。他說：西門子今年曾闡述工業(yè)4.0的三大支柱：MES、虛擬和現(xiàn)實的結(jié)合和CPS物理 信息融合系統(tǒng)，在這三大支柱中，MES將會起到更加重要的作用。這是迄今為止，將MES在工業(yè)4.0中的作用詮釋得最清晰的論斷。工業(yè)4.0的核心是建立 數(shù)字化智能工廠，實現(xiàn)數(shù)字化生產(chǎn)。數(shù)字化工廠的架構(gòu)，應(yīng)該是用工程技術(shù)、生產(chǎn)制造、供應(yīng)鏈三個維度來描述工廠的全部活動，通過建立描述這三個維度的信息模 型，利用適當(dāng)?shù)能浖湍軌蛲暾磉_(dá)圍繞產(chǎn)品設(shè)計、技術(shù)支持，生產(chǎn)制造及原材料供應(yīng)、銷售和市場相關(guān)的所有環(huán)節(jié)活動。如果這些描述和表達(dá)能夠得到實時數(shù)據(jù)的 支持，還能夠?qū)崟r下達(dá)指令指導(dǎo)這些活動，并且為實現(xiàn)全面的優(yōu)化能在這三個維度之間進(jìn)行交互，可以肯定地說這就是我們理想的數(shù)字化工廠。而MES在數(shù)字化工 廠中是實時貫通各個環(huán)節(jié)的交集點，也是實時反映各個環(huán)節(jié)活動和交換數(shù)據(jù)的節(jié)點。近20年來，MES系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是持續(xù)演進(jìn)的，當(dāng)今第四代MES建立在SOA的 基礎(chǔ)上，是制造運營管理（MOM）的基石。運營管理需要三大IT工具：現(xiàn)代IT技術(shù)平臺與架構(gòu)；寬泛的連通和同步，以支持與外部系統(tǒng)、人員的連接；綜合應(yīng) 用軟件套件，為所有的運營提供就地操作的功能，并把所累積和取得的性能向中央經(jīng)營系統(tǒng)報告。制造運營管理系統(tǒng)通常需要將五個方面的運營管理集成進(jìn)來：⑴ 企業(yè)/經(jīng)營系統(tǒng)（P2B）；⑵ 設(shè)計和工程系統(tǒng)；⑶ 自動化、控制裝置和其他工廠層的應(yīng)用；⑷ 供貨商、外購件的制造運營、合作伙伴工廠、運輸和物流；⑸ 產(chǎn)品支持運營。兩化融合不僅要體現(xiàn)在MES上，還要體現(xiàn)在MOM與CPM（協(xié)調(diào)生產(chǎn)管理）上，而MES/MOM是把IT創(chuàng)新技術(shù)融入工廠運營管理的運載工 具，其生命在于連通、集成、執(zhí)行。彭教授最后例舉了美國一個行業(yè)的解決方案——包裝行業(yè)智能制造的最佳實踐PackML，它能促使包裝線的運行達(dá)到世界級 的水平。

    GE智能平臺大中華區(qū)智能制造產(chǎn)品顧問樊昊先生介紹“MES系統(tǒng)與企業(yè)智能制造”，他說：當(dāng)前各國都在 推進(jìn)自動化與數(shù)字化，迎接以智能化工廠為核心的第四次工業(yè)革命。協(xié)同生產(chǎn)、敏捷制造、大規(guī)模客戶定制、互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算、傳感、物聯(lián)網(wǎng)等已成為當(dāng)代 制造業(yè)的新需求。為此，在美國成立了智能制造領(lǐng)袖聯(lián)盟（SMIC），由GE等26家公司、8個生產(chǎn)財團(tuán)、6所大學(xué)和1個政府實驗室參加，其目標(biāo)：一是構(gòu)建 “智能制造平臺”提升競爭力；二是為智能制造中的應(yīng)用和數(shù)據(jù)平臺制定標(biāo)準(zhǔn)，在多個行業(yè)領(lǐng)域中構(gòu)建商業(yè)、互用性和技術(shù)方面的模型、演示、基礎(chǔ)設(shè)施以及項目團(tuán) 隊。當(dāng)今，GE與Cisco（思科）、IBM公司一起，通過物聯(lián)網(wǎng)（包括機(jī)器、數(shù)據(jù)和人的網(wǎng)絡(luò)）、智能設(shè)備（通過嵌入式軟件提升機(jī)器智能化）、大數(shù)據(jù)（海 量信息轉(zhuǎn)化為智能）和分析（通過檢測和預(yù)測，生成數(shù)據(jù)驅(qū)動的 見解，提高資產(chǎn)性能）等創(chuàng)新技術(shù)，推動以工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)平臺為基礎(chǔ)的智能制造。GE具有產(chǎn)品全生命周期管理的軟件，其中Proficy MES能助力智能制造。GE的Proficy智能制造行業(yè)解決方案有三個：混合流程（如清潔、化妝用品等的快速消費品、食品飲料、煙草、造紙等），離散制 造（汽車及零部件等）、復(fù)雜離散制造（飛機(jī)發(fā)動機(jī)等）。GE的MES已在常德卷煙廠、三元乳業(yè)、中國石油、太原重工等企業(yè)成功應(yīng)用。

    亞控科技發(fā)展有限公司張碩經(jīng)理重點介紹“亞控在汽車甩汽車零配件行業(yè)的MES成功案例”，他說：亞控具有完整的自動化、信息化軟件產(chǎn)品，如數(shù)據(jù)采集平臺King IO Serve（支持近5400種驅(qū)動）， 設(shè)備和工段級監(jiān)控平臺King View系列（即組態(tài)王），跨平臺高端SCADA軟件，實時數(shù)據(jù)庫平臺King Historian，廠級和集團(tuán)級全面監(jiān)控平臺King RTIP和King Fusion（，工業(yè)領(lǐng)域可組態(tài)云平臺King Cloud。亞控豐富的軟件產(chǎn)品及領(lǐng)先的兩化融合解決方案已廣泛地應(yīng)用于各行業(yè)。例如長城汽車股份有限公司的“生產(chǎn)天津30萬輛乘用車項目”，包括沖壓、 焊裝、涂裝、總裝、試驗等相關(guān)配套設(shè)施，生產(chǎn)的產(chǎn)品主要為轎車和高端SUV等乘用車。該項目采用GE公司的MES，亞控負(fù)責(zé)MES的APS計劃排產(chǎn)模塊項 目，APS項目建設(shè)目標(biāo)：⑴ 提高編制效率 將計劃員從繁雜的Excel操作中解脫出來，集中精力編制更好的計劃；⑵ 計劃編制與執(zhí)行全過程管理 全面覆蓋計劃的需求接收、計劃編制、審核下發(fā)、執(zhí)行調(diào)整、查詢分析等業(yè)務(wù)，實現(xiàn)計劃業(yè)務(wù)的數(shù)字化和集成化；⑶ 提升計劃性能 通過自動計劃功能，充分利用計算機(jī)的優(yōu)化計算能力，實現(xiàn)計劃編制的自動化和智能化，以達(dá)到提升計劃精準(zhǔn)率，減少計劃停線時間，提高資源利用率的目標(biāo)。該項 目已于2011年成功投產(chǎn)。

    上海辰竹儀表有限公司陸文虎經(jīng)理扼要介紹“中小型機(jī)電企業(yè)智能制造案例分享”。辰竹公司是中國儀器儀表行業(yè)協(xié)會推薦的小型企業(yè)信息化標(biāo)桿。，由于中小型機(jī) 電企業(yè)缺乏懂管理的人才，信息化不可能全方位的投入，但許多企業(yè)的生產(chǎn)制造模式正在努力從工業(yè)2.0（人工流水線）到工業(yè)3.0（自動化流水線）的轉(zhuǎn)變。 辰竹公司實施信息化對信息系統(tǒng)的要求：有可以逐步實施的各類模塊，可以組態(tài)的流程管理，各模塊有著可交互的數(shù)據(jù)接口。辰竹的企業(yè)信息化框架采用四層架構(gòu)： 對外交互（互聯(lián)網(wǎng)），流程化辦公管理平臺，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)中心（ERP），制造執(zhí)行管理（MES）。辰竹企業(yè)信息化建設(shè)方法是通過購買通用軟件（ERP），建立 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)應(yīng)用；逐步完善和實施各功能模塊；各平臺數(shù)據(jù)融合，以基礎(chǔ)數(shù)據(jù)為統(tǒng)一規(guī)范，達(dá)到數(shù)據(jù)共享；通過自行的二次開發(fā)，補(bǔ)充公司特有流程，使通用軟件變?yōu)?個性化軟件。辰竹生產(chǎn)制造過程信息應(yīng)用框架由生產(chǎn)過程信息采集系統(tǒng)、產(chǎn)品數(shù)據(jù)導(dǎo)入、精益化生產(chǎn)安排、現(xiàn)場電子看板、質(zhì)量等數(shù)據(jù)分析、產(chǎn)品質(zhì)量追溯體系等構(gòu) 成。生產(chǎn)制造過程信息化的重點是精益生產(chǎn)管理和質(zhì)量控制管理，也是主要的需求。企業(yè)信息化實施至今，生產(chǎn)效率已有很大提高，生產(chǎn)的產(chǎn)品已從2011年的 13.3萬臺件上升到2013年的27.8萬臺件，而產(chǎn)品返修率已從2011年的0.5%降低到至今的0.2%。

    三、小結(jié)

    本次研討會突出地研討了工業(yè)4.0戰(zhàn)略、數(shù)字化智能工廠、制造運營管理（MOM）等新概念，深入交流了MES的創(chuàng)新技術(shù)與創(chuàng)新應(yīng)用，深深地吸引了聽眾，會后代表們反響熱烈，認(rèn)為對下列四方面有了較深刻的認(rèn)識。

    ⑴ 德國的工業(yè)4.0戰(zhàn)略：其核心內(nèi)容是把互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)（IOT）引入制造業(yè)，建立數(shù)字化智能工廠，實現(xiàn)數(shù)字化智能制造。

    ⑵ 中國對工業(yè)4.0的積極響應(yīng)：我國多年來推行兩化融合的方針，當(dāng)?shù)聡I(yè)4.0戰(zhàn)略發(fā)布后，已引起我國政界和經(jīng)濟(jì)界、學(xué)術(shù)界、企業(yè)界的關(guān)注與重視。主辦本 屆MES專題研討會的三個學(xué)術(shù)組織這次率先在國內(nèi)研討工業(yè)4.0戰(zhàn)略與MES的關(guān)系，并提出建議：我國應(yīng)成立由IT、電子、電氣及設(shè)備裝置生產(chǎn)廠商、研究 單位、大專院校組成的工業(yè)智能制造戰(zhàn)略平臺，制定中國工業(yè)制造發(fā)展綱要，并開展我國生產(chǎn)制造業(yè)構(gòu)建數(shù)字化通知工廠的應(yīng)用示范工程。⑶ MES是工業(yè)4.0的支柱之一，可見在整個數(shù)字化制造中， MES還有很大的發(fā)展空間。

    ⑷ MES的創(chuàng)新技術(shù)與創(chuàng)新應(yīng)用。本次研討會上，深度交流了MES的創(chuàng)新技術(shù)與創(chuàng)新應(yīng)用，如鋼鐵企業(yè)能源系統(tǒng)管控一體化和合同化化排程，半導(dǎo)體制造系統(tǒng)調(diào)度與 優(yōu)化，MES在中小型機(jī)電企業(yè)智能制造及在汽車與汽車零配件行業(yè)的成功應(yīng)用案例等，體現(xiàn)了國內(nèi)MES的發(fā)展動向與技術(shù)水平。而美國GE公司的 Proficy MES在我國卷煙廠、乳業(yè)、發(fā)動機(jī)、機(jī)車車輪、石油制造等行業(yè)的應(yīng)用，體現(xiàn)了當(dāng)今MES的世界先進(jìn)技術(shù)與多元化應(yīng)用。

   

中國自動化學(xué)會儀表與裝置專業(yè)委員會

    2014年11月