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    一、概況 

    第16屆中國國際工業博覽會“工業自動化展”于11月4日開幕。隨后，為每屆展會增輝的“MES（制造執行系統）開發與應用專題研討會”，也于 11月5日隆重召開。這一由中國自動化學會儀表與裝置專業委員會、上海市自動化學會自動化儀表及其應用專業委員會、中國電子工業標準化技術協會企業信息化 標準工作委員會共同舉辦的專業研討會，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、學者、工程技術人 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，冶金自動化研究設計院副 院長孫彥廣教授級高工，同濟大學電子與信息工程學院喬非教授，上海寶信軟件股份有限公司MES軟件事業部楊建雄技術總監，上海工業自動化儀表研究院彭瑜教 授級高工，GE智能平臺大中華區智能制造產品顧問樊昊先生，亞控科技發展有限公司張碩經理，上海辰竹儀表有限公司陸文虎經理。專家們圍繞MES主題，對當 前世界自動化領域中的熱點概念和創新技術作精彩介紹，還認真解答了代表們的提問。上午會議，由中國電子工業標準化技術協會企業信息化標準工作委員會主任叢 力群教授級高工主持。下午會議，由冶金自動化研究設計院副院長孫彥廣教授級高工與中國自動化學會常務理事、儀表與裝置專業委員會常務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4.0戰略，數字化工廠，在工業4.0和數字化工廠的環境下MES的創新技術與創新應用。這不僅使與會者耳目一新，開 闊了眼界、拓展了思路，明晰了制造業的未來，也使他們更深刻地認識到MES在數字化工廠中的關鍵作用。這對我國工業企業推進“兩化融合”、“工業4.0” 戰略和MES的深度推廣應用起到了一定的影響和促進。

    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網自動化是實現新工業革命的關鍵發表論述。他在重點介紹為什么德國要推動工業戰略 4.0，什么是德國工業戰略4.0以及它給我們的啟示和思考之后指出，從21世紀開始的工業生產已進入互聯網時代，由聯網的嵌入式系統、物聯網和基于 Web服務這三大要素構成的網絡物理生產系統將帶動我們直上第四次工業革命的道路。工業4.0代表這種互聯網自動化生產制造模式的變革，它將極大地提高生 產力并有力地推動社會的發展。工業4.0的目標：⑴ 生產制造系統的數字化和虛擬化（數字工廠）；⑵ 將虛擬工廠與實際的對象結合起來（網絡物理系統）；⑶ 機器、工件和組件之間全面的和點對點的信息通信；⑷ 機器及設備自配置和自校正的適應能力；⑸ 機器能集成人的作用，適應人的要求。德國工業戰略4.0給我們的啟示有以下方面：⑴ 應成立由IT、電子、電氣及設備裝置生產廠商、研究單位、大專院校組成工業智能制造戰略平臺，并制定中國工業制造發展綱要；⑵ 要搞工業4.0，首先要完成工業3.0；⑶ IT行業的專家與自動化專家必須一起合作；⑷ 長期的規劃，跨行業、跨專業的整合協調作戰。實現中國工業4.0的建議；應走四部曲——生產制造自動化，流程管理數字化，企業信息網絡化，智能制造云端 化。其中，流程管理數字化方面，MES將起到關鍵的作用。

    冶金自動化研究設計院孫彥廣副院長就“鋼鐵企業能源系統管控一體化”發表演說。他介紹說：鋼鐵企業能源介質有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）、技術氣體（氧氣、氮氣）、壓縮空氣等。目前許多鋼鐵企業能源管控一體的體系尚未建立，他們開展的研發工作，其目的是 解決鋼鐵企業生產對能源質和量的需求。鋼鐵企業能源系統管控一體的目標：使能源達到零放散，能源成本最?。茉聪囊话阏间撹F企業成本的30%），效益最 大。其約束條件是生產所需能源質和量的不確定性。要做好包括能源評價、能源計劃、能源調控的能源管控一體，就要研發包括生產系統與能源系統（兩者要有接 口）的能量流網絡信息模型，其作用是：描述各能源介質在能源使用、能源回收和轉換輸配環節動態變化和平衡關系；分析評價生產系統、能源系統的能效和流程綜 合效率；為鋼鐵企業能源系統優化和控制策略提供定量分析手段。他們研發的鋼鐵企業能源系統管理控一體化技術已有實際應用，收到顯著成效。如首鋼京唐鋼鐵公 司實施煤氣動態調控，可回收焦爐、高爐、轉爐煤氣，年經濟效益在3671.8萬元。

    同濟大學電子與信息工程學院喬非教授敘述“半導體制造系統調度與優化”?，F代半導體制造系統包括企業規劃系統（ERP）、計劃與調度系統（MES）、車間 控制系統（SFC）。半導體制造企業現場設備多，有上百乃至幾百臺機器，其生產規模大、生產過程復雜、生產參數多且高耦合，生產狀態、工藝變更及環境的不 確定性因素多。因此，很難用傳統數學模型的解釋方法來描述實際生產問題；若用啟發式方法得到計劃調度解決方案進行理論上的評價有很大的局限性；在實際生產 管理中通常需要多目標優化，并在多個互相矛盾的性能指標之間取得最佳平衡。為了解決這些難題，在研發半導體制造系統調度與優化解決方案時采用了以下對 策：⑴ 智能化，借助先進的智能化方法求解調度難題；⑵ 集成化，整體內有機配合，局部間協同組合；⑶ 柔性化，可因不同制造環境需要而靈活變化；⑷ 實用性，面向實際需求解決實際問題。經研發的半導體制造系統調度與優化解決方案在實際生產線上已成功應用，取得了減少人力調度成本，提高硅片制造生產線調 度自動化程度，提高調度決策的準確性與快速性，改善硅片制造生產線的主要性能等應用成效，可提高設備利用率8.7%，縮短加工周期13.2%。

    上海寶信軟件股份有限公司MES軟件事業部技術總監楊建雄的“合同優化排程提升企業智能制造能力”報告 指出：在鋼鐵企業實施MES后，在ERP與生產過程控制之間建立了有效的聯接，生產物流平衡、庫存控制和合同準時交貨等問題得到一定改善，但還遇到不少困 難。如在合同計劃業務方面，由于存在訂單小批量、品種規格繁多，生產工序繁多、排產工藝復雜，生產管理業務需求多樣化、依賴經驗和人機交 互，人工交貨多等現狀，因此存在不少困難。如何結合訂單需求和廠內的生產實際狀況實現全廠產能平衡優化，實現機組最大化利用；如何實現物流平衡和庫存優 化，保證生產物流的順暢，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，支持合同的準時交付，提高客戶滿意度，建立行業競爭優勢；如何動態響應 市場訂單的變化和生產過程的被動，及時高速生產組織安排，實現敏捷制造等。針對上述問題研發了合同優化排程（OPC）解決方案，其技術特色是支持合同與物 料自動匹配結果統計分析手段；能實現產能最大化和IIT（準時生產）混合排產；支持按不同交貨期模式控制合同準時交付；支持控制庫存結構的物流平衡；支持 定時集批生產、批量組批生產、品種切換生產；內置豐富的生產業務規則；支持靈活、可擴展的KPI（關鍵績效指標）；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成功應用。

    上海工業自動化儀表研究院彭瑜教授級高工作“工業4.0背景下的MES及其適應性轉換”的主旨報告，他重點介紹：MES在數字化智能工廠的作用，MES 近些年來的發展趨勢，制造運營管理MOM，一個行業解決方案的案例。他說：西門子今年曾闡述工業4.0的三大支柱：MES、虛擬和現實的結合和CPS物理 信息融合系統，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4.0中的作用詮釋得最清晰的論斷。工業4.0的核心是建立 數字化智能工廠，實現數字化生產。數字化工廠的架構，應該是用工程技術、生產制造、供應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，利用適當的軟件就能夠完整表達圍繞產品設計、技術支持，生產制造及原材料供應、銷售和市場相關的所有環節活動。如果這些描述和表達能夠得到實時數據的 支持，還能夠實時下達指令指導這些活動，并且為實現全面的優化能在這三個維度之間進行交互，可以肯定地說這就是我們理想的數字化工廠。而MES在數字化工 廠中是實時貫通各個環節的交集點，也是實時反映各個環節活動和交換數據的節點。近20年來，MES系統結構是持續演進的，當今第四代MES建立在SOA的 基礎上，是制造運營管理（MOM）的基石。運營管理需要三大IT工具：現代IT技術平臺與架構；寬泛的連通和同步，以支持與外部系統、人員的連接；綜合應 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營系統報告。制造運營管理系統通常需要將五個方面的運營管理集成進來：⑴ 企業/經營系統（P2B）；⑵ 設計和工程系統；⑶ 自動化、控制裝置和其他工廠層的應用；⑷ 供貨商、外購件的制造運營、合作伙伴工廠、運輸和物流；⑸ 產品支持運營。兩化融合不僅要體現在MES上，還要體現在MOM與CPM（協調生產管理）上，而MES/MOM是把IT創新技術融入工廠運營管理的運載工 具，其生命在于連通、集成、執行。彭教授最后例舉了美國一個行業的解決方案——包裝行業智能制造的最佳實踐PackML，它能促使包裝線的運行達到世界級 的水平。

    GE智能平臺大中華區智能制造產品顧問樊昊先生介紹“MES系統與企業智能制造”，他說：當前各國都在 推進自動化與數字化，迎接以智能化工廠為核心的第四次工業革命。協同生產、敏捷制造、大規?？蛻舳ㄖ?、互聯網、大數據、云計算、傳感、物聯網等已成為當代 制造業的新需求。為此，在美國成立了智能制造領袖聯盟（SMIC），由GE等26家公司、8個生產財團、6所大學和1個政府實驗室參加，其目標：一是構建 “智能制造平臺”提升競爭力；二是為智能制造中的應用和數據平臺制定標準，在多個行業領域中構建商業、互用性和技術方面的模型、演示、基礎設施以及項目團 隊。當今，GE與Cisco（思科）、IBM公司一起，通過物聯網（包括機器、數據和人的網絡）、智能設備（通過嵌入式軟件提升機器智能化）、大數據（海 量信息轉化為智能）和分析（通過檢測和預測，生成數據驅動的 見解，提高資產性能）等創新技術，推動以工業互聯網技術平臺為基礎的智能制造。GE具有產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）、復雜離散制造（飛機發動機等）。GE的MES已在常德卷煙廠、三元乳業、中國石油、太原重工等企業成功應用。

    亞控科技發展有限公司張碩經理重點介紹“亞控在汽車甩汽車零配件行業的MES成功案例”，他說：亞控具有完整的自動化、信息化軟件產品，如數據采集平臺King IO Serve（支持近5400種驅動）， 設備和工段級監控平臺King View系列（即組態王），跨平臺高端SCADA軟件，實時數據庫平臺King Historian，廠級和集團級全面監控平臺King RTIP和King Fusion（，工業領域可組態云平臺King Cloud。亞控豐富的軟件產品及領先的兩化融合解決方案已廣泛地應用于各行業。例如長城汽車股份有限公司的“生產天津30萬輛乘用車項目”，包括沖壓、 焊裝、涂裝、總裝、試驗等相關配套設施，生產的產品主要為轎車和高端SUV等乘用車。該項目采用GE公司的MES，亞控負責MES的APS計劃排產模塊項 目，APS項目建設目標：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、執行調整、查詢分析等業務，實現計劃業務的數字化和集成化；⑶ 提升計劃性能 通過自動計劃功能，充分利用計算機的優化計算能力，實現計劃編制的自動化和智能化，以達到提升計劃精準率，減少計劃停線時間，提高資源利用率的目標。該項 目已于2011年成功投產。

    上海辰竹儀表有限公司陸文虎經理扼要介紹“中小型機電企業智能制造案例分享”。辰竹公司是中國儀器儀表行業協會推薦的小型企業信息化標桿。，由于中小型機 電企業缺乏懂管理的人才，信息化不可能全方位的投入，但許多企業的生產制造模式正在努力從工業2.0（人工流水線）到工業3.0（自動化流水線）的轉變。 辰竹公司實施信息化對信息系統的要求：有可以逐步實施的各類模塊，可以組態的流程管理，各模塊有著可交互的數據接口。辰竹的企業信息化框架采用四層架構： 對外交互（互聯網），流程化辦公管理平臺，基礎數據中心（ERP），制造執行管理（MES）。辰竹企業信息化建設方法是通過購買通用軟件（ERP），建立 基礎數據應用；逐步完善和實施各功能模塊；各平臺數據融合，以基礎數據為統一規范，達到數據共享；通過自行的二次開發，補充公司特有流程，使通用軟件變為 個性化軟件。辰竹生產制造過程信息應用框架由生產過程信息采集系統、產品數據導入、精益化生產安排、現場電子看板、質量等數據分析、產品質量追溯體系等構 成。生產制造過程信息化的重點是精益生產管理和質量控制管理，也是主要的需求。企業信息化實施至今，生產效率已有很大提高，生產的產品已從2011年的 13.3萬臺件上升到2013年的27.8萬臺件，而產品返修率已從2011年的0.5%降低到至今的0.2%。

    三、小結

    本次研討會突出地研討了工業4.0戰略、數字化智能工廠、制造運營管理（MOM）等新概念，深入交流了MES的創新技術與創新應用，深深地吸引了聽眾，會后代表們反響熱烈，認為對下列四方面有了較深刻的認識。

    ⑴ 德國的工業4.0戰略：其核心內容是把互聯網和物聯網（IOT）引入制造業，建立數字化智能工廠，實現數字化智能制造。

    ⑵ 中國對工業4.0的積極響應：我國多年來推行兩化融合的方針，當德國工業4.0戰略發布后，已引起我國政界和經濟界、學術界、企業界的關注與重視。主辦本 屆MES專題研討會的三個學術組織這次率先在國內研討工業4.0戰略與MES的關系，并提出建議：我國應成立由IT、電子、電氣及設備裝置生產廠商、研究 單位、大專院校組成的工業智能制造戰略平臺，制定中國工業制造發展綱要，并開展我國生產制造業構建數字化通知工廠的應用示范工程。⑶ MES是工業4.0的支柱之一，可見在整個數字化制造中， MES還有很大的發展空間。

    ⑷ MES的創新技術與創新應用。本次研討會上，深度交流了MES的創新技術與創新應用，如鋼鐵企業能源系統管控一體化和合同化化排程，半導體制造系統調度與 優化，MES在中小型機電企業智能制造及在汽車與汽車零配件行業的成功應用案例等，體現了國內MES的發展動向與技術水平。而美國GE公司的 Proficy MES在我國卷煙廠、乳業、發動機、機車車輪、石油制造等行業的應用，體現了當今MES的世界先進技術與多元化應用。

   

中國自動化學會儀表與裝置專業委員會

    2014年11月