一、概況 

    第16屆中國國際工業(yè)博覽會(huì )“工業(yè)自動(dòng)化展”于11月4日開(kāi)幕。隨后，為每屆展會(huì )增輝的“MES（制造執行系統）開(kāi)發(fā)與應用專(zhuān)題研討會(huì )”，也于 11月5日隆重召開(kāi)。這一由中國自動(dòng)化學(xué)會(huì )儀表與裝置專(zhuān)業(yè)委員會(huì )、上海市自動(dòng)化學(xué)會(huì )自動(dòng)化儀表及其應用專(zhuān)業(yè)委員會(huì )、中國電子工業(yè)標準化技術(shù)協(xié)會(huì )企業(yè)信息化 標準工作委員會(huì )共同舉辦的專(zhuān)業(yè)研討會(huì )，今年已是第十三屆了。令人興奮的是它已跨越長(cháng)江三角洲的地域，具有一定的全國性影響。參會(huì )的專(zhuān)家、學(xué)者、工程技術(shù)人 員200人中，來(lái)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(zhuān)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(dòng)化研究設計院副 院長(cháng)孫彥廣教授級高工，同濟大學(xué)電子與信息工程學(xué)院?jiǎn)谭墙淌?，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，上海工業(yè)自動(dòng)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(chǎn)品顧問(wèn)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(zhuān)家們圍繞MES主題，對當 前世界自動(dòng)化領(lǐng)域中的熱點(diǎn)概念和創(chuàng )新技術(shù)作精彩介紹，還認真解答了代表們的提問(wèn)。上午會(huì )議，由中國電子工業(yè)標準化技術(shù)協(xié)會(huì )企業(yè)信息化標準工作委員會(huì )主任叢 力群教授級高工主持。下午會(huì )議，由冶金自動(dòng)化研究設計院副院長(cháng)孫彥廣教授級高工與中國自動(dòng)化學(xué)會(huì )常務(wù)理事、儀表與裝置專(zhuān)業(yè)委員會(huì )常務(wù)委員任德祥教授級高工 共同主持。

    本次會(huì )議突出了三大主題：工業(yè)4.0戰略，數字化工廠(chǎng)，在工業(yè)4.0和數字化工廠(chǎng)的環(huán)境下MES的創(chuàng )新技術(shù)與創(chuàng )新應用。這不僅使與會(huì )者耳目一新，開(kāi) 闊了眼界、拓展了思路，明晰了制造業(yè)的未來(lái)，也使他們更深刻地認識到MES在數字化工廠(chǎng)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” 戰略和MES的深度推廣應用起到了一定的影響和促進(jìn)。

    二、大會(huì )報告

    上午大會(huì )，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(dòng)化是實(shí)現新工業(yè)革命的關(guān)鍵發(fā)表論述。他在重點(diǎn)介紹為什么德國要推動(dòng)工業(yè)戰略 4.0，什么是德國工業(yè)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(kāi)始的工業(yè)生產(chǎn)已進(jìn)入互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，由聯(lián)網(wǎng)的嵌入式系統、物聯(lián)網(wǎng)和基于 Web服務(wù)這三大要素構成的網(wǎng)絡(luò )物理生產(chǎn)系統將帶動(dòng)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(dòng)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(dòng)社會(huì )的發(fā)展。工業(yè)4.0的目標：⑴ 生產(chǎn)制造系統的數字化和虛擬化（數字工廠(chǎng)）；⑵ 將虛擬工廠(chǎng)與實(shí)際的對象結合起來(lái)（網(wǎng)絡(luò )物理系統）；⑶ 機器、工件和組件之間全面的和點(diǎn)對點(diǎn)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(yè)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(chǎn)廠(chǎng)商、研究單位、大專(zhuān)院校組成工業(yè)智能制造戰略平臺，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(zhuān)家與自動(dòng)化專(zhuān)家必須一起合作；⑷ 長(cháng)期的規劃，跨行業(yè)、跨專(zhuān)業(yè)的整合協(xié)調作戰。實(shí)現中國工業(yè)4.0的建議；應走四部曲——生產(chǎn)制造自動(dòng)化，流程管理數字化，企業(yè)信息網(wǎng)絡(luò )化，智能制造云端 化。其中，流程管理數字化方面，MES將起到關(guān)鍵的作用。

    冶金自動(dòng)化研究設計院孫彥廣副院長(cháng)就“鋼鐵企業(yè)能源系統管控一體化”發(fā)表演說(shuō)。他介紹說(shuō)：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(kāi)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(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(jià)、能源計劃、能源調控的能源管控一體，就要研發(fā)包括生產(chǎn)系統與能源系統（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、能源回收和轉換輸配環(huán)節動(dòng)態(tài)變化和平衡關(guān)系；分析評價(jià)生產(chǎn)系統、能源系統的能效和流程綜 合效率；為鋼鐵企業(yè)能源系統優(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)能源系統管理控一體化技術(shù)已有實(shí)際應用，收到顯著(zhù)成效。如首鋼京唐鋼鐵公 司實(shí)施煤氣動(dòng)態(tài)調控，可回收焦爐、高爐、轉爐煤氣，年經(jīng)濟效益在3671.8萬(wàn)元。

    同濟大學(xué)電子與信息工程學(xué)院?jiǎn)谭墙淌跀⑹?ldquo;半導體制造系統調度與優(yōu)化”?，F代半導體制造系統包括企業(yè)規劃系統（ERP）、計劃與調度系統（MES）、車(chē)間 控制系統（SFC）。半導體制造企業(yè)現場(chǎng)設備多，有上百乃至幾百臺機器，其生產(chǎn)規模大、生產(chǎn)過(guò)程復雜、生產(chǎn)參數多且高耦合，生產(chǎn)狀態(tài)、工藝變更及環(huán)境的不 確定性因素多。因此，很難用傳統數學(xué)模型的解釋方法來(lái)描述實(shí)際生產(chǎn)問(wèn)題；若用啟發(fā)式方法得到計劃調度解決方案進(jìn)行理論上的評價(jià)有很大的局限性；在實(shí)際生產(chǎn) 管理中通常需要多目標優(yōu)化，并在多個(gè)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(fā)半導體制造系統調度與優(yōu)化解決方案時(shí)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度難題；⑵ 集成化，整體內有機配合，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(shí)用性，面向實(shí)際需求解決實(shí)際問(wèn)題。經(jīng)研發(fā)的半導體制造系統調度與優(yōu)化解決方案在實(shí)際生產(chǎn)線(xiàn)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(chǎn)線(xiàn)調 度自動(dòng)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(chǎn)線(xiàn)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(yè)部技術(shù)總監楊建雄的“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(shí)施MES后，在ERP與生產(chǎn)過(guò)程控制之間建立了有效的聯(lián)接，生產(chǎn)物流平衡、庫存控制和合同準時(shí)交貨等問(wèn)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、品種規格繁多，生產(chǎn)工序繁多、排產(chǎn)工藝復雜，生產(chǎn)管理業(yè)務(wù)需求多樣化、依賴(lài)經(jīng)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(chǎng)內的生產(chǎn)實(shí)際狀況實(shí)現全廠(chǎng)產(chǎn)能平衡優(yōu)化，實(shí)現機組最大化利用；如何實(shí)現物流平衡和庫存優(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，支持合同的準時(shí)交付，提高客戶(hù)滿(mǎn)意度，建立行業(yè)競爭優(yōu)勢；如何動(dòng)態(tài)響應 市場(chǎng)訂單的變化和生產(chǎn)過(guò)程的被動(dòng)，及時(shí)高速生產(chǎn)組織安排，實(shí)現敏捷制造等。針對上述問(wèn)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(dòng)匹配結果統計分析手段；能實(shí)現產(chǎn)能最大化和IIT（準時(shí)生產(chǎn)）混合排產(chǎn)；支持按不同交貨期模式控制合同準時(shí)交付；支持控制庫存結構的物流平衡；支持 定時(shí)集批生產(chǎn)、批量組批生產(chǎn)、品種切換生產(chǎn)；內置豐富的生產(chǎn)業(yè)務(wù)規則；支持靈活、可擴展的KPI（關(guān)鍵績(jì)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(chǎng)某特鋼集團成功應用。

    上海工業(yè)自動(dòng)化儀表研究院彭瑜教授級高工作“工業(yè)4.0背景下的MES及其適應性轉換”的主旨報告，他重點(diǎn)介紹：MES在數字化智能工廠(chǎng)的作用，MES 近些年來(lái)的發(fā)展趨勢，制造運營(yíng)管理MOM，一個(gè)行業(yè)解決方案的案例。他說(shuō)：西門(mén)子今年曾闡述工業(yè)4.0的三大支柱：MES、虛擬和現實(shí)的結合和CPS物理 信息融合系統，在這三大支柱中，MES將會(huì )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 數字化智能工廠(chǎng)，實(shí)現數字化生產(chǎn)。數字化工廠(chǎng)的架構，應該是用工程技術(shù)、生產(chǎn)制造、供應鏈三個(gè)維度來(lái)描述工廠(chǎng)的全部活動(dòng)，通過(guò)建立描述這三個(gè)維度的信息模 型，利用適當的軟件就能夠完整表達圍繞產(chǎn)品設計、技術(shù)支持，生產(chǎn)制造及原材料供應、銷(xiāo)售和市場(chǎng)相關(guān)的所有環(huán)節活動(dòng)。如果這些描述和表達能夠得到實(shí)時(shí)數據的 支持，還能夠實(shí)時(shí)下達指令指導這些活動(dòng)，并且為實(shí)現全面的優(yōu)化能在這三個(gè)維度之間進(jìn)行交互，可以肯定地說(shuō)這就是我們理想的數字化工廠(chǎng)。而MES在數字化工 廠(chǎng)中是實(shí)時(shí)貫通各個(gè)環(huán)節的交集點(diǎn)，也是實(shí)時(shí)反映各個(gè)環(huán)節活動(dòng)和交換數據的節點(diǎn)。近20年來(lái)，MES系統結構是持續演進(jìn)的，當今第四代MES建立在SOA的 基礎上，是制造運營(yíng)管理（MOM）的基石。運營(yíng)管理需要三大IT工具：現代IT技術(shù)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(yíng)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(yíng)系統報告。制造運營(yíng)管理系統通常需要將五個(gè)方面的運營(yíng)管理集成進(jìn)來(lái)：⑴ 企業(yè)/經(jīng)營(yíng)系統（P2B）；⑵ 設計和工程系統；⑶ 自動(dòng)化、控制裝置和其他工廠(chǎng)層的應用；⑷ 供貨商、外購件的制造運營(yíng)、合作伙伴工廠(chǎng)、運輸和物流；⑸ 產(chǎn)品支持運營(yíng)。兩化融合不僅要體現在MES上，還要體現在MOM與CPM（協(xié)調生產(chǎn)管理）上，而MES/MOM是把IT創(chuàng )新技術(shù)融入工廠(chǎng)運營(yíng)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(gè)行業(yè)的解決方案——包裝行業(yè)智能制造的最佳實(shí)踐PackML，它能促使包裝線(xiàn)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(chǎn)品顧問(wèn)樊昊先生介紹“MES系統與企業(yè)智能制造”，他說(shuō)：當前各國都在 推進(jìn)自動(dòng)化與數字化，迎接以智能化工廠(chǎng)為核心的第四次工業(yè)革命。協(xié)同生產(chǎn)、敏捷制造、大規?？蛻?hù)定制、互聯(lián)網(wǎng)、大數據、云計算、傳感、物聯(lián)網(wǎng)等已成為當代 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(gè)生產(chǎn)財團、6所大學(xué)和1個(gè)政府實(shí)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(gè)行業(yè)領(lǐng)域中構建商業(yè)、互用性和技術(shù)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(guò)物聯(lián)網(wǎng)（包括機器、數據和人的網(wǎng)絡(luò )）、智能設備（通過(guò)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(guò)檢測和預測，生成數據驅動(dòng)的 見(jiàn)解，提高資產(chǎn)性能）等創(chuàng )新技術(shù)，推動(dòng)以工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)平臺為基礎的智能制造。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(gè)：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(chē)及零部件等）、復雜離散制造（飛機發(fā)動(dòng)機等）。GE的MES已在常德卷煙廠(chǎng)、三元乳業(yè)、中國石油、太原重工等企業(yè)成功應用。

    亞控科技發(fā)展有限公司張碩經(jīng)理重點(diǎn)介紹“亞控在汽車(chē)甩汽車(chē)零配件行業(yè)的MES成功案例”，他說(shuō)：亞控具有完整的自動(dòng)化、信息化軟件產(chǎn)品，如數據采集平臺King IO Serve（支持近5400種驅動(dòng)）， 設備和工段級監控平臺King View系列（即組態(tài)王），跨平臺高端SCADA軟件，實(shí)時(shí)數據庫平臺King Historian，廠(chǎng)級和集團級全面監控平臺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用于各行業(yè)。例如長(cháng)城汽車(chē)股份有限公司的“生產(chǎn)天津30萬(wàn)輛乘用車(chē)項目”，包括沖壓、 焊裝、涂裝、總裝、試驗等相關(guān)配套設施，生產(chǎn)的產(chǎn)品主要為轎車(chē)和高端SUV等乘用車(chē)。該項目采用GE公司的MES，亞控負責MES的APS計劃排產(chǎn)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(lái)，集中精力編制更好的計劃；⑵ 計劃編制與執行全過(guò)程管理 全面覆蓋計劃的需求接收、計劃編制、審核下發(fā)、執行調整、查詢(xún)分析等業(yè)務(wù)，實(shí)現計劃業(yè)務(wù)的數字化和集成化；⑶ 提升計劃性能 通過(guò)自動(dòng)計劃功能，充分利用計算機的優(yōu)化計算能力，實(shí)現計劃編制的自動(dòng)化和智能化，以達到提升計劃精準率，減少計劃停線(xiàn)時(shí)間，提高資源利用率的目標。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(huì )推薦的小型企業(yè)信息化標桿。，由于中小型機 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(xiàn)）到工業(yè)3.0（自動(dòng)化流水線(xiàn)）的轉變。 辰竹公司實(shí)施信息化對信息系統的要求：有可以逐步實(shí)施的各類(lèi)模塊，可以組態(tài)的流程管理，各模塊有著(zhù)可交互的數據接口。辰竹的企業(yè)信息化框架采用四層架構： 對外交互（互聯(lián)網(wǎng)），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(yè)信息化建設方法是通過(guò)購買(mǎi)通用軟件（ERP），建立 基礎數據應用；逐步完善和實(shí)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(guò)自行的二次開(kāi)發(fā)，補充公司特有流程，使通用軟件變?yōu)?個(gè)性化軟件。辰竹生產(chǎn)制造過(guò)程信息應用框架由生產(chǎn)過(guò)程信息采集系統、產(chǎn)品數據導入、精益化生產(chǎn)安排、現場(chǎng)電子看板、質(zhì)量等數據分析、產(chǎn)品質(zhì)量追溯體系等構 成。生產(chǎn)制造過(guò)程信息化的重點(diǎn)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(shí)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(wàn)臺件上升到2013年的27.8萬(wàn)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

    本次研討會(huì )突出地研討了工業(yè)4.0戰略、數字化智能工廠(chǎng)、制造運營(yíng)管理（MOM）等新概念，深入交流了MES的創(chuàng )新技術(shù)與創(chuàng )新應用，深深地吸引了聽(tīng)眾，會(huì )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(yè)4.0戰略：其核心內容是把互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)（IOT）引入制造業(yè)，建立數字化智能工廠(chǎng)，實(shí)現數字化智能制造。

    ⑵ 中國對工業(yè)4.0的積極響應：我國多年來(lái)推行兩化融合的方針，當德國工業(yè)4.0戰略發(fā)布后，已引起我國政界和經(jīng)濟界、學(xué)術(shù)界、企業(yè)界的關(guān)注與重視。主辦本 屆MES專(zhuān)題研討會(huì )的三個(gè)學(xué)術(shù)組織這次率先在國內研討工業(yè)4.0戰略與MES的關(guān)系，并提出建議：我國應成立由IT、電子、電氣及設備裝置生產(chǎn)廠(chǎng)商、研究 單位、大專(zhuān)院校組成的工業(yè)智能制造戰略平臺，制定中國工業(yè)制造發(fā)展綱要，并開(kāi)展我國生產(chǎn)制造業(yè)構建數字化通知工廠(chǎng)的應用示范工程。⑶ MES是工業(yè)4.0的支柱之一，可見(jiàn)在整個(gè)數字化制造中， MES還有很大的發(fā)展空間。

    ⑷ MES的創(chuàng )新技術(shù)與創(chuàng )新應用。本次研討會(huì )上，深度交流了MES的創(chuàng )新技術(shù)與創(chuàng )新應用，如鋼鐵企業(yè)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(yōu)化，MES在中小型機電企業(yè)智能制造及在汽車(chē)與汽車(chē)零配件行業(yè)的成功應用案例等，體現了國內MES的發(fā)展動(dòng)向與技術(shù)水平。而美國GE公司的 Proficy MES在我國卷煙廠(chǎng)、乳業(yè)、發(fā)動(dòng)機、機車(chē)車(chē)輪、石油制造等行業(yè)的應用，體現了當今MES的世界先進(jìn)技術(shù)與多元化應用。

   

中國自動(dòng)化學(xué)會(huì )儀表與裝置專(zhuān)業(yè)委員會(huì )

    2014年11月