李培根院士說：“只要關(guān)注生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)管理，就離智能制造不遠(yuǎn)了”。他提示我們要踏踏實(shí)實(shí)研究生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)管理這些最基本的問題。我們要彎腰躬身到車間去，觀察那些司空見慣的行為，思考事物本來的運(yùn)行規(guī)律。
 

MES是生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)管理系統(tǒng)。討論這樣一個(gè)非常復(fù)雜的大題目，縮小范圍是明智的。
 

石油、化工、鋼鐵等流程型企業(yè)不在這個(gè)討論范圍之內(nèi)。MES從這里起源，目前技術(shù)已經(jīng)很成熟了。甚至，MES的標(biāo)準(zhǔn)ISA95（企業(yè)系統(tǒng)與控制系統(tǒng)集成國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)）都留下了這一類企業(yè)的典型特征。
 

某些進(jìn)入“工業(yè)4.0”這類企業(yè)也不在討論范圍之內(nèi)。這類企業(yè)有幾個(gè)特點(diǎn)：市場(chǎng)能力大，不缺訂單。生產(chǎn)模式是大批量按訂單專線裝配。這類企業(yè)首先要消除影響滿足客戶交付的各種不確定性。比如，用總裝廠強(qiáng)勢(shì)的供應(yīng)商備貨機(jī)制，消除裝配生產(chǎn)線的缺貨可能（物料的不確定性）。產(chǎn)品分類后把分散的裝配工序改成按節(jié)拍運(yùn)行的專門生產(chǎn)線（消除時(shí)間不確定性）。訂單利潤(rùn)盈利可以將庫(kù)存損失及設(shè)備資源能力浪費(fèi)忽略。其次，采用成熟的自動(dòng)化、標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)組織生產(chǎn)線的建設(shè)。MES有足夠的成熟經(jīng)驗(yàn)來處理系統(tǒng)的確定性問題。至于要不要做到“熄燈”，基本就是錢的問題了。
 

本文僅討論小批量、多品種、混線生產(chǎn)的離散型定制化生產(chǎn)管理問題。
 

這個(gè)話題將分為三次連載。這是第一部分。

 

MES應(yīng)該做什么？怎么做？

僅僅幾年時(shí)間，全國(guó)一下子冒出上千家MES供應(yīng)商。這說明市場(chǎng)需求旺盛，政府大力推動(dòng)“兩化融合”以及財(cái)政補(bǔ)貼功不可沒?；叵朐凇禘RP改變中國(guó)》的年代，也曾出現(xiàn)類似情景。共同點(diǎn)是用于大批規(guī)模生產(chǎn)效果挺好，轉(zhuǎn)向小批量、多品種、混線生產(chǎn)模式就大量失敗。那么，我們會(huì)不會(huì)重蹈當(dāng)年ERP遍地哀嚎的覆轍呢？

最近看了一些甲方的MES項(xiàng)目招標(biāo)書，有一種感覺，甲方還不了解MES的本質(zhì)是什么，能做什么，不能做什么。標(biāo)書有點(diǎn)像從眾多MES供應(yīng)商解決方案綜合剪貼的一個(gè)文本。目標(biāo)定的不切實(shí)際，從根上就埋下了項(xiàng)目失敗的種子。同時(shí)，我也感覺乙方根本就沒有打算收尾款。

所以，我們有必要重新審視MES——制造執(zhí)行系統(tǒng)。我們不從IT的角度表述它的功能，而是從管理科學(xué)的視角觀察MES是什么？在工廠它該做什么，能做什么？

從功能上，MES主要就分為兩個(gè)部分：決策管理、業(yè)務(wù)流程管理。
 

 

第一部分：MES的決策管理

 

工廠接到一個(gè)訂單，流程大致是:設(shè)計(jì)部門——計(jì)劃部門——分解BOM——查、減庫(kù)存，生成需要生產(chǎn)加工和外協(xié)的工單。先安排所需物料采購(gòu)，再適時(shí)把工單分配到各車間。至此，各車間就拿到一組工單（決策指令），上面有例如車、銑、铇、磨等各個(gè)工序，工單指派到工人（設(shè)備）。

 

MES要做的第一件事情

 

MES的職責(zé)應(yīng)該是從生產(chǎn)計(jì)劃生成工單開始，它負(fù)責(zé)指揮工人和設(shè)備干活的。MES要做的第一件事情是做好所有將要開始的生產(chǎn)準(zhǔn)備，以保證生產(chǎn)資源滿足開工條件。

 

只要具備一定條件，工人（資源設(shè)備）就可以干活了。工廠通常把這個(gè)叫生產(chǎn)準(zhǔn)備。對(duì)簡(jiǎn)單的生產(chǎn)，工人只要有圖紙、物料、機(jī)床就行了。復(fù)雜工序除了主要設(shè)備資源以外，還需要刀具、模具、卡具、量具、場(chǎng)地等等。例如，航天衛(wèi)星裝配工序需要近20種資源條件同時(shí)滿足才能進(jìn)行。需要注意到，有些資源不是專用的，而是競(jìng)爭(zhēng)性資源。MES應(yīng)該做到滿足這些條件，否則無法開工。問題在于我們不是要滿足一次兩次，而是要保證工人8小時(shí)內(nèi)每一件事情都能滿足這些條件。否則要停工待料，生產(chǎn)效率就下降，浪費(fèi)就產(chǎn)生了。

 

MES要做的第二件事情

 

假設(shè)，MES第一件事做的很好，車間不會(huì)發(fā)生停工待料，這樣也是不夠的。MES要做的第二件事是計(jì)算出工人/設(shè)備正確的做事的時(shí)間，并把生產(chǎn)指令轉(zhuǎn)達(dá)到生產(chǎn)資源。我們?cè)谲囬g做的每一件事看起來似乎是獨(dú)立的，其實(shí)它與企業(yè)的整體目標(biāo)密切相關(guān)。所以做事要有先后順序，規(guī)定好什么時(shí)間做什么事情。企業(yè)目標(biāo)常常不止一個(gè)，而是多目標(biāo)。比如，產(chǎn)能最大化、最短交期、最少延遲訂單、最少庫(kù)存、最少加班等等。有些目標(biāo)是相互矛盾的。MES應(yīng)該在決策和這些目標(biāo)之間給出可視化的量化關(guān)系。這個(gè)問題非常復(fù)雜，是當(dāng)代管理科學(xué)最困難的問題之一。解決最復(fù)雜的問題最無奈也是最靠譜的手段就是利用人工經(jīng)驗(yàn)，全世界絕大多數(shù)企業(yè)都是這樣做的。最近幾年，人們用APS（高級(jí)計(jì)劃排程）幫助解決這個(gè)問題。APS是有用的，但能夠作用的范圍是受限的。

 

生產(chǎn)任務(wù)指令下發(fā)到車間，工人就可以干活了。如果生產(chǎn)資源是數(shù)控機(jī)床和自動(dòng)化設(shè)備，那么系統(tǒng)必須通過PLC、DNC、SCADA等一些中間件、數(shù)據(jù)接口、控制系統(tǒng)來指揮它們作業(yè)。這是指令下達(dá)就是通常所說的設(shè)備連接，也是當(dāng)前MES最重要的功能及賣點(diǎn)之一。

 

 

MES要做的第三件事情

 

MES就該做第三件事是生產(chǎn)過程的監(jiān)控。生產(chǎn)過程監(jiān)控主要是兩個(gè)方面，一個(gè)是任務(wù)情況，一個(gè)是資源情況。每個(gè)生產(chǎn)資源（工人）接到生產(chǎn)指令后何時(shí)開始，何時(shí)結(jié)束？做了多少？質(zhì)量情況？有什么異常？設(shè)備情況？運(yùn)行數(shù)據(jù)？這些都是生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)反饋。這是MES最基本的功能。同時(shí)，這也是做好產(chǎn)品的質(zhì)量管理和質(zhì)量追溯主要環(huán)節(jié)。當(dāng)前熱起來的物聯(lián)網(wǎng)傳感器等技術(shù)在這里將發(fā)揮作用。企業(yè)需要的大數(shù)據(jù)分析應(yīng)用的主要數(shù)據(jù)來源也產(chǎn)生在這里。

 

MES要做的第四件事情

 

MES的第四件事情是應(yīng)變和協(xié)同。在車間執(zhí)行生產(chǎn)指令的每天每時(shí)都可能發(fā)生各種各樣的異常變化。這分為主動(dòng)和被動(dòng)兩種。追趕或調(diào)整未能完成計(jì)劃；市場(chǎng)訂單變了，插單、撤單、設(shè)計(jì)需求改變了；設(shè)備故障、物料不到、質(zhì)量返工等問題都要打亂既定的生產(chǎn)次序。我們就必須重新對(duì)生產(chǎn)任務(wù)與資源的配置做出決策，以應(yīng)對(duì)這樣的問題。生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的異變是常態(tài)。它每時(shí)每刻都影響和決定著生產(chǎn)的效率和效益。通常傳統(tǒng)的MES并沒有設(shè)置一個(gè)專門的功能模塊，而是把難題甩給了管理人員。生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)管理的計(jì)劃員、調(diào)度員明天都在如同“消防隊(duì)員”一樣來處理這樣的事情。有些企業(yè)生產(chǎn)管理人員也常用OA社交一類的工具來做這樣的信息溝通。

 

這里我們應(yīng)該關(guān)注車間的生產(chǎn)管理人員的作用。第一，他們應(yīng)該是車間里最有工作經(jīng)驗(yàn)的人。他們明知存在各種低效和浪費(fèi)，都習(xí)以為常，視而不見了。第二，他們被夾在上級(jí)、各管理部門和工人之間，每天被各種矛盾搞得焦頭爛額，但依然是老大:不服你上來試試。第三，他們有很多管理知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，但隨用隨丟，因?yàn)镸ES里沒有數(shù)字化知識(shí)積累的機(jī)制和平臺(tái)。

 

車間管理改革的要點(diǎn)和難點(diǎn)就在于此。這也是MES實(shí)施成功的突破點(diǎn)。

 

處理異常需求就等同于有了新的需求，連同新加入的訂單，就讓我們的系統(tǒng)重新回到了第一件事。我們重新理一下。前面所說MES的第一件事情實(shí)際是對(duì)未來的任務(wù)的感知，以及對(duì)環(huán)境的感知，采購(gòu)配套的情況，庫(kù)存的情況，工具準(zhǔn)備的情況，人力資源的情況等等。這個(gè)感知不僅包括當(dāng)前狀態(tài)，也包括對(duì)未來一段時(shí)間這些資源變化的預(yù)測(cè)。第二件事情就是對(duì)感知的情況進(jìn)行分析，做出決策并發(fā)布執(zhí)行指令。第三和第四件事情，是對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的現(xiàn)狀的感知。而第二件事情就是對(duì)感知的情況進(jìn)行分析，做出決策并發(fā)布執(zhí)行指令。從1234這四件事成的一個(gè)循環(huán)，我們就清晰的看到了一個(gè)“感知、分析、決策、執(zhí)行”循環(huán)過程。然后，進(jìn)行新一輪感知、分析、決策、執(zhí)行，就這樣形成一個(gè)循環(huán)。

 

其實(shí)，小到做一件具體的事情，或者管理一個(gè)工廠，甚至是治理一個(gè)國(guó)家，只要你做決策，就必然要經(jīng)過這四個(gè)過程。

 

不論一個(gè)工廠管理水平非常好，或者非常差，也不論一個(gè)工廠是高度自動(dòng)化的，或者是高度離散性的，他們的生產(chǎn)運(yùn)行管理的過程都是這樣一個(gè)循環(huán)。由此我們可以知道MES的決策功能的好壞的區(qū)別。一個(gè)好的MES它必須對(duì)任務(wù)（訂單）、資源和環(huán)境有足夠的感知，不僅感知到現(xiàn)狀，還能夠感知到未來趨勢(shì)；它能對(duì)感知的情況進(jìn)行科學(xué)的分析并做出恰當(dāng)?shù)臎Q策，同時(shí)對(duì)于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的變化給予敏捷的反應(yīng)。一個(gè)差的MES的感知一定是不完整不準(zhǔn)確的。也許MES會(huì)把決策功能交給人。人的經(jīng)驗(yàn)很重要，但是也是有局限性的。依據(jù)經(jīng)驗(yàn)的分析和粗糙的感知，這個(gè)決策執(zhí)行結(jié)果必然是低效的。

 

 

在1234循環(huán)粗糙的情況下

 

上面說的都是MES應(yīng)該做什么和怎么做。目前絕大多數(shù)的MES都沒有做到這個(gè)“應(yīng)該”，而是直接把分析和決策功能轉(zhuǎn)嫁與管理人員。根據(jù)人的經(jīng)驗(yàn)和習(xí)慣進(jìn)行分析和決策，它的結(jié)果會(huì)是什么樣呢？

 

在車間，工人接到了工單，開工條件具備后就開始生產(chǎn)。但是在后續(xù)的過程中可能發(fā)生缺料等情況，條件不具備了，工人不能歇著，這時(shí)就把這些物料作為在制品庫(kù)存，再去做其他的工單。當(dāng)未來的某個(gè)時(shí)刻條件可以滿足了，人們從暫存庫(kù)拿回繼續(xù)加工。打一個(gè)比喻。車間是一個(gè)水池。水早晚都要流出去。如果水池很淺，水流過去的時(shí)間很短。如果水池很深，水也可以流出去，但需要時(shí)間很長(zhǎng)。我經(jīng)常問企業(yè)一個(gè)問題，如果企業(yè)的資源給一個(gè)典型的訂單獨(dú)享，可以幾天交付？而實(shí)際的訂單交付時(shí)間，往往超過很多倍。這是很常見的現(xiàn)象。

 

下面圖片是車間管理水平不同的示意圖。

 

很多管理者也意識(shí)到這個(gè)問題，但是他們的處理思路是錯(cuò)誤的，尤其是某些生產(chǎn)復(fù)雜產(chǎn)品的高端裝備制造企業(yè)。他們不是通過系統(tǒng)整體改善方法讓水池很淺，而是“精裝修”這個(gè)水池。

 

當(dāng)然也有很多工廠遵循不滿足條件不下工單。其實(shí)，這樣做既浪費(fèi)產(chǎn)能，交期也不能保證。

 

嚴(yán)格說，要求MES做好第一件事情是幾乎不可能的，因?yàn)樗枪S計(jì)劃層面的問題，已經(jīng)超出車間管理的范疇。所以我們不能把MES作為一個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)去實(shí)施，而一定要放到工廠整體系統(tǒng)上定位。比如，財(cái)務(wù)計(jì)劃沒有做好，采購(gòu)計(jì)劃無法執(zhí)行，再好的MES也無能為力。

 

兩個(gè)與MES決策相關(guān)的問題

 

1、物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的感知

 

我們還需要在當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)（萬物相連）的語境下談?wù)劯兄膯栴}。

 

有些人以為有了物聯(lián)網(wǎng)，萬物相連，就可以解決所有的問題，其實(shí)這是錯(cuò)誤的。一個(gè)問題。假設(shè)你的工廠實(shí)現(xiàn)了萬物相聯(lián)，當(dāng)你接到一個(gè)訂單，能不能告訴我什么時(shí)間可以交付？與資源連接是解決縱向連接問題，連接后可以感知資源的現(xiàn)狀，可以管理控制資源的運(yùn)行。但是，如果沒有沿著任務(wù)方向（橫向）的連接，我們就無法知道在什么時(shí)間如何控制，控制什么。所以，我們就無法回答上面這個(gè)看似非常簡(jiǎn)單的問題。

 

物聯(lián)網(wǎng)有兩個(gè)問題需要研究，而且是很大的問題，只言片語無法展開。一個(gè)問題是：物聯(lián)網(wǎng)能夠感知現(xiàn)狀，但是如何能夠感知未來？另一個(gè)問題是：我們總是習(xí)慣在資源獨(dú)享的環(huán)境下研究思考物聯(lián)網(wǎng)問題；未來我們更多的要在競(jìng)爭(zhēng)的環(huán)境下去考慮。在網(wǎng)絡(luò)上看到一副圖挺有意思，把它放在車間看看。有很多工單都需要到下面這個(gè)資源去。這些工單傳感器會(huì)顯示很多綠燈。誰告訴我，該停還是該走？誰先走，誰后走？

 

 

現(xiàn)在有很多工廠熱衷于搞連接，數(shù)據(jù)采集。這對(duì)于打開長(zhǎng)期以來的“車間黑箱”，增加可視化的環(huán)境是有好處的。但是這必須要區(qū)分生產(chǎn)模式、需求環(huán)境、投入產(chǎn)出比、輕重緩急、數(shù)據(jù)時(shí)效和價(jià)值。當(dāng)連接這件事對(duì)實(shí)現(xiàn)企業(yè)的目標(biāo)和作出正確的決策有重要作用的時(shí)候，其標(biāo)準(zhǔn)是能夠產(chǎn)生價(jià)值，就一定要做好連接。否則，還是研究直接影響效率、質(zhì)量、成本的環(huán)節(jié)更加迫切。作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)反饋就是連接人與設(shè)備的一種有效方法，幾乎花不了多少錢。如果你的工廠決策管控不科學(xué)，每天反饋一次都管理不好，那么，采用每個(gè)小時(shí)反饋一次甚至實(shí)時(shí)反饋又能夠得到什么好處呢？

 

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)高緯度的網(wǎng)絡(luò)，存在著“信息迷失”現(xiàn)象。工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的特征決定了它不能套用市場(chǎng)端、客戶端的物聯(lián)網(wǎng)的概念和方法，更不能用類似電商模式、共享單車模式去思考工業(yè)管理方面的問題。

 

德魯克曾說過，“沒有什么比正確地回答了錯(cuò)誤的問題更危險(xiǎn)的。”

 

當(dāng)前我們處在一個(gè)“新技術(shù)爆炸”的年代，大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)、人工智能、機(jī)器人、比特幣、區(qū)塊鏈和很多很多新概念新詞層出不窮。別說工廠了，就連我們這些搞技術(shù)的人都拼命跟進(jìn)。很多企業(yè)家都在為會(huì)不會(huì)耽誤了這一撥新技術(shù)時(shí)代而焦慮，卻不知只有深入理解這些技術(shù)的底層結(jié)構(gòu)和支撐它們的基礎(chǔ)條件更加重要。對(duì)于新技術(shù)的實(shí)施，企業(yè)的戰(zhàn)略思考和戰(zhàn)術(shù)實(shí)施、長(zhǎng)期利益和短期目標(biāo)、永遠(yuǎn)要放在企業(yè)運(yùn)營(yíng)的效率、質(zhì)量、成本上。首先放在改善生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的管理方面。我們不能正確地回答一個(gè)錯(cuò)誤的方向問題。

 

2、應(yīng)對(duì)決策困惑的“良藥”——大建倉(cāng)庫(kù)

 

最近幾年我接觸到很多企業(yè)，他們都在大搞倉(cāng)庫(kù)建設(shè)。甚至有一個(gè)做汽車零部件的小企業(yè)，也準(zhǔn)備建一個(gè)立體的大型倉(cāng)庫(kù)。庫(kù)存似乎是解決所有生產(chǎn)管理問題的“良藥”，豈不知這是在給自己挖坑。在過去，我至少親歷過兩個(gè)企業(yè)被庫(kù)存壓死。浙江有一個(gè)做電機(jī)的企業(yè)，以前，在一個(gè)小作坊里生產(chǎn)，年產(chǎn)值五個(gè)億。因?yàn)闆]有空間，所以逼著他們必須得減少庫(kù)存。后來企業(yè)發(fā)展了，建了一個(gè)巨大的工廠，有地方存放物料了，產(chǎn)值還是五個(gè)億，然而，不到兩年的時(shí)間在制品庫(kù)存就達(dá)到兩個(gè)多億，資金鏈幾乎斷裂。

 

由于人的經(jīng)驗(yàn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足車間復(fù)雜的生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)管理的需求，于是就出現(xiàn)了很多的不確定性。而庫(kù)存的確是消除這種不確定最有效的措施，關(guān)鍵是你能不能承擔(dān)這些額外的財(cái)務(wù)成本。不從科學(xué)決策去找問題的原因，而是大建倉(cāng)庫(kù)，這同樣是“正確地回答了一個(gè)錯(cuò)誤的問題”。

 

第二部分：MES的業(yè)務(wù)流程管理

 

當(dāng)我們作出的決策以后。不管是系統(tǒng)作出的決策，還是人為制定的舉措，都需要生產(chǎn)資源去執(zhí)行這個(gè)決策。如何精準(zhǔn)執(zhí)行決策就進(jìn)入了業(yè)務(wù)流程管理領(lǐng)域。

 

業(yè)務(wù)流程管理包括三個(gè)方面。一個(gè)是機(jī)制和流程；一個(gè)是標(biāo)準(zhǔn)和文化；一個(gè)是專業(yè)和技術(shù)。

 

機(jī)制和流程

 

典型的MES有11個(gè)功能模塊，當(dāng)中都內(nèi)嵌了很多標(biāo)準(zhǔn)的生產(chǎn)管理流程。我們應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，主流的MES供應(yīng)商的軟件是匯集總結(jié)了很多優(yōu)秀企業(yè)案例的管理經(jīng)驗(yàn)。乙方到企業(yè)實(shí)施MES第一件事情就是梳理企業(yè)現(xiàn)有的生產(chǎn)管理流程。很明顯，軟件MES的生產(chǎn)管理流程和企業(yè)現(xiàn)有的肯定是不一樣的。而且我們還應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，企業(yè)的現(xiàn)有管理流程不管它是先進(jìn)還是落后，至少是適合企業(yè)的管理現(xiàn)狀。這樣我們必須處理一個(gè)“誰適應(yīng)誰”的問題。這里也埋下了一個(gè)實(shí)施風(fēng)險(xiǎn)。我們不能武斷的說某一個(gè)機(jī)制和流程好，另一個(gè)不好。比如物料是配送好？還是領(lǐng)料好？但是所有的管理機(jī)制、管理流程以及管理軟件交互界面的設(shè)計(jì)有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，這就是最少中間環(huán)節(jié)，避免低級(jí)錯(cuò)誤，少做重復(fù)事情，明確責(zé)任義務(wù)。

 

 

業(yè)務(wù)流程管理與決策管理是密不可分的兩個(gè)領(lǐng)域。業(yè)務(wù)流程的改變必然引起決策流程的響應(yīng)。在企業(yè)系統(tǒng)管理軟件的實(shí)施過程中，因?yàn)榱鞒讨亟M、流程再造導(dǎo)致項(xiàng)目失敗的例子數(shù)不勝數(shù)。針對(duì)流程重組再造，應(yīng)該提出幾個(gè)問題思考。甲方真的對(duì)自己多年的經(jīng)驗(yàn)積累喪失信心了？對(duì)于重組的流程，乙方用沒用定量的方法證明比現(xiàn)有的流程效率高?對(duì)于新流程的決策和執(zhí)行存在的困難，雙方是否都有足夠的應(yīng)對(duì)措施？

 

標(biāo)準(zhǔn)和文化

 

企業(yè)管理的標(biāo)準(zhǔn)化是指企業(yè)全體員工的群體意識(shí)、習(xí)慣、行為規(guī)范有沒有統(tǒng)一的范式，這與企業(yè)文化密切相關(guān)。所有的工人看見機(jī)床臟了，很自覺地會(huì)清理一下。這個(gè)小事就從一個(gè)側(cè)面反映了管理標(biāo)準(zhǔn)化。實(shí)施MES軟件項(xiàng)目是貫徹MES本身的管理流程標(biāo)準(zhǔn)的過程。這兩者之間的差別帶來MES實(shí)施風(fēng)險(xiǎn)。MES是一個(gè)底層的甚至涉及到每個(gè)員工的軟件，在項(xiàng)目實(shí)施之前就要考慮到他的企業(yè)文化和管理水平能不能適應(yīng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臉?biāo)準(zhǔn)管理。在實(shí)施MES之前，企業(yè)實(shí)施5S、精益等管理改善，其本質(zhì)就是讓員工養(yǎng)成一個(gè)良好的群體習(xí)慣。對(duì)于一個(gè)管理還很粗放的中小企業(yè)，不建議他們實(shí)施MES項(xiàng)目，因?yàn)樗麄兊幕A(chǔ)條件差，實(shí)施風(fēng)險(xiǎn)很大。

 

MES供應(yīng)商經(jīng)常抱怨，甲方?jīng)]完沒了的二次個(gè)性化開發(fā)。其實(shí)這很正常的。企業(yè)管理水平有差異，員工都有自己的習(xí)慣，強(qiáng)行改變會(huì)讓他不適應(yīng)。無非是一些表單和操作界面，就按他們的需求做會(huì)減少很多障礙。既然MES是一個(gè)底層的操作系統(tǒng)，涉及到每個(gè)工人，所以，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)必須要考慮到公平和公正，不能損害了部分員工的利益。

 

不論是更多吸收企業(yè)既有流程、經(jīng)驗(yàn)和習(xí)慣，或者是進(jìn)行新的流程改造，只要是信息化、無紙化、標(biāo)準(zhǔn)化的建設(shè)，對(duì)于甲方企業(yè)都是一個(gè)陣痛和考驗(yàn)。這里乙方的實(shí)施經(jīng)驗(yàn)和甲方的容忍、導(dǎo)入措施和步驟顯得尤為重要。

 

專業(yè)和技術(shù)

 

搞一個(gè)“進(jìn)銷存”就說自己是ERP。現(xiàn)在MES也遇到了同樣的處境。實(shí)際上，MES是一個(gè)包含了很多工業(yè)管理知識(shí)的企業(yè)管理系統(tǒng)。其典型的11個(gè)功能模塊，任何一個(gè)拿出來展開都是一個(gè)獨(dú)立技術(shù)專業(yè)領(lǐng)域管理系統(tǒng)。比如，資源管理模塊中的刀具管理子模塊，用半天時(shí)間給客戶講清楚都不容易。把工藝管理和文檔管理展開并不比一個(gè)PDM功能差多少。一個(gè)成熟的MES的質(zhì)量管控和質(zhì)量追溯方面匯集了豐富的管理經(jīng)驗(yàn)，如果在同類行業(yè)中貫徹實(shí)施，將為企業(yè)的質(zhì)量管理提供很大的幫助。MES應(yīng)該是一個(gè)技術(shù)含量比較高的工業(yè)管理軟件。在當(dāng)前MES市場(chǎng)魚龍混雜的情況下，甲方既要睜大眼睛辨別優(yōu)劣，也不能把豆包不當(dāng)干糧。甲方采用多家供應(yīng)商“比稿”“學(xué)”方案，湊個(gè)高標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)書，最后低價(jià)中標(biāo)的策略，最終損害的是自己。

 

業(yè)務(wù)流程管理與決策管理的關(guān)系

 

業(yè)務(wù)流程是企業(yè)的價(jià)值鏈條上的一系列活動(dòng)以及它們之間的關(guān)系構(gòu)成的。業(yè)務(wù)流程之間的層次關(guān)系體現(xiàn)業(yè)務(wù)部門之間的層次關(guān)系，本質(zhì)上是決策層次的關(guān)系。同一層次的業(yè)務(wù)流程存在著相互合作、相互制約、相互促進(jìn)，反映出業(yè)務(wù)流程之間的邏輯關(guān)系。一個(gè)業(yè)務(wù)流程可以為其它多個(gè)并行的業(yè)務(wù)流程服務(wù)，也可能以其它的業(yè)務(wù)流程的執(zhí)行為前提。層疊、交織、網(wǎng)狀、甚至包括循環(huán)，構(gòu)成了企業(yè)的業(yè)務(wù)流程非常復(fù)雜的情景。

上面的圖片的左側(cè)是業(yè)務(wù)流程的梳理圖。對(duì)于類似這樣的圖，企業(yè)的業(yè)務(wù)主管可能絞盡腦汁地梳理過不止一遍。事實(shí)上，即使我們?cè)賴?yán)密地去梳理勾畫也難以把各個(gè)業(yè)務(wù)模塊之間千絲萬縷的相互制約影響的關(guān)系理清楚?？墒?，我們?yōu)槭裁匆@樣費(fèi)力地去梳理？我們想找到什么？我們要達(dá)到什么目的？

 

其實(shí)，我們就是在尋找業(yè)務(wù)流程管理與決策管理之間的關(guān)系。讓我們?nèi)绱速M(fèi)神費(fèi)力的原因是，我們總是想用決策執(zhí)行的結(jié)果去彌補(bǔ)決策本身的缺陷。我們梳理出來的那些邏輯、規(guī)則、經(jīng)驗(yàn)本來應(yīng)該用于做出決策之前，而不是已經(jīng)形成結(jié)果之后。梳理業(yè)務(wù)流程的工作實(shí)際是替決策管理做的。

 

如果僅有人工決策，而不是可以量化的數(shù)字化的決策管理系統(tǒng)，我們甚至都不知道梳理出來的結(jié)果教給誰去學(xué)習(xí)。

 

MES是業(yè)務(wù)流程管理的平臺(tái)和載體，也應(yīng)該是具有決策功能的大腦。如果MES具備一個(gè)智能的大腦，能夠做出量化和優(yōu)化的決策，生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)所有的業(yè)務(wù)流程指令都出自這個(gè)大腦，那么就會(huì)把所有的業(yè)務(wù)流程的現(xiàn)狀、各業(yè)務(wù)流程之間的關(guān)系以數(shù)字圖表等可視化的形式呈現(xiàn)出來。

 

系統(tǒng)集成---MES成功的關(guān)鍵

 

一些人認(rèn)為，MES的系統(tǒng)集成就是連接設(shè)備硬件，再把企業(yè)相關(guān)的一些軟件系統(tǒng)連起來，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)互通共享，即通常所說的“打通信息孤島”。我覺得這個(gè)理解有點(diǎn)不是很全面。通常表述MES功能（例如MES招標(biāo)書）會(huì)說明要有接口與ERP等系統(tǒng)做集成，需要讀寫交換哪些數(shù)據(jù)。這也是把系統(tǒng)集成停留在數(shù)據(jù)流通的層面。一個(gè)不是很貼切的比喻，飛機(jī)集成商要的不光是機(jī)頭和機(jī)身連起來，更要實(shí)現(xiàn)連起來的功能。

 

系統(tǒng)集成分兩個(gè)方面說。一個(gè)是連接本身。一個(gè)是集成的目的。

 

實(shí)施MES系統(tǒng)集成，硬技術(shù)方面必須應(yīng)對(duì)數(shù)據(jù)治理難題。工廠可能有“萬國(guó)設(shè)備”，也有不同時(shí)期不同供應(yīng)商的不同信息化系統(tǒng)。MES需要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享、交換、統(tǒng)計(jì)、分析。現(xiàn)實(shí)是，多數(shù)企業(yè)的信息化建設(shè)出現(xiàn)了各種各樣的問題，數(shù)據(jù)異構(gòu)，系統(tǒng)異構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)異構(gòu)，再組合了交換機(jī)、路由器、防火墻和應(yīng)用服務(wù)器，再綁定Web Service，加上ESB本身的復(fù)雜，再不行就使用中間件，確實(shí)夠熱鬧的。這樣數(shù)據(jù)治理就非常困難，好的、壞的、新的，舊的很難搞清楚。有時(shí)候，這種現(xiàn)象不可避免，除非你不和外面合作。這確實(shí)需要很專業(yè)的技術(shù)處理。信息化建設(shè)的基礎(chǔ)架構(gòu)十分重要，須要專業(yè)人士設(shè)計(jì)，否則后患無窮。

 

企業(yè)信息化的系統(tǒng)集成的主要目的是為了讓企業(yè)的目標(biāo)（任務(wù)）和資源的不同層次和不同維度的配置信息實(shí)現(xiàn)自由流動(dòng)。數(shù)據(jù)聯(lián)通、共享僅僅是系統(tǒng)集成的表現(xiàn)形式，而不是目標(biāo)。

 

從決策管理來說，MES的系統(tǒng)集成分三個(gè)方向。由于關(guān)于系統(tǒng)集成的概念挺多，難以辨別。本文采用一種很直觀的，就是點(diǎn)、線、面。

 

點(diǎn)的集成

 

點(diǎn)的集成是基于具體的生產(chǎn)指令。生產(chǎn)指令就是工單上各工序（或工步）具體的確定的作業(yè)任務(wù)。這個(gè)指令要與所有的生產(chǎn)資源進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)信息的上通下達(dá)，這很重要，已形成共識(shí)，無需多做解釋。需要說的是，不同的生產(chǎn)模式，不同的生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)，不同的決策機(jī)制，對(duì)連接的需求是不同的。對(duì)于自動(dòng)化程度很高的生產(chǎn)，連接不僅重要，很小的延時(shí)和抖動(dòng)都不能容忍。對(duì)離散型的生產(chǎn)模式，當(dāng)管理水平達(dá)到一定高度，系統(tǒng)數(shù)據(jù)更新的速度很快，也需要對(duì)資源的連接。對(duì)以人力資源為主的離散型制造，連接幾臺(tái)設(shè)備并不那么急需，做好報(bào)工（生產(chǎn)反饋）比較實(shí)在。

 

線的集成

 

MES是一個(gè)車間管理系統(tǒng)。當(dāng)然，你也可以說一個(gè)MES管了一個(gè)工廠的很多車間。但是每一個(gè)車間都是獨(dú)立的。因?yàn)檐囬g的MES接到的任務(wù)是工單，而不是訂單。線的集成基于工單的生產(chǎn)指令。

 

車間接到工單，工單有很多不同的工序。一個(gè)車間有各種各樣的資源。通過點(diǎn)的集成實(shí)現(xiàn)了各個(gè)作業(yè)指令和各個(gè)資源的連接。問題是，車間會(huì)同時(shí)接到很多工單。每個(gè)資源（工人）也會(huì)接到很多指令。工人干活只會(huì)關(guān)心做好現(xiàn)在要求我做的事情。他不會(huì)關(guān)心工單順序、車間產(chǎn)能、訂單交期。線的集成就是用信息流把車間里各種作業(yè)的物質(zhì)流關(guān)聯(lián)起來，同時(shí)滿足車間管理的各項(xiàng)指標(biāo)。因此，它必須與和車間相關(guān)的各種信息系統(tǒng)集成，比如在制品庫(kù)存管理、工具模具管理、設(shè)備資源管理、人力資源管理等等。

 

如同前面所說，系統(tǒng)集成的目的:為了讓任務(wù)與資源的配置信息實(shí)現(xiàn)自由流動(dòng)。檢驗(yàn)企業(yè)信息化系統(tǒng)的線的集成（車間層面）是否實(shí)現(xiàn)以及集成的程度，就是看在沒有人的干預(yù)，或者人很少干預(yù)的情況下，數(shù)據(jù)流是否能自由流動(dòng)？

 

面的集成、端對(duì)端的集成

 

滿足訂單交付是工廠的主要訴求。工廠有各種不同專業(yè)分類的車間，由很多車間以及工廠的計(jì)劃、倉(cāng)庫(kù)、采購(gòu)、設(shè)計(jì)、銷售、財(cái)務(wù)等管理部門組成一個(gè)工廠的平面。這就需要對(duì)這個(gè)平面上的所有業(yè)務(wù)實(shí)施統(tǒng)一協(xié)同優(yōu)化的管理。如果再加上與工廠進(jìn)行物質(zhì)、信息、資金、能源交換的供應(yīng)商、客戶等，就形成一個(gè)巨大的平面。面的集成基于訂單生產(chǎn)指令。我們需要提供信息系統(tǒng)對(duì)這個(gè)平面上的物質(zhì)流、資金流、信息流管理，這就是“面的集成”。而在這個(gè)平面上任意兩個(gè)終端之間需要協(xié)同的連接就是端到端的集成

 

在這個(gè)層面，數(shù)據(jù)流的流動(dòng)頻度遠(yuǎn)低于點(diǎn)和線的集成。同時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入比車間層面更為復(fù)雜的領(lǐng)域，已經(jīng)很難做到實(shí)時(shí)優(yōu)化了，人對(duì)系統(tǒng)的干預(yù)也是不可避免的。

 

面的集成似乎超過MES本身的范疇，卻是不得不做的事情。從系統(tǒng)科學(xué)講，MES的面的集成要溝通含各個(gè)車間、科室組成的工廠系統(tǒng)，以及這個(gè)工廠系統(tǒng)與環(huán)境的聯(lián)系，以信息的方式展現(xiàn)出它們的物理活動(dòng)在時(shí)間及空間上的協(xié)同關(guān)系。

 

關(guān)于端到端的集成更為復(fù)雜。僅舉一個(gè)端到端集成的例子。車間裝配生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)某個(gè)部件安裝尺寸需要修改。信息經(jīng)過設(shè)計(jì)部門再把修改信息傳遞到部件供應(yīng)商。端到端集成就是要求供應(yīng)商恰好裝配需要的時(shí)間提供了零部件。

 

 

傳統(tǒng)信息化管理軟件架構(gòu)的缺陷

 

企業(yè)的生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)管理從上到下，從里到外是一個(gè)不可分割的整體。涉及到整體功能，它的分系統(tǒng)或子系統(tǒng)是不能割裂開來獨(dú)立研究的。如果一個(gè)企業(yè)的計(jì)劃和供應(yīng)鏈系統(tǒng)很不到位，那么期望做一個(gè)精準(zhǔn)的MES是沒有意義的。粗獷的車間管理狀態(tài)下期望做出高效的生產(chǎn)計(jì)劃和供應(yīng)鏈管理也是不可能的。因此，MES必須在妥善的整體規(guī)劃下才能夠設(shè)計(jì)和實(shí)施。

 

如何認(rèn)識(shí)和把握整體，我們的認(rèn)識(shí)是一個(gè)發(fā)展的過程。隨著認(rèn)識(shí)論不斷深化，方法論也在進(jìn)行不斷深化和演變。在過去一段很長(zhǎng)的歷史中，我們的認(rèn)識(shí)論是以還原論為主的。這是由于，一方面對(duì)于一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)我們能從定性的方面去分析和認(rèn)識(shí)，卻無法用數(shù)學(xué)方法去描述，也找不到定量分析的工具。另一方面，還原論的核心思想是: 部分之和等于整體。所以我們覺得只要對(duì)每一個(gè)部分有足夠的認(rèn)識(shí)，就等于認(rèn)識(shí)了總體。于是，我們把一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)切割成很多部分去認(rèn)識(shí)，把非線性問題轉(zhuǎn)化為線性問題去處理。

 

工業(yè)企業(yè)的生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)管理是一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)。從宏觀規(guī)劃到戰(zhàn)術(shù)設(shè)計(jì)，從生產(chǎn)計(jì)劃、車間管理到現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行，從企業(yè)內(nèi)部的管理到企業(yè)外部協(xié)調(diào)，在應(yīng)對(duì)這樣一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)，當(dāng)我們還無法把控整體時(shí)，只能拆分處理。于是就有了ERP、MES、SCM等縱向切分的系統(tǒng)管理工具，以及橫向切分的PLM等等。這樣做的同時(shí)，也提出了需要把各個(gè)分開的系統(tǒng)實(shí)施整體的集成難題。這樣切分還不夠的時(shí)候，還有類似“一個(gè)流”、“JIT”、“TOC”、“節(jié)拍”等方法把一個(gè)完整的生產(chǎn)過程繼續(xù)切塊分段管理。

 

整體和局部?jī)烧卟豢煞指?。?ldquo;細(xì)節(jié)決定成敗”的精益管理的核心思想也只說對(duì)了一半。更多的時(shí)候是“系統(tǒng)決定成敗”。復(fù)雜系統(tǒng)有自己特定的系統(tǒng)屬性。當(dāng)我們通過對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行切割，把非線性系統(tǒng)進(jìn)行線性處理，復(fù)雜系統(tǒng)本身的屬性就不復(fù)存在。

 

20世紀(jì)末期，系統(tǒng)科學(xué)及運(yùn)籌學(xué)、現(xiàn)代工業(yè)工程有了長(zhǎng)足的發(fā)展。尤其是應(yīng)用數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)等IT技術(shù)突飛猛進(jìn)，為我們認(rèn)識(shí)整體以及處理整體與局部的關(guān)系提供了可能。過去無法建模描述的問題現(xiàn)在可以做了。過去計(jì)算時(shí)間需要以“年”計(jì)的，現(xiàn)在很短時(shí)間可以求解了。所以，現(xiàn)在我們有條件也應(yīng)該重新審視過去基于還原論的所有管理理論、方法和工具。

 

ERP的可以分為決策管理和流程管理兩部分。MES也可以分為這兩個(gè)部分。我們將要分析的SCM、PLM系統(tǒng)管理軟件同樣是這樣。于是我們看到它們共同的特點(diǎn)。管理軟件都是由兩部分組成的。一部分是決策管理，另一部分是業(yè)務(wù)流程管理。目前幾乎所有的系統(tǒng)管理軟件，決策管理都是基于人工經(jīng)驗(yàn)。而這些軟件業(yè)務(wù)流程管理則實(shí)實(shí)在在的匯聚了企業(yè)很多知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)。而這一個(gè)現(xiàn)象正好的驗(yàn)證了ERP和MES很多案例失敗的原因。如果軟件的決策不靠譜，只能棄之不用。業(yè)務(wù)流程管理匯集了企業(yè)的經(jīng)驗(yàn)，就能很好地應(yīng)用。。

 

通常傳統(tǒng)的管理系統(tǒng)是獨(dú)立分別實(shí)施的。如果缺乏很好整體設(shè)計(jì)規(guī)劃和設(shè)計(jì)，那么各個(gè)軟件之間的系統(tǒng)集成就停留在數(shù)據(jù)聯(lián)通，數(shù)據(jù)共享的層面，不能實(shí)現(xiàn)整體的運(yùn)行協(xié)同和優(yōu)化。這樣就留下了“信息孤島”難題。

 

 

關(guān)于MES的標(biāo)準(zhǔn)問題

 

MES（也包括ERP）的決策管理應(yīng)該是它們的核心功能。事實(shí)上，決策的低效和無效是這些管理系統(tǒng)實(shí)施失敗的重要原因。很多情況下，進(jìn)銷存成了ERP的主要功能了；MES僅僅做一些車間的業(yè)務(wù)流程管理和信息的上傳下達(dá)。而所有的決策都由人工取代。現(xiàn)在，當(dāng)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，讓我們有能力以知識(shí)自動(dòng)化的方式把人的領(lǐng)域知識(shí)置入生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)管理的模型中，并且有足夠能力實(shí)施優(yōu)化運(yùn)算的情況下，這些管理軟件的決策功能得到了釋放。因此，我們有必要重新審視MES的標(biāo)準(zhǔn)問題，尤其是在離散性制造業(yè)。

 

MES的標(biāo)準(zhǔn)ISA95（企業(yè)系統(tǒng)與控制系統(tǒng)集成國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)）是MESA二十多年前制定的。我在五年前寫的一篇文章就提出，ISA95的標(biāo)準(zhǔn)和思想在流程型工業(yè)管理中應(yīng)用應(yīng)當(dāng)是水到渠成的，但是，在離散型制造業(yè)管理中應(yīng)用仍有一段路程。MES在很大程度上是獨(dú)立的信息系統(tǒng)，面向解決一個(gè)個(gè)單一的問題，是松散的。這些解決方案不符合管理層的根本預(yù)期。

 

我國(guó)的《標(biāo)準(zhǔn)法》指出，“制定標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)當(dāng)在科學(xué)技術(shù)研究成果和社會(huì)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，深入調(diào)查論證，廣泛征求意見，保證標(biāo)準(zhǔn)的科學(xué)性、規(guī)范性、時(shí)效性，提高標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量”。我們應(yīng)該注意到當(dāng)前制造業(yè)的范式與幾十年前的情況發(fā)生了很大變化。MES起源于鋼鐵化工行業(yè)，這些行業(yè)本質(zhì)上是大規(guī)模生產(chǎn)。當(dāng)我們的市場(chǎng)行為和消費(fèi)模式已經(jīng)進(jìn)入個(gè)性化需求年代，MES的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該與時(shí)俱進(jìn)。很顯然，當(dāng)MES應(yīng)用于小批量、多品種、混線生產(chǎn)定制化模式的時(shí)候，MES原來的標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)不夠科學(xué)性，也就沒有時(shí)效性了。