MES在各行业中的需求与解决方案（十一）

6 过程工业和制造工业MES应用的相似与差异

    今天高性能运营管理的理念必须能处理各种需求，能灵活应对多种挑战。这包括了快速变化的客户需求和采购市场。

    这些变化直接影响每天的生产规划，以及相关的生产工单控制。在过程工业，启动和关闭过程，以及产品和负载变化比过去更加频繁。在制造工业，批量的收缩都伴随着产品更换的数量增加和产品变化的数量提高。

    对这两个工业，应对这些挑战需要提高自身竞争力，这样才能在全球市场取得成功。

    这两个工业的各自具体问题需要实施多种专业的解决方案。然而，除了基本的MES任务有内在的相同，还有许多结构的类比，所以能使用共同的解决方案。相互尊重和取长补短有助于方案实施，并有助于打破行业之间的障碍。尤其在混合生产制造，会从这种做法中直接获益。

    下面将介绍两个行业直接可见的相似性和结构化类比。之后介绍特性的不同。

    6.1 相似

    过程工业和制造工业都有阻碍相邻业务流程协调的共同缺点。这限制了企业内的信息流动，从而限制运营管理的动态和高效。

    几乎所有行业都有共享相同信息的障碍：

    ●MES应用在工厂内不能充分联网。这导致了决策支持和运营控制数据的可用性不足；

    ●信息更新不足；

    ●由于不同的数据结构和信息细节，高层ERP系统与MES应用之间的组织方式不一致；

    ●缺乏合适的工具来弥补这一信息沟壑，而市场为导向的制造业需要这种控制机制。

    尽管在这两个行业的制造企业有不同的特性，但他们有一些共同的经济目标：

    ●原材料和能源的有效利用；

    ●最小化生产的中断；

    ●提高工厂利用率；

    ●管理多元化产品；

    ●一致的高产品质量。

    对于所有细分市场和行业，MES必须提供实时的垂直和水平集成，并与相邻系统保持同步。有了这些要求，对过程工业和制造工业用MES应用支持规划和监视，有效组织和执行生产订单是非常重要的。

    在连续制造中，生产主要执行批处理或半批处理过程。过程工业中的批处理可等同于制造工业中的部件生产。工厂往往由连网的制造区组成，它们也可以彼此独立运行。这可对应于制造工业的独立生产区。这些生产区间的互动水平取决于所制造的产品。在各种情况下，各个区之间的产品流必须协调和同步。

    具有集成批处理控制功能的过程控制系统使用所谓的主站与控制配方管理相应的制造过程。这些配方定义了原料转化为产品需要的生产规程和生产参数。此外，配方定义确保了生产过程在特定的公差范围内执行。

    配方也可在控制系统（DCS）级上管理和执行。如果这种“智能”子系统集成到MES环境，执行的智能就从MES应用转移到设备控制级。

    这种分布式智能的优点是与MES应用有一定的独立性。一旦MES失效，与生产单元相关的生产可以继续。

    制造工业也有相应的对等方式。在高度自动化的生产中，灵活的机器人控制组装生产线，不同的程序用于输送、装卸、组装或焊接过程，由机器人控制器用面向产品的方式进行管理。

    在批处理过程中，文档通常仅包括特定的图表，在批处理生产期间生成。这些通常包括在批处理的报告中。把连续记录转换成与特定批次相关的时间离散表示是过程工业对MES应用的要求。这个功能需要一个与DCS配方模块的接口，使批处理事件与对应的趋势数据建立相关性。

    这种接口能够无缝地记录制造数据，以及有每个产品的批处理跟踪。系统干预，以及改变工作流、配方和批处理报告以一种全面、可再生、防篡改的方式记录。

    在制药厂，这个功能是FDA法规21 CFR部分 11中必须遵守的要求。此功能在食品和饮料行业的要求比较宽松。

    过程工业中的产品生命周期管理（PLM）与制造工业是相同的。这些系统收集安全相关组件的数据，对它们的跟踪远远超出了实际生产，例如安全气囊，制动器和马达控制器。跨越生产边界的追踪，要求组件的最重要数据与唯一序列号，或者至少一个批号相关。在组装过程中，这个组件集成到较大的组件中，最后存在最终的产品中。该组件的数据包含在产品的记录中。生产指南和规定中必须给予考虑。

    无论是流程工业还是制造行业都面临工程和设计集成的持续挑战，两者之间包括了依靠“单点信息”原则的自动化水平。