智能工厂数字化转型核心——MES/MOM脑图
2024-07-26 13:33:09 0 举报AI智能生成
智能工厂数字化转型核心——MES/MOM脑图是一种用来展示智能制造工厂中MES（Manufacturing Execution System）和MOM（Manufacturing Operations Management）系统的关键内容和核心功能的脑图。MES和MOM是智能制造领域的重要组成部分，它们是用来实现工厂数字化转型的关键技术和系统。MES负责生产执行和生产过程控制，包括生产计划排程、生产数据采集、设备控制、质量管理等功能；而MOM更加综合，包含了MES的功能，并且涵盖了更多的生产管理和运营管理方面，如设备管理、能源管理、人力资源管理等。通过脑图，工厂管理者和相关人员可以快速了解MES/MOM系统的各个功能和作用，帮助他们理解系统的重要性和价值。
作者其他创作
大纲/内容
1数字化整体架构
在数字化技术中，既需要纵向“人机料法环”的集成，又需要横向“人财物产销”的融合，涉及面较广、复杂度较高，MES/MOM 是实现集成与融合的不二之选⭐
2.介绍
MES 的概念最早见于 ISA-95，后随着发展将此概念改为 MOM⭐
MES/MOM从应用的耦合度来看有松耦合、紧耦合之分⭐
松耦合
主要为数据层面的集成应用
项目可实施性
因项目复杂度低、展示效果较佳而成为供应商的主流实施方向
紧偶合
与现场数字生产设备进行集成，参与设备的控制
输出价值
是实现“自动化做执行，信息化做决策”的智能工厂的必要途径
数字化整体架构⭐
IAAS（基础设施层）
设备选型： 难点在于数字化设备品种较多，通信协议多，且存在部分国外垄断设备，融合难度大
网络设计：稳定的工业网络是现场数字化融合的基石，主网络可采用光纤环网设计，子网络可融合 5G，同时考虑留有适量的余量或扩展接口，方便后续设备的快速接入
PASS（平台层）
IoT 层实现 IT 与自动化之间数据自由交互
协议层：该层难点在于现场各设备厂家通信协议众多并存（如TCP/IP、S7、Profibus-DP、PROFINET、CC-Link 等），甚至部分专有、进口设备由于厂家垄断，被封锁通信协议。
SAAS（软件层）
“一一对应” ： 现场控制层的请求和 MES/MOM 层的响应是严格一一对应的，防止出错，现场设备控制层一般作为业务需求的发起端（即请求）。
“有求必应” ：现场控制层发起一次请求后，MES/MOM 必须在一定的时间内有响应，控制器据此控制设备动作与否，避免没有响应导致设备出现“该开不开，该停不停”（“该开不开”：如离散行业输送线未接收到继续运行的响应会导致停线事故，影响生产节拍；如流程行业搅拌器未及时接受到动作指令会导致整釜浆料质量不合格而废弃。
对于系统建设建议要遵循“二八原则” ：
20% 是正常的业务流程
80% 是各种异常情况的处理，异常处理机制决定了系统的稳定性、鲁棒性，也是系统设计水平高低的体现。
紧耦合 MES/MOM 的成功落地建议遵循“4321 原则”
蓝图设计：花费 40% 的成本（人力、时间等）进行业务调研、业务梳理、技术选型、架构设计、蓝图设计、FDS 等
开发：花费 30% 的成本进行功能模块开发、模块标准化等
测试：花费 20% 的成本进行正常测试、异常测试、压力测试等
运维：正式上线运行后,花费 10% 的成本进行日常运维、后续必要升级等。
变更：在项目实施过程中，从项目管理的角度而言，要做好变更管理，业务的过多变更说明前期的业务调研、业务梳理等工作做的不够细致深入，变更过多会导致需求紊乱，甚至导致蓝图、架构、FDS 等均需重新开始，增加项目失败的风险。
3.落地方案
Controllers⭐
标准控制器
便于后续的数字化建设，如主控层 PLC 可统一使用 Siemens S7-1500 系列，相互间可通过 S7 单边 / 双边通信，进而大幅度减少从控层的开发量，缩短项目上线周期，对于实时性要求高的交互可采用 PROFINET，等时同步模式最快可达 25μs（需配合PROFINET 交换机）；
非标准控制器
可增加扩展板卡（如PROFINET板卡、PROFIBUS DP板卡）进行融合；根据实际产品或业务需求定义标准的 UDT 结构，对数据结构、接口等进行标准化，增加应用配置的灵活性。
IoT 层⭐
可通过 OPC（配合对应控制器的驱动）连接自动化层，通过RESTFUL 或 MQ将自动化层的信息传入 MQ 队列中，由 IT 进行接收处理，IT 处理完后返回的信息传递按相反的流程传递至自动化控制器层。该方式可保证数据交互的实时性、可靠性，此方案性能可靠、稳定性高、资源占用少，具备良好的可复制性。
对于该层，若老设备改造代价过高，可选择 OPC 作为兜底方案，也可达到上述目的。
SAAS 层⭐
先梳理清楚各系统的业务范围，只有将各系统的业务相互关联打通，才能实现数据的高效集成。如集团、子公司之间的系统较多，融合需要开发的接口较多，建议采用 ESB，减少融合难度，增强系统对接的可靠性、灵活性等。IT 层的数字化融合方面较广，本文主要就紧耦合 MES/MOM 进行论述。
MES/MOM 整体规划与架构⭐
MES/MOM 的实现需先梳理、整合、设计好业务，实施可按“先主后次”的原则：先确定主业务流程，对于影响现场生产的功能优先设计、上线，做好版本管控；次要的功能如报表、PMC 看板、驾驶座舱等，可延后设计、上线。
MES/MOM 也是管理等理念的显化与落地，以“精益生产”为例。
以前精益生产的理念是“不制造缺陷，不传递缺陷”，落地可借鉴 ANDON——现场有缺陷时（质量缺陷、物料短缺、设备故障等），通过人工触发按钮、自动触发等方式通知人员及时处理，避免缺陷传递至下一工序，造成非必要停线；
现在精益生产的理念是“尽可能缩短产品交付周期”，应注重基础管理、现场管理、各系统的逻辑对接与交互，如做好基础辅料库存管理，随时精准掌握库存现状、进出库情况等，通过 MES 与LES、JIT 等系统的对接，及时协调现场生产物料的需求、及时送达，确保生产节拍。
紧耦合 MES/MOM 的成功落地实施是跨学科、跨部门的协同，管理部门涉及仓储、设备管理部、IT 信息部、采购等（部门设置与公司组织架构有关），技术部门涉及生产工艺、自动化、IT、大数据、AI 等。对于企业初次实施 MES/MOM，需是一把手工程，能对所需资源进行统一调度。从业务理解深度、项目风险把控、成本把控、运维深度与自主性等方面考虑，建议自行实施，也可通过项目的成功实施培养一批企业自身业务、技术过硬的队伍
4.智能制造发展先后应经历的阶段
①打基础。 打好自动化、信息化的基础，结合管理上的改进，充分发挥技术所带来的效率提升，促进“人机料法环”的协同⭐
②促融合。 促进两化融合的实现，打破各处的设备、信息孤岛，落地工业物联网，实现“信息化做决策，自动化做执行”，打通“人财物产销”，初步供应链一体化。⭐
③赋新能。 引入并落地 AI、工业大数据等技术，赋予智能制造更多的“智慧”，为企业经营决策提供更加精准、高效的依据。⭐
5. 典型案例
汽车整车 MES/MOM
主要架构图
紧耦合 MES/MOM 中质量过点流程
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