来源:e-works 更新时间:2014-04-27
摘要：德国制造已经成为全球现代工业的样板，最重要的原因之一就是MES（制造执行系统）在德国企业中已经得到了广泛而成功地应用。为了学习西方发达国家现代工业发展的先进经验，4月1日至9日，由e-works数字化企业网联合欧洲领先的MES软件厂商德国MPDV公司，共同组织的MES考察团一行23人，前往德国，进行了为期9天的学习、参观、考察。
德国制造已经成为全球现代工业的样板，最重要的原因之一就是MES（制造执行系统）在德国企业中已经得到了广泛而成功地应用。为了学习西方发达国家现代工业发展的先进经验，4月1日至9日，由e-works数字化企业网联合欧洲领先的MES软件厂商德国MPDV公司，共同组织的MES考察团一行23人，前往德国，进行了为期9天的学习、参观、考察。
参加这次考察的企业，对这次活动都非常重视，好几家企业都同时派出IT总监（信息中心主任）和分管业务（生产、制造、供应量、质量）的负责人同时参加。这应该说是真正促进企业两化深度融合的重要举措之一。
在德国期间，考察团成员先后参加了国际MESA组织的专业培训，学习了MES理论知识，参观三家德国制造企业，考察MES在企业中的实际应用，参加了汉诺威工业博览会，领略了全球最新的工业技术和德国工业4.0的最新发展，游览了典雅而现代的德国乡村，一睹了蓝天白云下、绿水青山中的欧洲城镇风情，可以说感触很多，收获很大。
参加MESA组织的专业培训，学习MES理论知识
在德国的前三天，考察团成员参加了国际MESA组织的专业培训，学习了MES理论知识。
MPDV公司对我们这次学习、考察活动非常重视，接待非常热情。MPDV公司大楼门口飘扬着五星红旗、楼内的LED屏幕上还打出了每一位考察成员的名字。考察期间，MPDV派出三位人员全程陪同、讲解。
德国MPDV公司，位于德国西南部的莫斯赫，建立于1977，如今它已经成为一家致力于生产制造、人力资源和质量管理领域数据采集和分析处理的全球领先的IT系统供应商。 MPDV的客户涉及欧洲、美国、巴西、墨西哥、中国、马来西亚、新加坡等国家和地区，包括钢铁、铸造、汽车、电子与电气工程、食品餐饮、机械工程、木材家具以及印刷包装等行业。
在MPDV公司宽敞明亮的培训大厅里，MPDV公司CEO、MES资深专家Jürgen Kletti博士、MPDV公司CEO市场总监karl、MPDV全球顾问长、MPDV中国区经理曹海勇等专家一一为我们授课，解疑答惑。培训分为三讲，每一讲半天时间。
第一讲：介绍MESA模型，MES应用的效益分析，MES能够提高ROI的重要功能，MESA模型应用的案例分析。
第二讲：介绍MES系统选型方法论。基于Kletti博士的专著，介绍企业如何根据自己的行业特点、生产模式来选择MES系统，实现MES的关键功能和价值。
第三讲：介绍人机界面、车间联网，与自动化及管理系统的集成应用。分析MES应用的风险，以及需要完成的准备工作。分析如何降低MES的应用成本。
e-works还提供了由e-works组织编写的中文版的《制造执行系统（MES）选型与实施指南》。在该书中，MESA定义的MES功能模型与企业其它信息化系统的关系如下：
图1MESA定义的MES功能模型与企业其它信息化系统的关系
MPDV 在MES方面的主要产品包括HYDRA MES集成系统、MES COCKPIT基于网络的MES系统、x MES功能包。其中，HYDRA系统是MPDV的主要产品之一，是一个完整的集成系统，基本上可以覆盖企业制造领域所有操作层面的需求。目前的HYDRA-8标准构架实现了模块化、可配置，可以让企业灵活选择那些真正与企业业务相关的功能模块，并随着企业发展逐步拓展其他功能。
对于离散制造企业，MPDV HYDRA可以从以下几方面提升企业效率，包括：
(1)生产的透明化
(2)提高设备利用率
(3)缩短制造周期
(4)给员工明确的考核目标
(5)改进生产质量
(6)实现无纸化工厂
图2MPDV的HYDRA系统主要特点
MES培训总结会，全面互动、气氛热烈
在学习完成之后，e-works公司总经理黄培博士组织大家进行了阶段性总结，大家结合学习中的理解和自己企业的特点，纷纷发言，畅谈体会，相互交流，气氛热烈。
1.大家在总结会上纷纷发言，畅谈学习理论、参观企业的体会与感受
对于此次考察的整体感受，大家纷纷觉得感触很深、启发很多，同时，MPDV公司的接待工作非常细致、十分周到，MPDV市场总监卡尔、中国区经理曹海勇、翻译刘莞尔老师三位全程陪同，尤其是大家在谈到卡尔时认为，在他身上更多的是体现了东方人的热情备至、敬业忘我，似乎大家印象中一般的西方人多是到点下班就直接走人的。
卡尔不但把全程的安排与协调做得井井有条，而且，也非常注意待人接物的细节，我们到达时，由于不全住在一个酒店，他亲自开着自己的车接送一部分代表，然后帮着大家拎箱子上楼，我记得他临走前还不忘交待晚上11点以后不要坐电梯，因为电梯到时会锁上。
（以下内容根据大家在理论学习、总结会上的发言整理，未经本人审核。）
1)关于MES与ERP的区别：
(1)MES是从车间看车间，ERP是从生产部门看车间。ERP是Planning，MES是Scanning。MES主要的作用之一是可追溯。
(2)ERP是从需求到计划，MES是从计划到执行。
(3)二者的颗粒程度不一样，对于生产而言，MES更细，MES是一种过程集成。ERP是把需求弄明确，MES是把产品造出来。
2)关于MES在企业信息化架构中的角色：
(1)智慧工厂的概念特别大，MES只是一个部分，不能以一概全。不是上了MES实现了智慧工厂。
(2)如果以一个坐标图示例，横向是秒、分、时，纵向是各个部门，MES是其中一个部分，上面是ERP管。MES是把ERP的任务执行下去。第一层面要把数据采集出来，是比较困难的，第二层面要把数据变成信息，几个状态合并在一起才正常，如同车子启动时点火，需要几个系统配合。第三层才能实现智慧化过程。
(3)MES类似于航班管家，实时知道航班的信息，为决策提供依据。例如，人口统计，第一步是人口有多少，第二步是老年人有多少，然后是养老金有多少，然后判断养老金够不够，不够怎么办，关键是是数据要为决策服务。
(4)一般的看板管理是靠上道工序、下道工序的合作，下道工序要到上道工序取，生产效率可以提高，这是精益生产。但不能持久，因为两个部门会扯皮。而如果上了MES就可以改变这种状况。
3)关于MES与老板、员工的关系：
(1)信息化的关键是人，人的观念要转变过来。一、大家说德国制造企业很先进，但个人感觉除奥迪A8的生产很先进以外，其他产品生产可能跟中国差不多，为什么中国企业做不好？是因为中国的企业老板短视，企业文化差异太大。二、中国推行企业信息化、智慧工厂，往往需要国家的政策、资料支持才愿意行动。中国的企业老板要有长远眼光，应该要让信息化变成企业的自觉行动。
(2)MES做好了做现场管控肯定很好，能够有效考核就是给员工更明确的奋斗目标，关键是员工如何配合？相信MES在企业推行下去会产生作用，通过人去推，固化下来，保持住，有了MES就是铁打的营盘流水的兵。
4)关于MES的实施：
(1)上MES不一定能减少人员，可能成本反而更大，因此要思考上MES如何减少成本。
(2)有些企业实施MES，特别追求可视化，感觉过于理想化了。
(3)选择MES关键是适合企业自身。要选择可配置、行业性强的解决方案。
(4)上MES，（设备的运转、生产的监控）正常的就走了，关键是不正常的如何让各级领导及时知道。
(5)这次考察以后，感觉我们自己的企业上MES的时机成熟了，但管理梳理+系统实施要同步推进。
(6)数据采集是MES很小的一部分，关键是把数据采集上来干什么用？有些企业花2、300万上MES只是起一个采集的作用，如果花很大代价采集数据而又没用好，就不要采集了。
(7)精益生产需要展示和控制生产过程，但我们企业数据的很大部分目前没反应出来，或者但数据的稳定性不高，即使每个工序的效率高，但不代表整体最优，这是需要改进的地方。
5)对MPDV MES的整体感受：
(1)MPDV系统的时效性特别强，从行业分析来看，MPDV不适合流程行业，而适合离散行业。
(2)MPDV的MES从自动化往上做，做排程非常专业。
(3)采用MPDV的产品，建议尽量不要二次开发，充分利用其可配置的特点。
(4)MPDV做产品的思想是很有说服力的，一开始是做设备监控，后来加入了很多功能。把数据采集上来，透明化了才能更好的改进生产。
(5)参观Sigel给我的启示是，关键是员工如何配合，建议MPDV的系统要多考虑人的因素。
(6)我们所在的企业曾自己开发了MES的一些应用，推行过精益生产，对设备监控、对成本控制都有考虑，但数据采集方面很大的缺陷。由于企业是按订单生产，因此，要充分保证不浪费、不积压，这次学习以后感觉MPDV的MES系统与企业的匹配度很高。
6)参观德国企业的收获：
(1)在工厂规划方面，WIKA、奥迪的工厂规划非常值得学习；
(2)WIKA实现了在复杂环境下的多配置生产，MES显得非常重要。而奥迪从制定计划到生产自动化，完全闭环。
(3)奥迪装配车间，碳钢铆钉加铝合金涂层来防锈的经验，非常好。而且，奥迪在装配方面不用打孔，而是用高温直接融化，这样就不会有缝隙。
(4)奥迪R8为什么用手工，是因为有很多环节需要人工判断，每台车都不一样，所以企业要根据需求和产品来决定生产方式、信息化模式。
(5)A8的一条生产线上同时生产很多不同配置的产品，信息化系统对企业生产管理的有效支撑给了我信心。
(6)信息化不是为了监管，而是为了提升，这次考察，对多配置生产、质量控制、企业管理有很大的启发。
(7)感觉中国制造与德国制造业有30年的差距，还需要追赶。
(8)我感觉我们也不能一味地跟着德国企业跑，我们自己也要有信心超过它，当然一定要让企业的管理、员工的能力与世界先进水平同步。
2.卡尔在培训总结会上的即兴演讲
（以下内容根据卡尔的英文翻译整理，未经本人审核）
我感觉，接待其他国家的考察团很容易，接待这次中国的MES考察团不容易，因为这个团大家都很专业。
这次发现德国企业很怕中国人，原先定好的参观企业到最后发生了很大变动，我是经过与7家企业的沟通、确认、否决，到最后才得以确定了这三家参观的企业。因为最开始的那几家企业的中层管理人员开始是同意参观的，但最后上报到企业的大老板那里被否定了，可能他们认为未来最大的竞争对手是中国人。
我看不起法国人，他们每周只工作35个小时。而意大利人只喜欢奢侈品，西班牙人则喜欢从下午1点睡到3点（西班牙人甚至要立法保护午睡）。
这次的全球经济危机，让西方人受到了刺激。习近平主席来了以后，德国可能会发生一些变化，不久以后，法兰克福将可以使用人民币购物了。确实，中国发展很快，那些欧洲的傻瓜们还没有意识到中国的高速发展和其所带来的市场机会，只有像我们这样的聪明人才看到了这一点（MPDV在中国的业务已经有较好的发展）。
MES是现代化的工具，就如同几百年前的出现蒸汽机、轮船一样，带来了一场革命。MES也将会掀起一场革命。
郑和下西洋时（1405年），发现了很多先进东西，但郑和虽然下了西洋，目的却不明确。而西班牙人（1492年8月3日，哥伦布受西班牙国王派遣）在近100年以后也下了西洋，却发现了拉丁美洲。后来的300多年，大英帝国和西班牙能够有快速的发展，是因为有他们有贪欲，他们的目标很明确。
MES就像蒸汽机和轮船一样，只是工具，但大家要思考，如何才能使MES产生回报。因此，MES是用来追逐目标的手段，希望大家能够对MES有一个明确定位。
MPDV愿意且希望成为中国制造企业高速发展的好伙伴。
（注：根据这次培训的讲义所示，2013年德中贸易逆差达到了64亿，德国政府“命令”MPDV公司多卖些MES软件给中国企业，但中文翻译时，把“卖”错写成了“买”，有趣的小插曲）参观德国制造企业，加深对现代工业的实践认知
赴德国企业参观，是本次活动理论与实践相结合的重要特点。在企业参观过程中，我们深入考察了3家不同特点的企业，包括整车制造、消费品制造和工业品制造企业，现场参观企业的生产车间，深入了解不同行业的企业如何制定车间生产计划、进行生产排程与优化、数据采集和生产追溯，与企业的生产管理人员和IT负责人进行了现场沟通，了解不同类型企业如何有效实现MES应用，理解自主研发MES和应用商品化MES软件的差异。
1.参观WIKA（威卡），MES系统在复杂配置环境中的应用
WIKA是全球领先、规模最大的压力、温度和液位测量装置生产企业。WIKA基于其高品质测量组件开发出全方位的解决方案，能为客户的过程应用提供一整套集成解决方案。据介绍，WIKA每年有5,000万高品质的产品销往全球100多个国家。目前，全球有将近60,000万台WIKA仪表正在使用。
WIKA的物流与生产计划经理，向我们介绍了MPDV的HYDRA系统在WIKA的应用情况。WIKA的产品都是按订单生产，个性化非常强。在WIKA，有1万多个品种和5000万件产品，每天大约生产20万个部件，每周有850个生产订单，平均每7天有新的NC-Programs用于新元件，每年有8000多种元件，每天6次更换NC-Programs，生产配料品种繁多而且易变，如何确保内部NC元件快速交付是成功的关键。
而WIKA则正是以能够顺利交付各种个性化产品而在业内出名，80%的产品制造周期为5天。取得此成功的关键在于采用了正确的MES产品—MPDV HYDRA系统，从计划/部署、工序调度和车间控制、发货到装配仓库，MES与ERP系统有效集成，确保了从生产计划到制造管理、尤其是生产制造过程中针对复杂配置的有效监控、快速响应。HYDRA系统可以管理车间层（每天的班次日志）、班长层（效率分析、设备时间轮廓和工单统计）、计划层（未结工单统计报告、绩效、PPM），并可以生成一系列报告，用于决策分析，包括：绩效指标：每个成本中工时（人均生产率）统计；生产效率：生产时间、设置时间；停机/故障：可分析设备、工具或组织性问题；废品率：通过CT-UMPS精确追溯；工单空闲时间：未利用的生产潜力（按库存生产）。
HYDRA系统在WIKA运行一年多以后，设备的有效工作时间提升了5%，相当于每周增加了3500个工时，一年节约成本25万欧元；内部交付速度从60%提升到了95%；产品不良率从4%下降到2.3%；生产瓶颈更加透明，有利于做出正确而及时的外协决定。
2.参观奥迪工厂，近距离感受奥迪汽车现代化生产
参观奥迪生产工厂，是一次非常有意义的活动，是这次考察的亮点之一。这个工厂主要生产奥迪的A系列和R8。全厂有1万5千多人，据说路试的试车手都有200多人。
R8是高端个性化车型，追求手工制作。而A8是量产型，自动化率高达96%。两种不同的生产模式并存。这家奥迪工厂是全球唯一生产R8的工厂，一天只能生产10台，绝大部分工作是手工，所以R8生产线的工人都是身强体壮、块头高大，工人都是一班倒，慢节奏，所谓慢工出细活。一台R8的生产周期是10天，订单生产，提前一年预订才能拿得到货。另外，这个工厂也主要生产奥迪的A系列，A8每天生产200台，但60%出口到中国，A8的生产周期是6天。
作为整车生产厂商，奥迪的供应链体系应该说非常复杂，涉及原料供应商、二级部件供应商，一级部件供应商、奥迪整车厂商、奥迪经销商，以及顾客，奥迪整车厂商处于核心的地位。对于整车厂来说，零部件供应商又分为三层：第一层是整车厂家的合作伙伴，不仅提供模块，还与整车厂家一起进行研发和设计；第二层供应商直接提供模块产品，像仪表盘、动力装置、排气装置等；第三层供应商是较底层的供应商，它们只是向较高层的供应商提供部件，通常是一个模块或者大型零部件的某个特定部分，像电键、传感器等。现在一辆整车有上万个零件，在全球化的分工合作大背景下，外购件一般约占一辆汽车价值的60%，因而供应链管理是否良好高效，直接决定了整车厂的生产效率。据介绍，我们参观的这个工厂单是A8的座椅就有5万个不同配置，后视镜有2700种配置，各种内饰材料的配置型号有上百万种，想一想，这样一个庞大的物料体系，没有一个强有力供应链体系和信息化系统做支撑，简直不可想象！
这次参观，除了感受其现代化生产管理以外，一些细节问题充分体现了德国企业的严谨，比如，对于一个小小的车用铆钉，奥迪工厂在装配前也会先对铆钉进行专门的工艺上的防锈处理，再进行装配。
3.参观Sigel，一家高端的、时尚的文具制品企业
Sigel是一家文具制造企业，虽然产品只是小小的文具，但从产品的设计，到展厅的布置，到办公环境，都无一不显示出其时尚范儿。据说一个小小的软面笔记本售价为40欧元，而在中国，一个差不多相同的笔记本只能卖几块钱人民币。
Sigel产品获得了素有设计界的“奥斯卡”之称红点设计大奖（Red Dot Design Award），这是由德国著名设计协会创立，至今已有超过50年的历史，通过对产品设计、传达设计、设计概念的竞赛，每年吸引了超过60个国家，1万件作品投稿参赛，素有设计界的“奥斯卡”之称。
Sigel自己设立专门的IT开发部门，企业原本有一个自己开发的、已经使用了20多年的管理系统，用Cobol语言开发的ERP系统，但由于企业的特殊情况，他们认为旧系统的数据采集无法满足未来发展需要，因此，需要在旧系统基础上进行拓展，新系统将扩展到作业调度和设备绩效管理、生产排产。新系统的实施分为两个阶段，在2010年前上线了BDE/MDE/PZE模块，在2011年他们上线HYDRA的作业排产模块。HYDRA可以按成本中心采集人员时间（上班/下班/休息），并与工资系统进行集成。同时，HYDRA可以采集每台设备的生产、故障时间和保养时间，并可以实现可视化，通过订单接口每天向ERP系统反馈数据。另外，HYDRA与ERP系统结合，实现了基于有限产能的详细排产，由ERP系统制订主计划（目标交货期、设备组和物料预留），通过Webservice，由HYDRA排产日期触发MRP II计算，并对实际生产状态实现可视化，可监控设备状态（生产、设备、故障），以及工单运行时间和完成比。
Sigel的相关负责人认为，上线HYDRA系统以来，简化了人员管理流程，实现了智能排产，客服和生产经理可在线获得实际生产数据，也为生产部门提供了完整的分析工具。HYDRA系统性能良好，应用简单。
参观汉诺威工业博览会，现场感受工业4.0
汉诺威工业博览会（HANNOVER MESSE）始创于1947年，经过半个多世纪的不断发展与完善，已成为当今世界规模最大的国际工业盛会。2014年汉诺威工业博览会的主题是“融合的工业——下一步”，这是对德国2013年提出“工业4.0”这一全新概念的诠释。“工业4.0”即是以智能制造为主导的第四次工业革命，前三次工业革命造就了机械、电气和信息技术。
2013年4月，德国于发布了报告《保障德国制造业的未来：关于实施工业4.0战略的建议》。与此同时，德国机械及制造商协会(VDMA)等合作设立了“工业4.0平台”。德国电气电子和信息技术协会则于2013年12月发表了德国首个“工业4.0”标准化路线图。德国联邦教研部与联邦经济技术部于2013年将“工业4.0”项目纳入了《高技术战略2020》的十大未来项目中。联邦政府已经投入2亿欧元。
“工业4.0”项目分为两大主题，一是“智能工厂”，重点研究智能化生产系统及过程，以及网络化分布式生产设施的实现；二是“智能生产”，主要涉及整个企业的生产物流管理、人机互动以及3D技术在工业生产过程中的应用等。“工业4.0”意味着信息技术(IT)与工厂走到一起。IT企业与工厂能够相互理解并交换信息。任何时候都能够通过IT获取产品信息。它与之前的工业自动化的最大区别就在于通过物联网实现了与机器之间的对话。
作为全球领先的工业企业，西门子的展厅是此次较大的展厅之一。此次工业博览会上，西门子推出了“制造业的未来”战略。西门子工业在自身丰富的集成化产品组合基础上，重点开发制造运行管理系统（MOM），并持续推进数字化企业平台产品的开发。新的自动化设备将遵循“即插即用”的理念，更简单灵活地集成到自动化及驱动解决方案之中。
基于西门子的高性能制造执行系统（MES）和数字化企业平台，西门子工业业务领域将利用制造运行管理系统（MOM），为客户打造高度灵活的全球价值增值网络。通过架设一座桥梁，把数字化产品生命周期管理软件（PLM）、企业资源规划（ERP）解决方案同现实世界中的生产制造连接起来。在此次博览会上，西门子推出了全新的基于生产数据采集、分析和评估的“数据驱动服务”产品、全集成能源管理（TIP）产品线。所有新产品和新方案按照产品开发和生产过程的五个阶段，分别在设计、规划、工程、执行、服务等五个展区展出。
德国PSI集团（生产管理解决方案子公司PSIPENTA公司），展现了集成工业4.0应用的创新理念和新方法，让生产中的用户通过三种方式来控制未来的生产：触摸、移动、思考，并且通过创新的理念帮助用户更有效地使用管理系统。在PSI的系统中，最关键的是系统融入了游戏产业中“便捷应用”和“愉悦体验”，以及互动性等功能。因此，它能够帮助用户简化评估当前的生产状况，减少复杂生产过程中的系统操作。
PSI三维可视系统的应用，能够快速检测到系统的运行状况，从不同的角度针对性的采集整个系统或局部系统的数据信息。可视化与ERP和MES解决方案的适当结合能够产生全新的工作方式，避免故障率，并且管理控制层在任何时候都可以通过ERP和MES获取系统的当前运行情况。
目前，基于脑电图数据分析（EEG：测量大脑活动的脑电图）的非接触式生物反馈系统已经有市场应用，PSI的应用场景是将此技术用于控制SCADA系统（监控和数据采集），将一组设备中的SCADA系统可视化，脑电图传感器与SCADA系统的连接可以实现放大和缩小显示，显示每个设备的工艺参数。
博世力士乐公司（ Bosch Rexroth），展示了他们研发的面向“工业4.0”的装配生产线模型。这套结合射频识别标识(RFID)的设备能够读取单个零件的信息，然后执行独立的装配步骤，进而实现全自动装配单个产品。
费斯托公司（Festo），展示了他们研发的专门供大学和企业使用的试验和学习工厂，通过这个系统，年轻人可以学习到工厂和自动化应用的入门技能。该公司相关负责人介绍，“工业4.0”能够实现更多的自动化，减少了生产环节的工人，但企业的生产准备仍然需要很多高技能、有创造性的员工，同时会创造更多的间接岗位，例如系统设计、研发和整合。
游览德国的名胜古迹，领略美丽的乡村建设
这次德国之行，既是学习MES知识，考察德国的工业4.0，也是一次难得的德国乡村深度游，领略了既有现代化、又有老传统的德国新乡村风情。
德国的乡村可谓碧空万里，蓝天白云，空气清新，风景优美，整体绿化覆盖率非常高。河水清澈、碧波荡漾，河中偶有小舟划过，更具田园情趣。除了很少见到的农地以外，几乎没有裸露的土地，没有庄稼、没有树林的地方，必然也是长满了草，满眼郁郁葱葱、苍翠一片，让人心旷神怡。
德国是欧洲经济最发达的国家之一，是全球工业最主要的聚集区之一，但是没有严重的污染，没有混浊的空气。德国发展乡村休闲旅游已有近百年的历史，确实也非常成功。在中国的大城市里住久了的人们，一下子进入到美丽而安静的德国乡村，那种“沁人心脾”的透心爽，难以用言语表达。行走在德国乡村，仿佛是接受一种“洗礼”，让心与身体从疲惫中回归安宁，回归和谐。
其实可以说，不仅德国的工业已经进入到4.0，德国的农村建设也已经进入到4.0，工业4.0+乡村4.0。中国要在现代化方面追赶西方发达国家，还有很长的路要走，这也正是我们这一代人的历史使命！